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電研レビュー第7号●目次

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電力システム2・1●要

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293●系統運用………・……・…・・……・…15

2・4●系統安定度………………・…一…18
2−5●原子力・火カプラント
・シュミレーション………………23
2・6●系統解析手法…………・…・………27
2臨7●保護方式………………・・…………29
2・8●情報伝送システム・・……・一……・31

2・9●高調波・………………・……………35

第3竃

架空送電

3・1●要

旨・・…・………・…・……………39

3・2●雷観測・…………・…………………40
3−3●避雷器………………・・……………45
3−4●冠着雪がいしの耐電圧特性…・…・47
3・5●雪害防止………・………・・………50

第4童

地中送電

4−1●要

旨・………………・……………55

4・2●XLPEケーブルの劣化とその判定法……・…………・56

4−3●ラミネート紙絶縁OFケーブルの絶縁性能…………61
4・4●電力ケーブルの送電容：量向上…・・65
4−5●SF6ガス絶縁・…・……………・・…・71

第5竃

配電面上

51●要 旨…・……………・……………75
5・2●絶縁設計と保護保安対策……・・…76
5・3●配電自動化一……………・・…・…・80
5・4●配電計画管理………・・………・一・83
5−5●実証試験・………………・・…・・……85

関連報告書等…・……………・……………86

iボウタイ．トリ＿うil

ポリエチレンに咲く悪の花一夜の蝶のよli

うに美しく、魅せられるとこわいこわい。身：iの破滅である。時には紳士の蝶ネクタイの姿llで現われる。

1： 地中配電線のほとんどがポリエチレンを電 li気絶縁とする電力ケーブルであるが、そのポ ll リエチレンの中に樹木の形をした破れ目がで 1： きて、絶縁をだめにしてしまう。いろいろな ll形があるが、写真はボウタイ状のトリーであ ：1 る。長さは約0．15㎜。当所はその発生のメカ 1
1ニズムと防止の研究に取り組んできた。
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創造豊かな研究開発を求めてこのほど、「57年度の科学技術白書」が発表された。副題が日本がさらに新しい時代に対応して行くための方向づけとして、黙創

造性豊かな科学技術を求めてとなっている。しかし、この事はいまや日本だけの問題でなく世界的な底流でもあるが、無資源国の日本にとり、今後創造的な開発力に富んだ研究体制から、生まれ出る技術開発の成果こそ、これからの日本の最も有力な資源と言えよう。

戦後の日本経済が世界史上極めてまれな高度発展をなし遂げた基本要因の大きなものに「科学技術と企業の役割（研究開発費の負担額が、政府のそれよりも民間産業の割合が非常に高いという中で）」という形で、企業の果した役割が大きかった事があげられる。
戦後日本経済の発展のために、科学技術（当初は主として導入されたものであったが）を有効に活用して役立ててきた歴史を我々は持っている。日本の科学技術に創造性がないと今、大変非難されているが、科学技術を社会に役立てるという面では、非常に貢献して来たと考える。

現在の日本経済の沈滞は、昭和48年の石油ショックに因を発していると言われており、それを否定はしないが、我が国の経済発展に占める科学技術の役割を歴史的によく見直すと、戦後の世界的技術革新の摂取と、それに伴う近代産業設備の整備が、大体45年頃には、一巡吸収し尽くされている。つまり我が国の科学技術体制は、

2

一種の成熟段階を過ぎ、最早、外からの科学技術の摂取による技術革新によって、これまでの様に日本経済を大きく加速出来るという段階ではなく、日本経済発展のための科学技術の役割としては、外からの摂取による段階から、内なる自己創造による科学技術の発達いかんに、大きくかかわる段階にあった時、石油ショックがさらに拍車をかける事になったと言えよう。とは言うものの、これまでの経済高度成長期において、日本経済は、科学技術の輸入依存段階から、漸次、自己創造開発期に進展し、それに伴い新たに築き上げ蓄積した日本独自の新要因もある。

日本の研究開発に創造性があるかないか、日本の研究者に独創性があるかないかの議論は多くある。しかし、その一面には、あるかなしかの問題でなく創造的研究
開発が大きく開花しない所に問題があるとも考えられる。その原因としては、日本
経済の要請がまだそこまで行ってなかったか、或いは開花するためには、全般のレベルが低いためそれを活用するに至らなかった事が考えられる。だが先に述べた様に我が国の現状は、すでに45年以降から、社会的要請としても、またレベル的にも創造的、独創的なものを活用せねばならぬ時代に突入している。

この事は電力事業にとっても然りと考えられる所であり、電研はすでに、重要な研究成果をあげるための、大型でしかも充実した研究機関であると同時に、この目的のために合意と協力を得る基本条件において、電気事業者サイドと最も密接な基盤事情にあると考える。

