報告書番号

H08004

タイトル（和文）

低圧制御回路の雷サージ特性－その2 －制御線誘導サージ電圧計算へのVSTLの適用－

タイトル（英文）

Lightning-surge characteristics of low-voltage control circuit : phase 2 - Application of VSTL to calculations of induced surge voltages on control wires -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

近年，発変電所の低圧制御回路にディジタル機器が導入されつつあるが，ディジタル機器は低電圧，高クロック周波数で動作するために，従来のアナログ機器に比べてサージ性異常電圧に対して脆弱である。低圧制御回路で問題となるサージ性異常電圧の主な発生原因は送電線への雷撃による雷サージや開閉装置の動作による開閉サージであり，特に雷サージによる障害は全体の約 70 % を占めている。従って，サージ性異常電圧に対して適切な対策を施すためには，まずは雷サージによる異常電圧を対象として，(i) 低圧制御回路で発生するサージ特性の定性的・定量的評価，(ii) 低圧制御回路で発生するサージ特性の予測計算手法の確立，(iii) 低圧制御回路の耐過電圧・耐ノイズ性能の定性的・定量的評価，が課題として挙げられる。本報告では，低圧制御回路で発生するサージ特性の予測計算手法の確立に向けて，接地構造物（埋設地線，接地網）にサージ電流が侵入した時の制御線のサージ特性の計算にFDTD法に基づくサージ計算プログラムである VSTL を適用して，実測結果との比較によりその妥当性を検証した。

概要 （英文）

The operating voltages of low-voltage control circuits on power plants and substations have become lower due to the installation of digital-control equipment. This significantly increases the risk of faults and malfunctions of the circuits due to abnormal voltages in the control circuits induced by lightning and switching surges. Therefore, the prediction of such induced voltages is strongly required to protect the circuits from the abnormal voltages.
Recently, the FDTD (Finite Difference Time Domain) method, which solves Maxwell's equations numerically, is applied to a simulation of surge phenomena on electric wires placed in three-dimensional arrangements like trans-mission towers and building structures. In addition, the FDTD method can easily take into account a finite conduc-tivity and a relative permittivity of the ground soil and the ground structure in detail.
In this report, firstly, we calculate induced voltages on a control wire generated by a current flowing into a single straight counterpoise such as part of a grounding grid using the VSTL (Virtual Surge Test Lab.) which is an FDTD-based simulation code developed by CRIEPI. And then we verify the VSTL calculations by comparing the calcu-lated results with the measured ones. Secondly, we perform the VSTL calculations for a grounding grid of which size corresponds to a distributing-substation area. We calculate ground-potential rises of a grounding grid, currents flowing through the grounding grid, and induced voltages on a control wire above the grid. Comparing the calcu-lated results with the measured ones, we confirm the applicability of the VSTL to the calculation of the induced voltages on the control wire generated by the current flowing into the grounding grid.

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