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「がいし」とは?
(碍子の碍は常用漢字外)
街中にある配電線の電柱であれば、電線と電柱の間で、郊外にある送電線の鉄塔であれば、送電線と鉄塔の間で絶縁させるもので、電気が地上まで漏電しないように、絶対なくてはならないものがあります。
また、同時に電線を支える役目も持っています。それが「がいし」(insulator)です。
ここでは外にある一番身近なもので説明をしていきます。
まずは、送電線の鉄塔で使われるがいしについて説明していきます。

まずは、東電管内の送電線ではかなり歴史深い、猪苗代新幹線755号の原型鉄塔でその例をあげよう。
撮影年月:2011年10月
(当該鉄塔は既に建て替えられており、現存はしていない)

送電鉄塔の腕金から吊り下がるがいし(皿形状のもの)
なお、屋外で使われるがいしは、風、雨、雪等の自然の外力の加わり、温度の急変、湿気を吸引しない、長期間に渡って着実に使用できること等が求められるため、材質は磁器製が多い。
ここで磁器とは、陶土、長石、石英の微粉を約4:3:2の割合で配合し、圧縮成形し、釉を塗った後に1300℃〜1400℃で焼成し、それを徐々に冷却を行って作ったものをいう。
国内ではこうした磁器がいしがよく使われる。
海外には色を付けたガラスがいしもあるようだが、国内で見かけることはごくわずか。
少々、送電線のがいしの歴史に触れたのち、架空送電線のがいしについて説明

まず、代表的な例で歴史を述べますと、当初送電線も配電線も、かつてはピンがいし(送電線は特別高圧ピンがいし、配電線は高圧ピンがいし)が多く使われていました。
しかし、送電線については、電力需要増加に伴う送電々圧昇圧後は、がいしの機械的強度が疑われ、今は全く使われることはなくなりました。
その一方で、ピンがいし(特別高圧ピンがいし)の次世代版として登場したのが円盤型形状をした懸垂がいしであり内陸で使われる普通の懸垂がいし海に近いエリアで使われる耐塩懸垂がいしの2種類があります。
(なお、かつては、海に近いエリアで使われる懸垂がいしには、もう1種類種類があり、外ヒダが一回り突き出ているスモッグがいし(耐霧がいし)もありましたが、今ではほとんど見かけることはなくなりました。)
また、これらには取り付け金具の形状にも種類があり、クレビス形とボールソケット形があります。
それでは説明用に実際に購入した私物で、一般的に使われている直径サイズ254mmの標準型懸垂がいしの例を挙げたいと思います。(笑)

66KV送電線路でよく見かける254mm懸垂がいしの例
内陸用と塩害地域用でそれぞれ2種類ある。
なお、懸垂がいしは、送電電圧が高くなれば、それなりに大きい懸垂がいしが使われる。

クレビス形は普通の懸垂がいしでよく見られ、ボールソケット形は耐塩懸垂がいしでよく見ます。
サイズについては、標準で使われている懸垂がいしの直径サイズは、送電電圧66kV程度の普通のもので254mmのものが使われますが
強度を必要とした超高圧送電線(UHV:Ultra High Voltage)では、高強度による大きいタイプの懸垂がいしも使われます。
なお、その中で、送電線の場合は、電圧が高くなれば高くなるほど、がいしの個数も増えます。それに合わせて鉄塔の形も大きくなります。
一方、海に近い塩害地域エリアでも、送電線(充電側)と鉄塔(接地側)の距離(表面漏れ距離)を稼ぐために、がいしの個数が増えることもあります。
そして、上から吊り下がっているがいし連は、10個ごと識別ができるよう、途中に茶色の懸垂がいしを挟んで印を付けています。
なお、これについては、昔は青色のものもあったようですが、現在ではほとんど見かけません。
下記写真は、日本初の50万ボルト房総線であり、10個ごとの識別に青色の懸垂がいしを使用した珍しい例になります。

日本初の50万ボルト送電線・房総線にて!
(東電グラフ 昭和41年8月1日発行によれば、1組4導体なる2回線同時併架によるものとしては、世界初の50万ボルト送電線でもあったそうな!)

10個ごとの識別に青色の懸垂がいしを使用した珍しい例
50万ボルトの絶縁のために、1回線ごとの支持に合計35個の懸垂がいしが使われる。
(新京葉変電所付近にある房総線3号鉄塔にて確認!)

