TEMモード形成遅れを考慮した架空送電線の回路解析モデル

摘要

送電鉄塔への雷撃は，電力系統の安定な運用に対する大きな脅威の一つである。したがって，鉄塔被雷時にホーン間に生ずる過電圧や発変電所に侵入する過電圧を，精度よく推定し適切な対策を講じておくことが望まれる。鉄塔被雷時に生ずる過電圧は，Transverse Electro-Magnetic(TEM)モードを仮定し表皮効果と大地帰路インピーダンスによる線路定数の周波数依存性を考慮した送電線モデルと，分布定数線路とRL並列回路からなる鉄塔4段モデルを用いて数値回路解析法により算出されてきた。しかし，鉄塔被雷直後には鉄塔および架空地線を流れる電流が生ずる電磁界は大地に達せず，したがって架空地線-送電線間の結合もTEMモードを仮定した値に従わないことが実鉄塔を用いた試験および数値電磁界解析により確認された。後に提案された鉄塔回路解析モデルでは鉄塔そのもののサージインピーダンスとRL並列回路の抵抗値を調整する，もしくは鉄塔-送電線間に制御電圧源を配置することで，TEMモード形成過程を近似表現する手法が用いられた。しかし，これらの手法では等価回路モデルの係数決定に数値電磁界解析を要求することや，相互誘導に線路離隔距離分の時間遅れが考慮されないことなどの課題があった。