報告書番号

GD21021

タイトル（和文）

送電線における多相雷事故率の評価手法の開発 －交流位相差を考慮した2並列気中ギャップの同時フラッシオーバ特性－

タイトル（英文）

Development of evaluation method for multi-phase fault rate of transmission line - Concurrent flashover characteristics of two parallel gaps in air with potential difference considering effect of AC phase difference -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
送電線の多相事故は供給支障に至る可能性のある重大な事故であるため、多相雷事故率の計算は送電線の耐雷設計上重要である。このため当所では、塔頂雷撃時に複数のアークホーン（AH）が同時にフラッシオーバする現象を明らかにし、LORPにおける多相雷事故率の計算手法の高度化を進めている。これまで、2相のAHにおける多相事故を模擬するため2つの気中ギャップを用いて、50%フラッシオーバ電圧に対する印加電圧の過電圧率や線路サージインピーダンスの同時フラッシオーバに対する影響を明らかにしてきた。一方で実際の送電線では、相間または回線間の交流位相差により電圧の瞬時値に差が生じるが、これが同時フラッシオーバに与える影響は明らかになっていない。

目　　的
66/77 kV系統の送電線のAHおよび近年適用が進む酸化亜鉛型避雷AHを対象とし、交流位相差による電圧の瞬時値の差を考慮した同時フラッシオーバ特性を明らかにする。

主な成果
　AH（実験ケースⅠ）および酸化亜鉛型避雷AH（実験ケースⅡ）を模擬した実験系を作成し、これに短波尾雷インパルス（短波尾LI）を印加することで、同時フラッシオーバ特性を取得した。なお、交流位相差による電圧の瞬時値の差は、片側の棒－棒ギャップにDC電圧を重畳することにより模擬した。以下に得られた知見を示す。
1. 同時フラッシオーバ率に及ぼす短波尾LIとDC電圧の極性の影響
一定の充電電圧で短波尾LIを10回印加し、フラッシオーバ時の静止写真から、同時フラッシオーバ率を取得した。同時フラッシオーバ率に及ぼす短波尾LIとDC電圧の極性の関係に着目すると，短波尾LIとDC電圧が同極性の場合，いずれの実験ケースにおいてもDC電圧の上昇に伴い同時フラッシオーバ率は低下するが，逆極性の場合は，変化がない（実験ケースⅠ）か，上昇する（実験ケースⅡ）傾向があることが判明した。これは短波尾LIとDC電圧の重畳電界が並列ギャップの見かけ上の絶縁格差に影響を与えていることを示唆しており，これより同時フラッシオーバ率を重畳電界（ギャップのフラッシオーバ電界EFO）で整理できる可能性が明らかとなった。
2. 気中ギャップのフラッシオーバ電界と同時フラッシオーバ率の関係
同時フラッシオーバ率をギャップのフラッシオーバ電界EFOで整理した結果、全ての実験ケースでEFOが 0.83 kV/mm以下では同時フラッシオーバは発生せず（同時フラッシオーバ率0 %）、1.22 kV/mm以上では必ず発生する（同時フラッシオーバ率100 %）ことがわかった。今回、66/77 kV系統の送電線を対象とした結果ではあるが、同時フラッシオーバ率を電界で整理できる見通しが得られたことにより、今後、3相以上の同時フラッシオーバや異なる電圧階級の送電系統の検討に適用できる可能性がある。

今後の展開
異なる電圧階級の送電系統を想定した同時フラッシオーバ特性の検討を行うことで得られた知見をLORPに取り込み、精緻化を図る。

概要 （英文）

The purpose of this report is clarification of concurrent flashover characteristics of two parallel gaps in air for arcing horns and externally gapped line arresters (EGLA) of 66/77 kV transmission lines. Experiment is conducted by using two types of experimental cases. One is rod-rod /rod-rod electrode parallel configuration, the other is rod-rod/EGLA. Short-tail lightning impulse voltage is applied by using 12MV impulse generator in Shiobara testing yard assuming that lightning strikes a transmission tower. DC voltage is superimposed on one side of two parallel gaps to consider the effect of AC phase difference in the actual transmission lines. In other words, insulation gap occurs between two parallel gaps. This means that even if the lengths of two gaps are same, the mechanism for leader propagation in air is different between two parallel gaps. The concurrent flashover rate with potential difference under superimposed DC voltage is obtained while measuring voltage and current waveform and time transition of leader propagation in air. As a result, we experimentally verify that the larger or smaller the insulation gap between two parallel gaps, concurrent flashover rate decreases or increase. In addition, we quantitatively clarify that the averaged electric field from 0.83 to 1.22 kV/mm in air gap is required to occur concurrent flashover in two parallel gaps regardless of experimental cases.

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