電研がその持つ総合力を発揮し、創造豊かな研究開発の成果をあげられ、日本の電力技術のパイオニヤとして飛躍することを期待する。
北海道電力株式会社常務取締役

舛田正章〔電力中央研究所参与〕

電研レビューNO．703

電研・電力輸送研究の歩み（昭和27年〜57年12月）
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1新北陸幹線の竣工試験に参加

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電力研究室、高圧実験室竣工@302

電力設備近代化調査委員会設置（後に電気事業近代化計画委員会と改称、34年終了）

新北陸幹線運開（275kV、関西電力）

3

東京・仙台間マイクロウエーブ回線完成（東北電力）

4

電気事業広域運営方式発足

肇2

中地域における275kV超高圧連系実現

6鳴門海峡横断送電線完成（関西電力、四国電力）

2

姫路岡山線（中・西地域超高圧連系220kV）竣工

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電気事業法公布10．

佐久間周波数変換所運開（電源開発）

7

中央電力協議会広域運営の新展開発表

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冬季雷性状の観測調査を開始（電力各社と共同）

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新信濃周波数変換所運開（東京電力）

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東北電力、北陸電力管内において豪雪により送電?鉄塔、配電線支柱が多数倒壊（〜56・1）

56

一・瘻ｹ失275kV

OFケーブルの長期絶縁性能試験開始（終了57年11月）

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超高圧無人変電所運開（中部電力）

黶@衛生通信実験用地上局を設置（赤城試験センター）
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500kV大容量地中ケーブル長期信頼性実証試験開始

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開閉インパルス実験設備設置（東北電力米沢変電所構内）

備考：UHV送電関係については省略（レビューNα5を参照下さい）

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電力技術研究所

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副所長

上之薗博

日本経済は低成長時代に入ったとはいえ、今後の健全か

経済電力融通など広域的な系統運用が積極的に進められる

つ安定的な発展、国民生活および福祉の向上を図るためになど、供給信頼度の向上に格段の配慮が必要である。（社はエネルギー、とくに電力の安定供給を確保することが最会の理解と信頼感の向上）

電源の建設と同様、電力輸送設備の建設も用地問題そのも重要である。（将来需要をまかなう供給力の確保）

このような電力需要の増大に対処するための電力系統は他の制約条件のため長期化する傾向にあり、かつ電源計画

電源立地点が偏在化、遠隔化し、かつ1地点の発電量が大の流動性、電力需要見通しの不測性などの要因のため出力化していること。基幹送電線ルートも制約され、地勢、既設設備の効率的活用が要請されている。（供給コスト

気象などを勘案し選択する余地が少なく、苛酷な条件を甘の抑制）受せざるを得ず、しかも大容量送電線となること。また、当所では従来より、UHV送電をはじめとして電力輸送設

都市部における需要過密地区においても用地事情や周囲環

備の送電容量の増大方法について研究を進めるとともに、信境の制約を受け大容量電力輸送設備となること、さらに、頼度向上を目的とした
1．

絶縁設計の高信頼度化

2．電力システムの大規模擾乱防止などに関する研究を重点的に実施してきている。
の．・・｝噸刷ρ岬繭「マ架空送電線に関しては電力設備の雷害防止、塩じん害対、．

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日本海側における冬季雷の性状、高強度がいしの耐電圧特性、冠雪がいしの耐電圧低下程度などについて大よその傾向を把握した。

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子カプラント・シミュレーションを含めた大規模電力系統の安定度解析手法の開発、直流送電あるいは直流分割の導｝㌻…

電力系統については、交換系統の安定化対策、火力・原

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−・「「胴一入による送電容量の増大と安定度向上対策、ディジタル型
保護リレーの信頼性向上策などを検討した。

さらに、ケーブルの送電容量アップや長期実証試験、誘函圃

導障害および高調波障害、配電系統の高信頼度化などの研究開発を進めている。また、次世代の技術として極低温抵
抗性ケーブルについてのフィージビリティ研究も実施して艦いる。

このように大電力送電に関する研究は多分野に亘り、更に研究を進めるべき課題も多いが、現在までの成果を基にして、大電力送電の高信頼度と効率化に寄与する研究を展開していく。

轡
電研レビューNO．707

絶縁の信頼性向上と設計の合理化

架空送電

架空送電線の雪害防止
大型鉄塔および基礎の安定性
送変電設備環境保全

ケーブル線路の信頼性向上
ケーブル送電容量向上と送電損失低減化

地中送電

超々高圧合成紙絶縁ケーブル
管路気中送電およびガス絶縁機器
極低温送電

系統構成・運用の在り方
電力輸送効 撫繼Z術

竕署ﾝ計の合理花
信頼性基準の見直し

ｴ長期電源計画手法
蜍K模系統解析手法の総合化
電力系統の計画・運用

系統安定化制御方式
電力システム

火力・原子力プラントシミュレーションfィジタル型保護システムの性能・信頼性向上

電力

系統保護

﨣淘翼Vステム

主幹系統超高速保護方式

d力用ディジタル通信綱
情報伝送新技術の適用

配電線の絶縁設計

z電線高調波障害

配電系統

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配電線の保護・保安

z電計画・管理蝸e量新地中配電方式

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第2章電力システム●目

2−1要

次

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2−2系統計画…………………

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………・

…・

…・

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2−2−1電源計画シミュレーシ蕊ン
2−2−2系統計画検討システム