一方で、懸垂がいしが普及し始めた後には、送電線(充電側)と鉄塔(接地側)との距離(表面漏れ距離)が長くなる、長幹がいしというのも登場しており、普及しています。

戸塚変電所付近にある香川線2号鉄塔にて

長幹がいしを使って架空送電線の引き留めをしている例
(なお、東電管内では、このがいしはジャンパー線支持や変電所構内以外ではあまり見かけない。)

以上が架空送電線路で使われる鉄塔用のがいしの説明となります。
そして、次は配電線で使われるがいしの説明です。

配電線のがいしについての説明

配電線のがいし昔は高圧ピンがいしが主流でしたが、今ではほとんど高圧配電線の引き通しには使われなくなりました。
こちらは、配電電圧昇圧(3300V→6600V)の観点というよりも、配電線を絶縁電線化してから雷害による配電線の断線被害が多発したため、性能が向上されたものかと思います。
(今現在、東電管内の配電柱で見かけるクランプがいしがその例です。)
その説明を述べますと、誘導雷(雷サージ)によって過電圧が配電線に侵入した場合、被覆のある絶縁電線となっていると放電箇所の逃げ道に限りがあるため、配電線支持点で絶縁電線を被覆を剥ぎ、そういった場合に放電できるようにしたようです。
(ちなみに、クランプがいし登場前の昭和40年代頃は、配電線の分岐箇所や柱上トランスを乗せた箇所を中心に避雷器の設置をしたり、配電線の上に1条の架空地線を張ること等もしていたみたいですが、あまり効果は発揮できなかったのだそうです。)

配電線で使われるがいし(クランプがいし)の例
続いて、配電線のがいし(配電用がいし)については、高圧がいし(高圧用)低圧がいし(低圧用)があります。
(上記右記写真は、配電用の高圧がいしの例となっています。)
その中で、高圧がいしについては、ゆえに高圧用であることを示すよう赤い線引きを施してあるものがありますが、近年ではこれを省略して販売しているメーカーさんもおります。
そして、低圧用は低圧用としてまた別のものがあります。細かいですが、これらにはそれぞれ種類と形別に名前がつけられています。
(ここで高圧とは、交流の場合は、特別高圧は7000V以上。高圧は600Vを超えて7000V以下のもの。低圧は60Vを超えて600V以下を示します。)
配電線の電柱上部の形状を好んでいる私は、初めからこれらのがいしの存在に気が付いていましたが、一般的にはあまり知られていないようです。
なので、がいし好きな人間としては、テレビアニメのイラストなどで、がいしが描かれていないとがっかりします。Orz(笑)
(腕金の上にただ単に電線が乗っているイラストなんて考えられません。w)
「碍子」と漢字で書かなくなった理由
当サイトでは兼ねてより(電柱ブログを開設した当初の2007年〜2012年にかけて)、「がいし」を「碍子」と変換をして、サイトに書き込んでいましたが
2013年10月、当時在学中していた大学(電気電子工学科)にて、「高電圧やがいしの汚損」に関しての研究室に所属することになったのですが
そこで、教授より「碍子という字は漢字では書かない。」ということを学びました。
「碍子」の「碍」の文字は常用漢字でないことを知らされたのです。
しかし、子は普通に常用漢字ですから、「がい子」と書いてしまいがちですが、「がい子」と書いてしまうと読み方が「がいこ」と違う読み方で読まれてしまうこともあるということで
全て平仮名で「がいし」と書くようになっているのだそうです。
「がいし」について書かれている古い文献なども図書館(大学の)で探せばあるのですが、殆どがやはり、変換をせずに「がいし」とひらがなで書き込まれていました!
これにて、ようやく文献でも「碍子」と漢字で書いていない経緯がわかりました。
よって!それからは、ブログ、HPを含む当サイトでも平仮名で書くことになりました。
また、文章中に平仮名ですと区別が付きにくいこともあるので、カタカナで「ガイシ」と書くのも良いようです。
幅広いがいしの種類
やはり、外で使っているものなので、がいしも色々な被害を受けます。
夏場になれば電線への落雷でがいしが破損し、被害を受けることもあります。
台風や季節風により海から運ばれてくる塩によって塩害も遠くまで及んでしまいますし、海に近ければなおさら重い塩害を受けます。
また、工業団地などのばい煙等でも汚損を起こし、フラッシオーバー(火花放電)を起こしてしまいます。
ですから、がいしもこれらに備えて送電線から配電線にかけてさまざまな種類があるのです。
塩害対策のがいしの種類
配電用の耐塩仕様のがいしの例(旧規格で廃止済み)

耐塩皿(たいえんさら)といわれるもので、高圧ピンがいしの周りをお椀のようなもので囲って塩害を防いでいます。(東京電力管内の電柱では既に廃止されています。)

 

東京都大田区にて(撮影年月:2012年1月)

中にあるがいし(高圧ピンがいし)だけでは塩害を受けてしまうため、それを防ぐために耐塩皿が取り付けられています。
この2つを総称して耐塩皿(たいえんさら)がいしと呼んでいます。
配電線のがいしの種類はこちらに掲載中!

