SOLARTODO 22m 35kV 配電二重回路タワー：現代の電力網のためのエンジニアリングの卓越性

1.0 はじめに：郊外の電力配分の背骨

SOLARTODO 22m 35kV 配電二重回路タワーは、現代の郊外電力網の構造的な背骨を形成するために精密に設計されたソリューションです。タンジェント（サスペンション）タワーとして、その主な機能は、電力線の直線部分に沿って導体を支えることです。これは、典型的な配電ネットワークにおいて最も一般的でコスト効率の良い構成要素であり、通常、ライン上のすべてのタワーの70-80%を占めます[1]。高さ22メートルのこのタワーは、35kVのサブトランスミッション用途に最適化されており、高電圧変電所と地域の配電ポイントとの間のギャップを効率的に埋めます。その二重回路構成は重要な冗長性を提供し、単一の通行権内での電力伝送能力を倍増させます。これは、スペースが貴重な成長する郊外地域にとって重要な利点です。統合エネルギーインフラのリーダーであるSOLARTODOによって製造されたこのタワーは、堅牢な材料、先進的な設計原則、国際基準への厳格な準拠を組み合わせており、最小限のメンテナンスで50年以上の設計寿命を確保します。

2.0 構造設計と材料の完全性

タワーの卓越した強度対重量比は、鋼の格子設計によって実現されており、これは高い耐久性と効率的な構造を作成するための実証済みの方法です。主な部材は高強度のQ420およびQ460グレードの鋼で構成されており、材料の使用を最適化しながら優れた荷重支持能力を提供します。鋼製スーパーストラクチャーの総重量は、特定の荷重構成に応じて約3.5トンから4.5トンです。環境腐食に対する長期的な耐久性を保証するために、すべての鋼部品はISO 1461基準に従って熱浸漬亜鉛メッキ処理を施されています。この保護亜鉛コーティングは、平均厚さ85マイクロメートル以上で、適度に腐食性のある大気条件でも50年以上のメンテナンスフリーのサービス寿命を確保します。構造は、高張力グレード8.8ボルトを使用して現場で組み立てられるように設計されており、効率的な輸送と設置を容易にします。タンジェント設計は、導体と絶縁体の重量（相ごとに約500 kg）からの垂直荷重と、導体および構造自体に作用する風からの横荷重を主に管理し、IEC 60826ガイドラインに基づく地域の風速データに基づいて計算されています[2]。

3.0 電気システムと高性能コンポーネント

信頼性のために設計された35kV二重回路システムは、その性能と長寿命のために選ばれたコンポーネントを特徴としています。二つの回路それぞれは三相導体を支え、相ごとに1本のACSR（アルミニウム導体鋼強化）導体を使用しています。直径18.13 mmの「リネット」ACSRのような典型的な導体は、導電性と引張強度の最適なバランスを提供し、450アンペアまでの連続電流を処理する能力があります。

電気的完全性は高品質の絶縁体ストリングによって維持されます。標準構成では、ポーセリンサスペンション絶縁体を使用し、各Iストリングは8〜10枚のディスク（U70BSモデルまたは同等品）で構成されており、十分なクリープ距離（900 mm以上）を提供し、名目電圧および170kVまでの雷インパルスイベントに耐えることができます。代替として、SOLARTODOは先進的な複合ポリマー絶縁体を提供しており、これらはポーセリン製のものより約70%軽量で、優れた破壊耐性と汚染環境での性能向上を実現しています[3]。タワーの頂上には光ファイバー接地線（OPGW）が設置されています。この二重機能コンポーネントは、直接的な雷撃からのシールドを提供し、最大48本のファイバーを埋め込んだ光ファイバーケーブルを内蔵しており、グリッド監視、SCADAシステム、第三者リースのための高速データ通信を可能にします。

4.0 基礎、接地、およびシステムの安定性

安定した基礎はタワーの性能にとって重要です。典型的な土壌条件では、強化コンクリートのパッドと煙突基礎が使用され、約10-15立方メートルのC30/37コンクリートが必要です。この設計は、最大140 km/hの設計基準風速によって生成される転倒モーメントに対して安定性を確保します。土壌の支持力が低い地域では、打ち込み杭などの深い基礎が指定される場合があります。タワーは、亜鉛メッキ鋼製のベースプレートと一組のM36アンカーボルトを介して基礎に固定されています。

