報告書番号

H09014

タイトル（和文）

高次要素を用いた静電界計算プログラムの開発と電線のコロナ騒音評価への適用

タイトル（英文）

Development of electric field calculation code using high-order element and application to evaluation of corona audible noise of electric line

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

電力設備の絶縁・電気環境設計において静電界計算は重要な役割を担っている。当所でも表面電荷法や電荷重畳法に基づく計算プログラムを開発してきた。最近では表面電荷法において計算対象形状や未知数の分布を高次関数で表現する高次要素を用いる方法が提案されている。特に三次元配置では様々な形状が含まれるため，表面電荷法だけでなく電荷重畳法を併用した汎用的な計算プログラムの開発が必要である。本報告では，形状表現関数，電荷密度表現関数を高次関数とした表面電荷法と電荷重畳法を併用した三次元静電界計算プログラム，二次元配置の静電界計算プログラムを開発した。また，送電線設計のために，コロナケージを用いて測定した試験送電線のコロナ騒音レベルを，試験線の長さやマイクロホンの位置に依存しない値であるコロナ騒音出力音圧レベルに換算する方法が用いられてきた。これまで，コロナケージの三次元配置を考慮した静電界計算は困難であっため，従来の換算方法ではコロナケージを二次元配置として取り扱ってきたが，この妥当性は明らかにされていなかった。本報告では，開発した静電界計算プログラムを用いて，コロナケージの三次元配置を考慮して，試験送電線表面の電界分布を計算して，この電界分布に基づいてコロナ騒音レベルをコロナ騒音出力音圧レベルに換算する新しい方法を提案した。提案方法と従来方法により換算した値の相違は実用レベル以下であり，従来方法による換算値が実用的に充分な精度を有することを示した。

概要 （英文）

In this report, firstly, we develop electric field calculation codes. The electrostatic field calculation method plays an important role in the insulation design and electromagnetic environment design of power equipment. The high-order functions are used in shape and charge density representation functions to improve the calculation accuracy. The calculation code for a three-dimensional arrangement is based on both the surface charge method and the charge simulation method to expand its versatility. On the other hand, the calculation code in a two-dimensional arrangement are based on the surface charge method. Secondly, we propose a new technique to convert measured corona audible noise levels of an electric line using a corona cage to values independent of the length of the electric line and the position of the microphone. In a conventional technique, the measured corona audible noise levels are converted assuming the electric field distribution on the electric line is uniform, although the electric field is not actually uniform. In the proposed technique, we take into account the three-dimensional arrangement of the corona cage and calculate the electric field distribution on the electric line using the developed code. The differences between values converted by the proposed technique based on the electric field distribution and values converted by the conventional technique are within 0.4 dB. We show the validity of the assumption in the conventional technique for the corona cage.

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