| 研究課題/領域番号 |
18K13750
|
|---|
| 研究機関 | 奈良工業高等専門学校 |
|---|
研究代表者 |
池田 陽紀 奈良工業高等専門学校, 電気工学科, 講師 (20759849)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2020-03-31
|
| キーワード | 垂直導体 / サージ伝搬特性 / 等価回路モデル / FDTD解析 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究の目的である風力発電タワーなどの垂直導体を含む構造物の雷サージ解析のための等価回路モデル構築に先立ち、平成30年度は垂直導体サージ伝搬特性が時間と共に変化する現象のメカニズムについて検討を進めてきた。これまで、垂直導体サージ伝搬特性の時間的変化の可能性については述べられてきたものの、その具体的な特性や理論的な考察はなされてこなかった。しかしこの部分は、理論的考察に基づく高精度解析に利用する回路モデルの開発を進める本研究において、根幹となる部分であるため、最も慎重に進めるべき部分であった。
平成30年度は、解析対象となる空間中の電磁界を計算することができる有限差分時間領域法（FD-TD法）による数値電磁界解析により、理想空間内に配置した垂直導体周辺の電磁界分布を詳細に調べた。この計算には本補助金によって購入した２台の計算機を用い、高速且つ効率的に進めることができた。
この数値解析結果は、申請時に提唱した新型回路モデル（SVPモデル）のみでは容易に表現できないことを示唆した。垂直導体上端から落雷による雷サージが進入した場合、サージは下向きに伝搬し、脚部において反射して再び上端へと向かう。これを繰り返し、サージは垂直導体上を往復伝搬することになる。従来研究では、サージが最初に上端から脚部に向かうときと、脚部到達以降では導体のサージ伝搬特性が異なると考えてきたが、本研究における数値解析結果は、導体脚部での反射後、サージの伝搬速度が地面からの高さによって変化する可能性があることを示した。
新たに明らかになった垂直導体におけるサージ伝搬特性については、2019年1月に開催された誘電・絶縁材料，放電・プラズマ・パルスパワー，高電圧合同研究会にて報告した。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究は、①垂直導体におけるサージ伝搬特性時間変化のメカニズム把握、②回路モデルへの落としこみ、③回路解析プログラムへの導入、の三段階で構成されているが、第１段階である①垂直導体におけるサージ伝搬特性時間変化のメカニズム把握の部分において、大容量の計算機を用いてより詳細に従来研究の再検討をおこなった結果、既に明らかにされていることに加えて、本研究で提案するSVPモデルでは表現が難しい新たなサージ伝搬特性が明らかになった。これは本研究の新たな成果といえるが、一方で従来研究により得た垂直導体のサージ伝搬特性からSVPモデルを構築しても、その再現性は十分とはいえないことを示しており、新たに明らかになった特性は垂直導体を等価回路表現する上で無視できないものと考えている。そのため、第二段階である回路モデルへの落としこみを先送りとし、新発見の情報を含むより正確な垂直導体サージ伝搬特性とそのメカニズムの解明に取り組んでいるため、現状では予定より半年程度の遅れが生じている。
|
| 今後の研究の推進方策 |
垂直導体のサージ伝搬特性に関する検討においてあらたな成果を得たが、当初の計画より約半年程度の時間的遅れが生じている状況である。そのため、提案回路モデル（SVPモデル）をさらに発展させたSVP-Aモデルの提案を狙い、回路モデルへの落としこみ手法の検討と平行して、さらに詳細に垂直導体のサージ伝搬特性についても検討する。これに伴い、研究期間の延長も視野に入れて研究を進める必要が出てきた。
一方、予算の面においては、垂直導体サージ伝搬特性を実験によって観測するために、高分解能オシロスコープの購入を当初予定していたが、同等程度のものを入手できたため、若干の余裕がある状況である。そのため、垂直導体のサージ伝搬特性についてさらに詳細に調べるために、計画当初は予定していなかった、スペクトラムアナライザ等の高精度測定装置の購入およびより高精度な実測のための実験系充実を予定している。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
垂直導体サージ伝搬特性を実験によって観測するために、高分解能オシロスコープの当初購入を予定していたが、同等程度のものを入手できたため当該年度の支出額が予定より少なくなった。研究の進捗状況から、新たに検討すべき事項が生じたため、それに対応した測定機器や実験装置等を購入する予定である。
|
