報告書番号

H11023

タイトル（和文）

低圧制御回路の雷サージ特性－その5－VSTLと回路解析の連成計算に基づくサージ解析プログラムの開発－

タイトル（英文）

Lightning-surge characteristics of low-voltage control circuits (No. 5) - Development of a surge simulation program based on VSTL coupled with the circuit analysis -

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の導入が進んでおり，サージに対する脆弱さが懸念されている。低圧制御回路のサージ対策には，主回路，接地網，制御線，計器用変成器などのサージ現象を高精度に解析可能な手法の開発が重要となる。これまでに，分布定数回路論に基づく手法に比べて接地網のサージ現象などを高精度に解析可能なFDTD法に基づくサージ解析プログラムVSTLを開発してきた。しかし，制御線など，低圧制御回路全体の大きさと比べて微細な構造を有する要素については，FDTD法よりもむしろ分布定数回路論を用いた方が，正確な解析が可能となる。本報告では，制御線など微細な構造を有する要素については分布定数回路論に基づいて解析し，VSTLによる電磁界解析と連成するサージ解析プログラムを開発し，計算結果や実測結果との比較により，その計算精度を確認した結果について述べる。

概要 （英文）

The operating voltages of low-voltage control circuits used in power stations and substations have decreased owing to the installation of digital-type control equipment. As a result, the circuits are more susceptible to malfunctions and faults due to abnormal voltages induced in the control circuits by lightning and switching surges. Therefore, the prediction of such induced voltages is required to protect the circuits from the abnormal voltages. The FDTD (finite difference time domain) method, which solves Maxwell's equations numerically, is useful for simulating the surge phenomena of grounding systems. We have already confirmed the applicability of a surge simulation program VSTL (virtual surge test lab.) based on the FDTD method to the calculation of induced voltages on a control wire by a current flowing through a grounding grid.
In this report, we improve the VSTL by coupling the FDTD method with the circuit analysis to simulate a control cable with a multi-core or a metal sheath using the circuit theory. In the coupled circuit analysis, a field-to-transmission coupling technique for representing induction phenomena on transmission lines due to incident electromagnetic fields is applied. Using the improved the VSTL, we calculate lightning-induced voltages on a distribution line and voltages induced on an aerial wire by a current injected into a grounding grid, and compare the calculated results with those obtained by the FDTD method only and measured results for validation purpose. In addition, we develop a technique for representing a coaxial cable for the FDTD-based surge analysis, and validate the proposed technique.

報告者

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