Numerical Analysis of Local and Global Dielectric Property of Snow for Preventing Large Blackout

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K14727
• Research Institution: Kagoshima National College of Technology
• Principal Investigator: 屋地 康平 鹿児島工業高等専門学校, 電気電子工学科, 准教授 (80516667)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 数値電界計算 / 数値電流計算 / 雪の誘電率 / 雪の導電率 / 体積分率 / ポリマーがいし

Outline of Annual Research Achievements

前年度までの結果を踏まえて，2022年度は，有限要素法による数値電界計算を行い，以下のことを明らかにした．
1) 昨年度までと同様，導電性粒子を絶縁体中に浮遊させたモデル（着雪体の構造を単純化したモデル）において，有限要素法による数値電界計算を行い，局所的な誘電的作用が大域へと広がっていく様子を調査した．2022年度は，粒子形状を変化させ，球の場合と回転楕円体の場合で比較を行った．球と回転楕円体で充填率が同じ場合は，回転楕円体のほうが球より最大電界が高くなる傾向が認められた．また，見かけの誘電率は，回転楕円体の長軸の向きによって変化し，長軸が背後電場に直交する向きに並べて置いた場合に，最も大きくなった．
2) 2022年度は，新たにポリマーがいしへの着雪を模擬して，製品としてのポリマーがいし表面の導電性の評価を行った．CADで典型的な送電用ポリマーがいしの形状をもつモデルを作成し，外被表面に汚損被膜を形成した．汚損被膜にわたって一様な導電率を与えた場合，がいしの円周方向に沿って導電率を変化させた場，がいしの長さ方向に沿って導電率を変化させた場合合について，電流場の数値計算を行い，汚損被膜の最大電流密度，金具間の漏れ抵抗を評価した．導電率が周方向に偏って分布し，ある一方向に導電率が高いパスが形成される場合に，最大電流密度・漏れ抵抗ともに大きくなった．反対に，導電率ががいしの長さ方向に分布する場合には，最大電流密度・漏れ抵抗ともに小さくなった．以上のケースは，がいし表面の単位面積あたりのESDD（Equivalent Salt Deposit Density：等価塩分付着密度）のがいし表面全体での積分値が一定となる条件で計算した．