電力システム部部長（2−D町田

武彦：電力技衛研究所

高橋一弘：電力技術研究所

電カシステム部次長（2−2、2−3、2−6編集撞当、2−2−1〜2、2−6−1〜2）

小川哲次：電力技術研究所

電力システム都電力系統概究室（2−2−3、2−3−6〜7）

Eヨ中

和幸：電力技術研究所

電カシステム部電力系統研究室（2−2−4）

大庭靖男：電力技術碓究所

電力システム部電力系統研究室（2−3−1、2−3−4、2−6−5）

電力シヌ、テム部電力系統研究室（2−3−2）

2−2−3二相設備計画

磯霞 八郎：電力技衛研究所
児玉 博明：電力技術研究所

2−2−4系統信頼度評価

七原

俊也：電力技衛研究瞬

電カシステム部電力系統研究室（2−3−5）

植錦

溝隆：電力技術研究所

電力システム部電力國路概究響｛

長尾

待士：電力技術研究所

電カシステム部電力圏路研：究室（2−4−4〜5）市川

建美：電力技術fi汗究所

電カシステ云部電加ゴミ1路研究醤ミ（2−5−2）2−3系統運用・・………………・…………・…

電力システム離電力系統研究室（2−3−3）・・5

2三一蒙運用計画（週間運用手法の開発）
2−3−2需給制御（負荷急変時の対策〕（2−4、2−5編集担当、2−4−1〜3、2−5−1、2−5−4）

谷犠

治人二電力技術研究醜

電力システム部電力瞬路研究室（2−5−3）

2−3−3系統操作

江霞

正義：電力技術研究拶1

電力システム都電力系統研究室（2−6−3〜4）

2−3−4作業計画

坪井昭：電力技術研究所
竹下 儒也：電力技術研究所

2−3−5補修計画

2弓一6電圧制御2−3−7状態推定（誤り情報の修正〕

2−4系統安定度………………一・………一…

18

2−4一署系統安定度の分類と解析目的

2＋2安定度解析のための系統モデリング2−4−3勤態安定度

2畷下定態安定度
2−4−5電圧安定度
2−5原子力・火カプラント・シミュレーション……23

2−5−1シミュレーションの必要性
2−5−2原子カプラント・シミュレーション
2−5−3火カプラント・シミュレーシ譲ン

2＋4タービン発電機の軸振れトルク
2−6系統解析手法…………・・・・・・・・・…

@27

2−6−1はじめに2−6−2大規模行列演算
2−6−3系統縮的手法
2−6−4最適制御理論

2−6−5潮流計算手法
2−7保護方式……………・…・・…一…………・…29

2−7−1はじめに2−7−2保護方式の性能・信頼性評価
2−7−3保護方式検討のための系統解析手法

2−8情報伝送システム………・…………

……31

2−8−1電力用ディジタル通信網
2−8−2新情報伝送技術
2−9高調波・……………・…・…・……

2−9一1はじめに2−9−2高調波障害

2＋3高調波分布の予測手法
2刃一4今後の課題

10

……

・35

送配電都系統保護研究縛ミ室長（2−7全部）

電子応用部部長（2−8編集担嶺）河合

洋一：電力技術僻究所

丁乞7∫

宮崎

野一：電力技術研究所

送配電部電力爾｝1研究室室長（2−9全部〉

毒さ1遷3吝i〜

電ブJ疑亘イ鼠｝｛iヌ｛二究嫉｛

擁ミ長（2−8−1〜2）

2爆1要担当◎電力技術研究所

電力需要の増大に対応して、電力系統は拡大化されていく一方、電源もますます遠隔化し、大規模化してきている。

電力システム部部長

旨

町田武彦

本章では、これらの諸課題につき、当所で研究してきた成果の概要を述べるが、その要旨は次の通りである。

このため短絡容量の増大対策、系統の安定運転など復雑化の問題が生じ、如何なる系統構成や系統運用が望ましいかが重要な問題となる。

1．系統計画・運用
年々増大する需要に対処するため、電源や送変電設備を電力システム全体としての、総合的な信頼性向上と効率

いかに合理的に拡大するかは重要な課題である。当所では、化を図るためには、電源・系統の計画と運用、系統安定度

そのための技術面での分析評価の手法として、電源計画お解析手法、保護方式、情報伝送システム、系統の高調波なよび系統計画、とくに調相設備計画、信頼度計算などの解どの分野において、開発、改良すべき課題が多く残されて析手法を開発してきた。計画手法として当所では、設備のいる。