効果的な接地システムは、雷撃や接地故障時の人員の安全と機器の保護に不可欠です。SOLARTODOタワーは、IEEE Std 80-2013に準拠した低いタワー基礎抵抗を達成するために設計された包括的な接地システムを組み込んでいます[4]。これには、基礎の周りに埋設された銅被覆接地リングが含まれ、6メートル深く打ち込まれた垂直接地棒が補完されます。標準的な土壌条件では目標抵抗は10オーム未満であり、高い雷撃フラッシュ密度の地域では4オーム未満に設計されています。これにより、故障電流が地面に迅速かつ安全に散逸されることが保証されます。

5.0 標準、コンプライアンス、および品質保証

すべてのSOLARTODO 22m 35kVタワーは、国際的および国内の一連の基準に厳密に従って設計および製造されています。主な設計および荷重基準は、IEC 60826「架空送電線の設計基準」によって規定されています。構造鋼部品および設計慣行は、ASCE 10-15「格子鋼送電構造物の設計」に準拠しています。導体のアンペア容量および熱定格は、IEEE 738「裸の架空導体の電流-温度を計算するための標準」に記載された方法論に基づいて計算されます。私たちの製造施設はISO 9001認証を受けており、材料調達から最終検査までの生産のすべての段階が厳格な品質管理プロトコルの対象となっています。この基準へのコミットメントにより、私たちのタワーは現代の電力ユーティリティの運用要求を満たすだけでなく、50年のサービス寿命を超えてそれを上回ることが保証されます。

よくある質問（FAQ）

1. この22mタワーの典型的な設計スパンはどのくらいですか？

22m 35kVタワーの最適な設計スパンは、標準的な地形で120メートルです。このスパンは、経済的効率と技術的性能のバランスを取り、最大運転温度および氷負荷条件下で導体のたわみが安全クリアランス限界内に収まることを保証します。困難な地形や長い横断の場合、設計は適応可能であり、必要に応じてわずかな構造補強や必要な7.5メートルの地上クリアランスを維持するための高いタワーのバリアントが必要になることがあります。

2. このタワーは異なる導体構成にカスタマイズできますか？

はい、標準設計では相ごとに1本のACSR導体を使用していますが、他の構成に容易に適応できます。これには、AAAC（全アルミニウム合金導体）などの異なるタイプの導体を使用したり、より高いアンペア容量が必要な場合には束ねた導体配置（例：相ごとに2本の導体）を受け入れることが含まれます。このような変更は、構造部品を調整し、すべての関連する荷重およびクリアランス基準に準拠することを保証するための完全なエンジニアリングレビューを受けます。

3. 二重回路タワーの利点は何ですか？

二重回路タワーは、同じ構造上に二つの独立した電気回路を運ぶことができます。これにより、同じ通行権幅内で単一回路ラインに対して100%の電力伝送容量の増加を提供するなど、重要な利点があります。また、グリッドの信頼性を向上させます。一つの回路はメンテナンスのためにオフラインにすることができ、もう一つは稼働を続けるため、顧客への電力中断を最小限に抑え、全体的なシステムの可用性を向上させます（N-1の緊急時対応）。

4. タワーの50年の設計寿命にわたって必要なメンテナンスは何ですか？

熱浸漬亜鉛メッキ鋼構造のおかげで、タワー自体は最小限のメンテナンスが必要です。通常、3-5年ごとの定期的な目視検査が、損傷やボルトの緩みの兆候をチェックするのに十分です。絶縁体は亀裂や汚染の有無を確認する必要があり、接地接続の完全性も確認する必要があります。堅牢な設計により、通常の環境条件下での50年のサービス寿命内において、主要な構造メンテナンスや再コーティングは必要ありません。

5. タワーはどのように配送され、現場で組み立てられますか？

タワーは、物流効率のために分解されたセクションで出荷され、最長の部材は通常12メートルを超えません。すべてのコンポーネントは、簡単に識別できるようにマーキングされています。組み立ては、クレーンまたは場合によってはデリックポールを使用して、資格を持つクルーによって現場で行われます。格子構造は、地面でサブアセンブリとしてボルトで組み立てられ、その後持ち上げられます。通常、5-6人の技術者のクルーが、基礎の硬化時間を除いて、2-3日でタワーを完全に組み立てて設置することができます。

参考文献

[1] 米国エネルギー省. (2020). 送電および配電インフラレポート。 [2] 国際電気標準会議. (2003). IEC 60826: 架空送電線の設計基準。 [3] 電力研究所（EPRI）. (2018). 複合絶縁体フィールドガイド。 [4] 電気電子技術者協会. (2013). IEEE Std 80-2013: AC変電所接地における安全のためのIEEEガイド。