非線形現象を考慮した新しい数値電磁界解析法による送配電線路雷サージ電磁界の研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650292
• Research Institution: Toyo University
• Principal Investigator: 加藤 正平 東洋大学, 工学部, 教授 (80103571)
• Keywords: 雷サージ / 雷インパルス / 送配電線 / 数値電磁界解析 / 逆フラッシオーバ / 長ギャップ放電 / Vーt特性 / 接地電極

Research Abstract

本研究では従来の回路方程式ではなくマックスウェル方程式から求める電磁界で線路サージを解析することを目的とし、本年度は、放電現象を扱う方法を検討し、シミュレータに新機能を追加することができた。短波尾インパルスの実験結果に基づいて提案され、回路解析法で使用されているフラッシオーバモデルを参考に、モデルを作成した。このモデルはギャップ長1〜5mの長ギャップ放電をシミュレーション可能でかつ、数値電磁界解析に適している。モデル・解析法の妥当性の検証は、長ギャップ放電のVーt特性、および放電のストリーク写真の実験データと比較した。その結果、リーダー放電のギャップ内の進展と電圧電流を同時に解析するモデルとして、任意の気中放電ギャップの非線形特性を精度よく模擬することが可能であることが明らかになった。
送配電線路でフラッシオーバとともに問題となる非線形現象を示す避雷器を解析する方法についても検討を進めた。単純な非線形素子としての模擬は可能であるが、履歴特性を示すエネルギーモデルでは解析シミュレータの大幅な改良が必要であることから、今後の課題である。
線路事故を防止するためには接地電極が有効であることが従来より言われているが、サージ特性についての解析モデルは実験結果をもとにしており、任意の構造、環境でにおけるサージ特性を求めることが必要である。これは時間領域解析法では困難なため周波数領域法で求めることを検討し、実験結果と解析結果を比較した。時間特性や大地固有抵抗の変化によるサージインピーダンスの変化等、実測結果とよく一致することから、解析法の有用性を明らかにした。ただし、電極部分は単独のシミュレーションプログラムであるため、線路全体のサージシミュレーション法との融合が必要であり、今後の課題である。

Research Products

• [Publications] 溝部,加藤: "接地電極要素のサージ特性"電気学会高電圧研究会資料. HV-99-110. 13-18 (1999)
• [Publications] 加藤,成田,山田,財満: "二重指数関数インパルス波の決定法の考察"電気学会高電圧研究会資料. HV-99-111. 19-24 (1999)
• [Publications] 加藤,成田,山田,財満: "反復法を使用したインパルス波形決定法"日本シミュレーション学会第20回計算電気電子工学シンポジウム論文集. 191-194 (1999)
• [Publications] 溝部,加藤: "接地用メッシュ電極のサージ解析"日本シミュレーション学会第20回計算電気電子工学シンポジウム論文集. 9-12 (1999)