拡充プロセスをモデル化し、将来、想定される種々の事象に対し電力系統が受ける影響を予測、評価する、いわゆる、シミュレーション手法をとっている。

また、与えられた設備を有効に活用し、需要家に良質で低コストの電力をいかに供給するかも重要な課題である。

このため、分析手法として、常時の需給バランスを経済性と信頼性の面から調整する方法、送変電系統を効率的に切り替える操作論理、定期補修計画用の停電作業や電源補修
計画手法、操作や制御に必要な、系統の状態推定法などを開発してきた。

∬．系統安定度・解析手法
電力系統の計画拡充ならびに運用制御で、基本的に重要な課題の一つに系統安定度があり、電源からの送電々力、系統内の常時ならびに事故時の融通電力などを決める際の大切な要素となる。このため電力系統の状態に応じた定態や動態安定度、電圧安定度についてのシミュレーシ澱ン手法と解析法の開発を行ってきた。

さらに、電力系統の一つの事故外乱が重大事故に発展しないようにするために、大容量の火力、原子力発電所の停止を極力防止しなければならないが、この検討解析に必要な大容量発電プラントの簡易モデルや軸トルク現象を解明してきた。

電力系統は発電機、送電線、負荷など数多くの要素で構

電研レビュー一NO．7囎11

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成された大規模・複雑なシステムとなっている。そのため電力用通信回線のチータ伝送信頼度実態の解明、マイクロソステムのふるまいを正確に効率的に解析する基礎手法か・プロセノサ利用技術の開発、自動給電用コンピュータ網

必要てあり、この目的のために大規模行列の高速債算技法、に適したプロトコルの開発なとを石つた。さらに、送総系統縮約手法、システム設言｝を合理化する最適制御手法の構による衛擢電波のしゃへい等を検討し、電気所における研究を続けている。

雛菊通信用地難局の設定方式を明らかにした。また光ファ
イバー通信なと光応用計測制御技術は、変電所の制御・保皿。保護方式、情報伝送システム
保護分野においては、系統からの要求にこたえて一層の護一体化システムに適用を図るため、その光ファイバー電
圧・電流センサの特性を明らかにした。

高信頼度、高性能を達成するよう、多璽化、自動監視の適用なと信頼度向上策を実施すると共に、マイクロ・プロセ

IV。系統の高調波

ノサ、光ファイバー等新技術の導入かはかられつつある。

最近、半導体素子を用いた電力機器か普及し、電力系統

当所てはこれに対し、静止形リレーの耐ノイス性能なとの高調波レヘルは、年々増加の傾向にあり、高調波障害も各種保護方式の性能評価や、電力系統の故障計算法、三相種々発生しておる状況て、その対応策か大きな課題になっ循環電流なと不平衡電力回路網の常時およひ故障時現象計ている。

