報告書番号

W01010

タイトル（和文）

５０ｋＡ級長ギャップ交流大電流アークにおけるアークジェット部の温度特性（その３） -－温度およびエネルギー密度の軸方向分布－-

タイトル（英文）

Temperature of arc jet of 50kA class AC arc in long gap (Part3) -Axial distribution of temperature and energy density-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

基幹送電線の緊密連係などにより，故障時の短絡電流は現在の63kAを超えることが想定されており，短絡電流により発生するアークジェットが電力機器に与える熱的影響が懸念されている。今回，実系統の碍子装置を想定して，アークホーンの電極先端からの距離および電極極性がアークジェットのエネルギー密度に及ぼす影響について検討を行った。（１）水素原子スペクトル線（656.2nm）および鉄原子スペクトル線（602.4nm，667.7nm）を同時観測し，当所考案の自己吸収を考慮した計測手法を適用して，温度および鉄蒸気混入率を同時計測した。電流50kAの場合，電極先端からの距離が100mmから500mmまで大きくなると，温度は11,000K程度から8,000K程度へと低下した。この場合，鉄蒸気混入率は60％程度から30%程度へと低下した。（２）上記計測した温度および鉄蒸気混入率からアークジェットのエネルギー密度を算出したところ，電極先端から500mmまで離れても，また電極極性が異なる場合も概ね8×10^5 J/m3であった。また，アーク電流が30kAから50kAに増大した場合も同程度のエネルギー密度であった。これは，上記の計測温度・鉄蒸気混入率の領域ではエネルギー密度はあまり変化しない特性を持つためである。アーク電流がさらに増大した場合も上記の値と同程度の8×10^5 J/m3であると推測される。

概要 （英文）

As power systems become increasingly interconnected and power sources more concentrated, the short circuit current on 500kV class transmission systems is becoming larger, and in Japan the maximum short circuit current will in the future exceed 63kA. Arc jets that spout from electrodes owing to high current fault arcs cause damage to surrounding apparatus. In order to investigate on thermal effects of arc jet on the apparatus, the influence of distance from the electrode tip on temperature and energy density of arc jet needs to be clarified. This paper describes axial distribution of temperature and energy density of 30-50kArms AC arc jets obtained by spectroscopic observations. The measurement was carried out at the current peak. The electrodes used in the tests were iron of 40mm in diameter, and the gap length between the electrodes was 1.5-2.5m. The spectral lines of iron atom (602.4nm and 667.7nm) and hydrogen atom (656.2nm) were observed at the same time. The temperature and the iron vapor concentration of the arc jet were determined in consideration of the self-absorption of iron spectral lines. As the distance from the electrode tip increased from 100mm to 500mm, the temperature decreased from 11,000K to 8,000K and the iron vapor concentration (molar rate) decreased from 60% to 30% in case of 50kArms. The energy density was calculated by means of the thermodynamic properties. As the distance from the electrode tip increased from 100mm to 500mm, the energy density did not change greatly (8*105 J/m3 ) whether the polarity of electrode was minus (cathode) or plus (anode). Even if the arc current increased from 30kA to 50kA, the energy density was the same value mentioned above. This result suggests that the energy density of arc jet would not change even if the arc current exceeded 63kA.

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