送電用の耐塩仕様の耐塩懸垂がいし

塩害の被害を受けにくい内陸部の山などでは、溝が深くない通常のタイプが使われていますが、海から近い地域では溝が少しある下記の耐塩懸垂がいしが使われています。

 

領家線3号鉄塔にて!(撮影年月:2010年12月)

季節風や台風によって運ばれてくる遠方からの塩分を含んだ風対策として使っている地域もあります。

送電用で塩じん埃対策仕様の古いスモッグがいし(耐霧がいし)

スモッグがいしは昭和30年代〜昭和40年代までを中心に、工業団地、海沿い、水田や畑のある地域を通る送電線の支持で使われていました。
名前のとおり、普通の懸垂がいしとは違い、上部に一回り突き出た外ヒダをつけることで、霧によって付着する埃等の汚損物を付着しにくくしていたようです。
現在は廃止されおり、耐塩懸垂がいしに交換するなどして、徐々に姿を消していっています。
古い送電鉄塔で見かけることが偶にあります。

 

東京中線2095号鉄塔にて! (撮影年月:2012年11月)

このがいしは特に、圏央道に沿って伸びる、昭和30年代建設の東京東線、東京中線、東京北線、京浜線等といった275KV系統で、水田や畑付近を通るもので現役を確認しています。
都内では66KV系統の杉並線でそれが確認できましたが、こちらの多くは老朽化を伴う美化鉄塔への建替えで姿を消しています。

 

杉並線41号鉄塔にて、スモッグがいしがV吊配列!(撮影年月:2011年12月)
国内ではポリマーがいしより磁器がいしが多く使われている。
ポリマーがいしは軽量で撥水性もあり汚損に関しては優れた性能を持つようですが、外側の劣化は陶器よりも進行しやすいということで、国内は陶器が大半のようです。
この外側の劣化ですが、これが如何にも、長期間使用できるものを開発するのかが今後の課題なのだそうです。

そして、もう既に特別高圧用として実用化されている場所もあるようです。
関西電力管内の重塩害地区では特別高圧(2万2千ボルト)の引き通しにポリマーがいしを使っている場所があります。

 

ポリマーがいしの装柱例

ポリマーがいしの拡大写真
和歌山県東牟婁郡那智勝浦町にて(写真は友人提供)撮影年月日:2011年8月3日

関西電力管内で使われている特別高圧の引き通しはLP(ラインポスト)がいしを使うことがほとんどのようですが、中にはポリマーがいしを使用するところもあるようです。
陶器でできたがいしと比較すると、ポリマーの方は厚みがほとんどなく、薄いのが特徴です!

がいしの先祖は絹糸・電力輸送が発展した頃の送配電がいしの歴史について
送電用がいしの歴史

がいしの誕生説については、電気の発生方法が誕生した頃にはもう既にあったようです。
これをふまえて18世紀には既に導体を絹糸で吊るして、大地と絶縁したという記録があるようです。
そして、19世紀には磁器がいしが登場し、国内では1910年代(明治時代後期)より、まずは66kV以下の電圧が低い架空送電線路(特別高圧線)が登場し、特別高圧ピンがいしを使った架空送電線が登場しました。
(当時普及していた架空送電線路名を例を挙げますと、鬼怒川線のバンザイ鉄塔とか国内初の送電電圧77kVである谷村線等が挙げられます。)
なお、特別高圧ピンがいしについては、種類が複数あり、大きさによって号数が10号〜60号まで振り分けられており、当時はこれによって対応できる使用電圧の選定を行っていたようです。
(例を挙げれば、特別高圧ピンがいし30号は公称電圧33kVの架空送電線路で使っていた。)

特別高圧ピンがいしの使用時期と現状について

特別高圧ピンがいしは、国内で電力輸送が発展し始めた明治後期〜大正時代〜昭和30年代頃まで、送電電圧77kV以下の架空送電線路で使用されていました。
しかし途中で、長距離送電が当たり前の時代となり送電電圧が大きく昇圧して対応しきれなかったり、77kV以下の使用でも機械的強度が問題になったりするなどし、昭和30年代以降は使用を取りやめました。
よって今では、77kV以下の架空送電線であっても見かけることはほとんどありません。