算：法、故障時過渡現象成分の解析、保護装置の応答動作と当所ては実系統における高調波の実態ならひに調相設備、

信頼度解析手法など、保護方式適用検討の基礎となる解析

通信設備なとの高調波障害の様相を明らかにし、高調波分手法を開発してきた。

布の予側計算手広を開発している。さらに、今後の高調波問

電力用情報伝送システム分野ては、系統保護・制御・監視に必要なチータを高信頼度かつ効率的に伝送するため、

12

題を解決するための課題と方向性を示した。

2−2系統計画
担当●電力技術研究所

2−2−1電源計画シミュレーション
今後の電源計画の策定に当たっては、柔軟

電力システム部次長

高橋一弘

や経済性等の側面から、総合的に分析・評

び供給信頼度等に係わる諸量を算定する機

価する解析手法の開発を主としてシミュレ能を有している。本プログラムの主なる内ーション手法を用いて、行ってきた。

容は下記の通りである。
1．

10年程度の長期電源計画を対象として、な電源の運用を確保しつつ、各種の外的要

図2−2−1に開発した電源計画シミュレー

因の変化に対して多面的な対応ができる手ションのプログラムの概要を示す、このプ

電源運転開始時期および定期補修計画を法を開発する必要がある。

ログラムは長期にわたる電源の運転開始、内生的に扱っている。

および需給の状況を模擬iし、所要経費およ

当所では、そのため、電源計画を運用面

2．電源運用の模擬はシミュレーションの精度を大きく左右するため、たとえば火

図2−2−1

力の日間起動停止可能性、原子力の負荷電源計画シミュレーションプログラム

追従運転等の要素を考慮している。
3．

所要経費を固定費、可変費に分けユニ

ット別に算定している。

需要データ
発電機データ

読

準

込

備

み

計

算

2−2−2
・｛

負荷曲線セット

各月3種、年間36種の日負荷持続曲線をセットする

系統計画検討システム

電力系統の拡充を図っていくうえで、常に系統が適切なバランスを伴って発展していくかどうかの分析が必要である。

月最大火力分担負荷曲線作成……

o耀請麓三ラ蚤㍊凱

具体的には、将来年度に亘って想定される様々な需給条件と系統状態の組み合せに火力・原子力
運用計画作成・…・

ﾊ懸糊するようユニ

対して、いくつかの技術的チェックがなされなければならない。当所では、そのチェ

補修計酢成……｛鵬毒慧㌫定に保つ

ックすべき項目を

1，送変電設備の過負荷
2．

電源運用
シミュレーション

o審羅角撫響水力等の……

系統の安定度

3．電圧・無効電力の分布

4．各母線の短絡容量

固定費算定一髞?・可変費総括表の作成をの4つに体系づけ、それらを統合した「系統計画検討システム」を開発した。本シス

信頼度算定一｛是綴嬰数などの信頼度指テムの構成は、概略、図2−2−2のとおりであり、特長は次のようになる。

アウトプットプリント

1．

長期計画原案に合わせ「基本データ」

を設け、計画の部分的修正の都度、「変更データ」によって基本データに変更を加え「検討データ」を設定する。

電研レビューNO．7013

2．

データは各種設備、想定需要、系統構

可欠である。

成などの種別に分類して格納する。

2−2−4

系統信頼度評価

調乳設備計画とは、これを容易にするたそれぞれのデータは、固有の特性定数

め、無効電力の発生、吸収を行う調相設備

電力系統の信頼度とは、需要家に支障ななどの「固定データ」の部分と、しばし（電力用コンデンサ、分路リアクトル、同く電力を供給できるか否かを量的に表すもば変わり得る想定需要値や設備の接続台

期調相機、中間調相設備など）をあらかじので、その尺度としては、一般に需要家に数などの「可変データ」の部分とに分け

め系統内に必要な量だけ配置しておくこと

おける供給支障が発生する回数・大きさ・て格納する。

である。

持続時間がある。

3．設定するデータのエラーを検出する機

当所では、そのため調相設備計画計算プロ

系統計画では、このうち回数と大きさをグラムを開発し、電力会社の実務に供した。

対象とする場合が多い。また、供給者側か

4．計算プログラムには高効率計算技法を

このプログラムは、負荷端母線の電圧のらみて、それぞれの設備が供給支障のネッ

とり入れ、計算の高速化と計算機メモリ

上下限制約および発電機の無効電力出力のクとなる回数と、容量不足の大きさについの節減をはかっている。

上下限制約を考慮しながら、新増設些些設ても関心事となる。系統信頼度の算定手法

5．人間と機械との対話をねらって、計算

備の年経費と、年間の有効電力損失経費ととしては、電源設備と輸送設備について、結果は可能な限り図表やマップの形状での和を最小とするように、新増設調相設備

様々な故障停止を想定し、それぞれに対し印字している。

の量と配置を決定するものである。

てそれぞれの需要家に生じる供給支障とそ能を設けている。

2−2−3宮相設備計画

またこれらの手法を発展させ、系統の運

れぞれの設備が供給ネックとなる様子をシ

用状態が正常時以外の、たとえば基幹系統

ミュレートし、これに発生確率を加味しての発送変電機器の停止などのような変則状

算定する。

発電機の無効電力出力を許容値の範囲内態のもとでも、電圧・無効電力を規定値に

具体的には、モンテカルロ法、あるいはに維持しつつ、系統の運転電圧を適正レベ維持するのに必要な調相設備の計画手法も確率的潮流計算法などに基づく確率論的方

ルに保つことは、電力系統の安定運用に不開発した。

法といわゆる直流法潮流計算、最大フロー計算、場合によっては過渡安定度計算など

図2−2−2

系統計画検討システムの構成

基本データ（保存用データ）に基づく決定論的方法とがある。

データ処理
プログラム

データエラー検

当所では、確率的潮流計算に基づく方法
として、系統設備の事故や、負荷予測誤差

変更データ

1

iカード）

などの原因で生じる潮流過負荷や母線電圧

出、データ変更、〔長期計画原案〕

異常（供給ネック）を、電力系統の危険度

抽出および格納検討データという指標を定義することにより、評価す嘩ヨる手法を開発した。この方法は高速演算が可能であることからオンラインの給電運用面への応用にも適している。

