報告書番号

T98067

タイトル（和文）

FD-TD法に基づく電力設備の過渡接地抵抗解析手法の開発

タイトル（英文）

Development of a method for computational analysis of transient resistance for grounding systems based on the FD-TD method

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

基幹送電線への雷撃により，送電停止に至ることが報告されている。これらの事故様相を把握し，事故の未然防止に反映させるには，接地系の過渡特性（過渡接地抵抗特性）を把握することが重要であるが，これまでその評価はかなり困難であった。このため，種々の接地系に対して簡便に適用できる過渡接地抵抗特性解析手法の開発が強く望まれている。 過渡接地抵抗特性の解析に，電磁界解析手法の一種である時間領域差分法（FD-TD法）を用いる手法を他に先駆けて開発した。本手法の特徴は，以下の通りである。 ・時々刻々の電磁界の伝搬様相がシミュレートでき，可視化も可能 ・上記から，過渡電位，過渡電流，さらには過渡接地抵抗を計算できる ・時間領域における解析法であるため，周波数領域における解析と比べると，解析結果を直感的に理解することができる ・計算機資源による制約はあるものの，解析対象を忠実にモデリングできる 本手法により，500～1000kV級送電線の鉄塔に用いられる深礎基礎について解析を行い，実測データと比較したところ，導電率に対する過渡接地抵抗の変化傾向がよく一致した。 本手法は，事故様相の把握を可能にするとともに合理的な接地系の設計手法の確立につながり，重大事故の未然防止に資するものと考えられる。

概要 （英文）

There are reports that lightning strikes to bulk transmission lines have caused serious accidents involving electrical apparatus, such as failures of electrical transmission. It is important to analyze the transient characteristics of grounding systems of electrical apparatus in order to understand all phases of such accidents and to apply the results to accident prevention. However, the transient characteristics was difficult to evaluate. Therefore, the development of a method that can easily be used in grounding systems under various conditions for computational analysis of transient grounding resistance (TGR) is highly desirable. We have developed the first such method, which is based on the Finite Difference Time Domain method (FD-TD). The characteristic features of this method are the following: ・It can be used to simulate propagation phases of a transient electromagnetic field and enable their visualization. ・It can be used to calculate transient electric potential, transient currents, and TGR from the propagation phases for transient electromagnetic fields. ・Because the FD-TD method is a type of computational analysis method in the time domain, the calculated results can be we can be intuitively and easily understood. ・It can be used to precisely model grounding systems, although there are limitations depending on the computer resources available. Using this method, the TGR at the foot of towers for 500 kV - 1,000 kV transmission lines was calculated and compared with the measured results. The relationship between calculated TGR and conductivity of the ground agreed with the measured results. This calculation method for TGR based on the FD-TD method is expected to provide a practical understanding of all phases of accidents and facilitate the rational design of grounding systems. It is also expected to contribute to the prevention of serious accidents involving electrical apparatus.

報告者

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