<特別高圧ピンがいしの主要寸法表>

                                                                                   
号数種別(号) 公称電圧(kV) 磁器の枚数(枚)
(ベース金具部を除く)
直径(mm) 高さの範囲(mm)
(ベース金具部を除く)
重さ(kg)
10 11 2 200 190〜210 2.5
20 22 3 240 245〜265 5.5
30 33 3 300 310〜330 8.5
40 44 3 350 375〜400 14.0
50 55 4 400 435〜465 21.0
60 66 4 430 490〜515 31.0
※電線路の公称電圧はJEC 0222により定められているらしいが、44kVと55kVは聞きなれない。
だが、古い文献には、そのような電圧にも対応する特別高圧ピンがいしがあるという記載があった。
※磁器の枚数については、当初、号数の下2桁目と一緒に増えているものかと思っていたが、実際は違うようだ。
※10号ピンがいしについては、東京都内で唯一見えるものがある。
それが東大和市にある史跡・旧日立航空機立川工場変電所である。ベース金具付きの貴重なものが裏手に3つある。
なお、こういったことから、特別高圧ピンがいしはかなり前からあったことがうかがえる。

特別高圧ピンがいし 20号の例
メーカーは日本ガイシ製 1959年(昭和34年)製
(オークションの古道具屋に並んでいました。当時、他にも入札者がおり、競りがありました。笑)
そして、当初、上記のがいしは30号だと思っていたのですが、実際、古い文献を頼りに長さや重さを測定したところ、20号のようでした。
なお、重さは写真に5.5kgと書き込んでしましましたが、ボルトが付いたベース金具部がないので、その分減量した約5kgでした。

※特別高圧ピンがいしで確認できる傘片のようなものは、それぞれ1個1個で分けられている磁器の部分であり、製造にあたっては、これを1つ1つセメントで固定することで特別高圧ピンがいしが出来上がっていたようです。

<特別高圧ピンがいしを使っていた主な送電線の例>
7万ボルト以下の長距離送電線による。
塔ノ沢線(日本で初めて鉄製の送電塔を採用した送電線路)
駒橋〜早稲田間送電線(日本初の5万5千ボルト送電線・明治40年(1907年)竣工・現存していない。)
八ツ澤線(八ツ澤〜淀橋間送電線・こちらも明治40年竣工の模様。なお、当時の送電設備は現存していないが、今は2代目による鉄塔が橋本変電所まで続いている。)
鬼怒川線(形がバンザイしているかのように見えるからバンザイ鉄塔とも呼ばれた。)
谷村線(日本初の7万7千ボルト送電線・支持物は矩形鉄塔で、今もなお、当時使っていた矩形鉄塔が相模湖周辺に残っている。)
電力輸送の度重なる発展や機械的強度が問題となり、特別高圧ピンがいしは廃止・水力発電が次々と普及した154kV長距離送電時代について
1914年(大正3年)より、大きな猪苗代湖の水力発電を使った日本初の115kV送電線(猪苗代旧幹線)が登場し、長距離送電も当たり前の時代になりました。
長距離送電となれば当然、送電電圧ももちろん上昇しなくてはいけません。これでは到底、特別高圧ピンがいしだけでは対応しきれません。
よって、これ以降は、円盤型形状をした懸垂がいしが主流になりました。
しかしまだその当時は、いかに国産で丈夫ながいしが製造できるかが問題となっていました。
この時、日本初の11万ボルト級なる猪苗代旧幹線では、2回線のうちの片回線に海外製のがいしを、もう片回線の方に国産がいしを使用するなどの実験も行ったそうですが
この当時は勿論、海外製のがいしがやはり丈夫で国産がいしが数多く破損
ひどい時には、海外製がいしを国産がいしのそばに置いて、国産がいしが破損した場合に備えてすぐに事故時に対応できるようにしていた時代もあったようです。
しかしその後は度重なる発展を遂げ、国産がいしも海外製並みに丈夫になり、今日では当たり前のように国産がいしを見かけるようになりました。

<現在も残る歴史的154kV架空送電線路の例>

日本初の甲信送電線 154kV系統!

日本で初めて、154kV長距離送電を龍島変電所から横浜変電所(現:戸塚変電所)までの区間で開始した甲信送電線(現:甲信幹線)

 

当初この送電線は主に、川崎周辺の京浜地域の電源確保を主として、かつて実在の京浜電力が建設しました。
なお、その後は一時期、日本発送電のものとなり、戦後は東京電力のものとなりました。

配電用がいしの歴史

まず、配電線の登場についてを語りますと、明治20年に東京電燈會社(東京電力の前身)が初めて配電々圧210Vで直流3線式配電を開始したのが初とされています。
この当時にまず、高圧2重がいし、3重がいしが登場し、使用していました。
しかし途中で、この配電用がいしも進化を遂げ、送電で使われるようなピンがいしが配電でも使われるようになりました。
それが配電々圧が現在の6600Vに昇圧される前の配電々圧3300V時代(昭和初期〜昭和20年代頃まで)に使っていた高圧ピンがいしであり、昭和3年(1928年)には既に登場していたようです。
そして、現在の配電々圧6600V用の高圧ピンがいしは、昭和35年(1960年)に登場したようです。

配電用高圧ピンがいしの例

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平成28年12月29日2重カウント開始

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