（；勤

一方、潮流計算、あるいは過渡安定度計〜

算を用いる方法としては、想定事故の数だけの繰り返し、積み上げ計算を行うプログ
ラムを作成した。この方法は、想定する事

過負荷チェック
計算プログラム

安定度チェック
計算プログラム

電圧チェック計算プログラム

故障電流チェック
計算プログラム

各種想定事故による過負荷設備の検出発電調整

簡略法による過度安定度の計算と判定、動揺曲
線のプロット

系統別無効電力バランス、タッフチェック、直流法、交流法潮流計算

故障インピーダ
ンス計算、3LG

シミュレーション

およびlLG時の故障電流と分流の計算

L一一一一L＿一一L一一＿一L一一」

故の組み合わせのケースが膨大になるという欠点がある。そのため、計算ケースを効
果的に軽減する手法（フェンシング法）を開発した。また、二次送電系統のように、ループを含まない樹枝状の形態で運用される系統に対しては、末端系統へと設備の停止頻度を積み上げてゆく方法による算定手法を開発した。

14O

2−3系統運用
担当●電力技術研究所

解列、揚水発電所運転計画、火力発電機負矧瀦鶴手法の開発）

電力システム部次長

高橋一弘の検討に適用した。

荷配分を効率よく、自動的に作成する計算システムを開発した（図2−3−1）。

運用計画は日間、週間、月間などのベー

符2欝犠時の対策）

スで策定されるが、当所ではこのうち機械

また、日間計画については運用に必要な化が遅れていた週間の運用計画について、制約条件を考慮した有効・無効電力の最適

電力系統の有効電力と周波数の制御は経負荷予測、水系予想、火力発電機の並列・配分プログラムを開発し、翌日の発電計画

済負荷配分制御（ELD）と自動周波数制御（A：FC）によって対処されている。当所で

図2−3−1は従来のE：LDに新しく負荷の変動特性と週間需給計画計算システム

発電機の応答性を考慮した制御ロジックを開発し、これにより、負荷変化の著しい朝
日

付

設

定

の立上りや昼休み等に従来必要であった運用者の判断による手動調整を不要とした。

さらに、ELDとAFCとの協調問題な

総需要予測

各水系計算

融通・他社受電どを検討するために、平常時、朝、夕、昼等設定

休みの負荷急変時、ならびに電源脱落時の発電機の応動、系統周波数や連系線潮流の変動などを総合的に模擬する需給制御シミ

差引総需要計算

火力ユニット
起動停止案作成

ュレータを開発している。

2−3−3系統操作
平常時の系統操作として、系統が分離された時でも単独運転が可能にすることが必要であるが、当所では、そのために、分離

揚水発電所
運用計画計算点潮流を制約条件とし、送電損失の軽減を図りかつ火力機の経済負荷配分を達成する・
系統構成決定論理を開発した。

事故時操作については、とくに復旧操作
火力ユニット
負荷配分計算が給電自動化の中で最後に残された重要課
題のひとつとなっている。このため、当所では大容量電源を有する一次系統の復旧を

週間需給
バランス印字対象としては、系統が放射状の場合、
1．

単独系統維持のための負荷制限

2．

系統並列のための周波数調整

3．

分離系の並列順序と並列点の決定

電研レビューNO．7◎15

4．負荷復旧操作5．

最小操作回数で解消する論理を開発した。

電出力の振替調整、電圧調整などである。

過負荷解消操作を自動的に行う論理

当所は上述の作業計画に関する業務の効をそれぞれ開発した。

率化と質の向上を目的として、停電作業計

2−3−4作業計画

また、多重異電圧ループを含む場合には、画検討システム（図2−3−2）を開発した。こ

対象系統を予めブロック化しておき、復旧補修や工事などにより送電線などの設備

れはCRTディスプレイを介して、担当者

上の重要度の高いブロックから順に復旧しを停止しようとする場合、その設備を停止と電算機が対話をしながら各種の系統解析て行く操作論理を提案した。

したときいかなる影響が系統に生じるかををすすぬ合理的な作業計画を立案するシ

一方、小水力のみを含む負荷系である二予め十分に予測し、必要に応じて適切な対ステムである。具体的には次系統の復旧操作論理としては、復旧手順

応処置を考えておくことが必要である。こ

1．解析の基礎となる系統諸定数のファイを予めパターン化しておく方式、および系

こでいう蟻影響

統を放射状系に簡略表現しておき、定めら

統電圧の変化、系統安定性の劣化、需給分

2．作業要求票のファイル

れた優先順位に従って順次負荷を復旧する

布の偏より、などである。また

3．マン・マシンの対話をサポートする画方式、さらに事故系の過負荷・供給支障をとは送電線の接続の変更、負荷の切替、発

図2−3−2とは電力潮流の変化、系

ノレ

対応処置

象ファイル

停電作業計画検討システム

！

分類作表
プログラム

①
作業要求票一覧表作成

需給バランスチェック
プログラム

vログラム

ノ／

ノ

系
フ統
アデ
イ

11

ノ
ノノ

11

ノ

1ノ

⑥

②

イ

ル

運用変更一覧表作成
vログラム④
作業時系統呼出し
プログラム

＼

チ作
工業
フツ時
アク系
イ用統

潮流計算用系統モデル
構成プログラム

⑧

、

系統図表示
プログラム

vログラム
月間需給バランス
チェックプログラム⑦

ル

潮流計算実施プログラム

運用変更登録、〜L③／

時点断面需給バランスチェック
プログラム

⑧

系統
モデル

vログラム

アタ

当該時点作業票
一覧表作成プログラムルタ

作業要求票変更登録

フ1票

⑤

1

作
デ業

チェックのための運用変更プログラム、↑ヂコ「τ一一一一一噸一一一単騨「
コ

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16

C
デR

フ lT
アタ画

イ

ル

面

をベースとし、それに各種の系統解析ソフ

図2−3−3

定期補修計画問題

トウエアを組合せたものである。

総電源容量
〔kW〕

＃5

2−3−5補修計画

勿火力・原子力発電機器は法規上、年に一

＃3

＃6

＃4

＃1

＃2

供給予備力

髪＃5

回の点検・補修作業を行うことが義務づけられているが、その停止期間は1〜4ケ月にもおよびかつユニット容量も大きいため、需給運用は、定期補修計画によって大きな影響を受ける。

各時期のピーク負荷

当所では、合理的な補修計画手法を確立するため定期補修計画問題（図2−3−3参照）

を組み合わせ問題として定式化し、その求解のために分枝限定法を用いた手法を開発した。本手法は、定期補修に関わる下記の4月・・…………・…・・8月・………・・……・・………・………12月・……・

ような制約を考慮している。

1．

・・…

R月

〔月〕

ボイラ・タービンの補修間隔に関する
麗は＃・ユニ・・の補修停止を示・・その高さがユニ・・容量・

法規上の制約巾が補修期間を表わしている。この補修時期を決めるのが定期

2，各発電所での同時補修台数の上限
3．

潮流ネックに起因する制約条件

4．

そのほかの先験的な制約条件（所要供補修計画問題である

給予備力など）これは、電力会社の現在のオンライン制御に表示したり、直接制御指令を出す役目を本手法によれば、たとえば年間の供給予の基礎となっている。

している。

備率をできるだけ高く保つこと等を目的と電圧制御の実施に当っては系統の電圧無ところが上記の系統情報が誤っていたり、し、効率的に定期補修計画を決定すること

効電力特性を的確に把握することも重要で．

欠損している場合にはその機能の信頼性はなどに役立てることができる。

ある。当所ではこの特性を計算機で求める著しく低下する。この対策として、系統情論理を開発するとともに、電力会社の協力を

報を論理的なフィルターにかけて入力デ得て実系統で現場試験による検証を行い、ータの欠損や誤りを正そうとするソフト的

実系統の特性を十分近似し得ることを実証な方法が有効であるが、これが電力系統のした。

状態推定法である。

2−3−6電圧制御
電圧制御の目的は周波数制御と同様に、

なお、最近、中長距離送電線が重負荷とな

これは電力潮流計算法と推計的手法とを

保と系統運用の合理化にある。具体的には、る場合に受電端電圧が異常低下する現象

結合した方法であり、1960年代に米国に始

適正な運転電圧の維持、送電損失の軽減、（電圧不安定現象）がみつかっており、当所

まり、その後、内外で鋭意研究が進められはその解明に努めている。

てきた。

需要家に対するサービスクォリティーの確

連系送電線の無効電力潮流の適正化などで当所では1970年から研究に着手し、送電ある。

そのため、発電機励磁系、変圧器LRC

符7欝旛報の修正）

線の一区間単位に計算を進める手法、潮流
感度指数を用いて有効電力および電圧・無タップ、電力用コンデンサや分路リアクト
電力系統全体を監視する電子計算機は、効電力を推定する手法、さらに系統情報の発電所、変電所などから情報伝送系を介し誤りを検出して正しい値を推定する手法や、当所ではこの目的のために、電子計算機て送られてくる系統情報（発電機出力、電最適な情報、収集地点の決定法等を開発しによる電圧と無効電力の制御の基礎論理を

圧、送電線潮流など）を入力データとして実用化した。

既に昭和40年に世界に先がけて開発したが、用い、論理演算を行ってその結果をCRT

ルなどの調相設備を地域大、全系大で自動的に制御することが必要となる。

○

電研レビューNO．7017

2−4系統安定度
担当●電力技術研究所

2−4−1はじめに

電力システム部電力回路研究室室長

従来、三態と過渡に大別されてきたが、近
2−4−3

植田清隆

安定度解析のための
系統モデリング

電力を安定に輸送する技術の確率のため

年、とくに発電機やその制御子の安定度にには、まず、系統のもつ同期化力に対する与える影響が大きくなり、過渡安定度につ電力系統の安定度を解析するためには、安定度の維持能力を検討しなければならな

いては、故障発生直後から1〜2秒程度の各系統構成要素をどのように表現するかがい。また特異なケースとして、系統電圧が過渡安定度と、10秒程度までの時間帯にお重要であるが、ここ数年、詳細なモデリン

急激に低下し停電支障に至る、電圧安定度

ける系統動揺に対する安定性を判定する中グが行われるようになってきた。

忙ついても検討しておく必要がある。

間領域安定度が重要になっており、これを一般に動態安定度とよんでいる。

本節では主としてこのような安定度の解析手法を中心に説明を行う。

2−4−2

系統安定度の分類と解析目的また定態安定度も単に同期機だけを考慮

電系統などの検討のためには、安定度解析

したものに加えて、発電機の制御系を考慮

精度の向上の研究は、非常に重要になってした安定性を検討することが必要となっている。

いる。それらの分類と解析目的を表2−4−1に示す。

電力系統の同期化力に関する安定度は、

とくにニューヨーク大停電事故やフランス全停電事故などの教訓をもとに超高圧送これら系統動特性のモデリングは、発電機と制御系、負荷の三分野に分類され、現時2−4−1安定度解析目的と検討する解析方法
i定態1

；過渡
1

目

的

｝

中間

備

ﾌ域

考（検討の概要）

1

系統計画

基幹送電系統の構成●

次期上位電圧の選定●

将来の外輪系統やそれ以下の電圧階級の系統構成●

将来の主幹系統の最高電圧階級

1●

◎

◎

将来建設予定となる大容量発電所から外輪系統までの送電方法

基幹送電系統の運用目標

●

◎

●

至近年度の外輪系統や下位電圧系統の電力送電分布

会社間連系方式と運用方法●◎

変則系統の運用方法●◎◎

送電線補修や一部変更増改設時の運用方法、保護方式

各種安定度向上対策◎●◎

中間開閉所、直コン、制動抵抗、中間調相などの安定化対策と保護方式

事故波及防止対策●◎

主保護以後の各種後備保護方式や、電制、負制、系統分離方式

系統異常現象・事故の解明●◎

系統で生じる異常な電力動謡現象や重大事故の記録との対比●

有効・無効電力の運転許容範囲

大電源地点からの送電方法

ほかの電力会社との問の連系方法とその運用基準、保護方式

系統運用

発電所運用

発電所の運転限界◎

系統事故時の発電所に与える影響◎●

電力変動やその後の動謡とプラントトリップ条件との関係

発電所の制御系最適値の選定

＠●

励磁系の最適値や補助信号回路のあり方、ファーストバンプ方式等

注：●印は主として検討すると考えられる項目、◎印は一部検討すると考えられる項目

18

在当所ではつぎのような方法をとっている。

直流発電機、交流発電機と整流器、サイリ

H．発電機制御系モデル

スタなどがあるが、最近応答性の速いサイ
発電機の制御系は、発電機の電圧を制御

リスタ励磁方式により、系統の安定度を向

発電機は回路的には固定した電機子巻線、する励磁系と発電機の速度を制御する調速上させる方法が採用される傾向にある。こ回転する界磁巻線と制動巻線の回路からな系からなっている。従来これらの制御系は、のような励磁系は、各部の利得と時定数なっている。その等価回路を図2−4−1に示発電機の過速度と電圧上昇を保護する目的

らびに補助信号回路の各特性を十分精度よす。

で設置されていたが、最近は発電機の安定くモデル化することが必要である。

1．発

電

機

現在の電気回路モデルでは、これらの巻度を向上するための制御機能を付加するよ

線に鎖交する磁束と流れる電流の変化を求うになっているので特性を十分モデル化し2．調

めて、発電機のもつ同期化力と制動力を忠た検討を行うことが必要である。ここでは最近の大容量発電機は、系統から切りは実に表現する方法をとっている。磁束の飽

各種の発電機に共通に用いられている制御

なされた時の回転速度の上昇に対して、安和現象としては、とくに回転部分と固定部

系の概要をのべる。

全面から厳しい制限が設けられており、高系

速応性のある調速制御系が設置されている。

分の問の空隙に生じる磁束の飽和特性を考1．励慮している。

速磁

図2−4−3は、この調速系の代表的な例で

系

一方発電機の機械的特性は、回転体の慣励磁系の基本構成を図2−4−2に示す。入ある。入力信号は、発電機回転速度、出力、・性を考慮し、タービンからの軸トルクと発力信号は、発電機端子電圧、有効・無効

引高器圧力などで、主蒸気加減弁（CV）や電機で発生する電磁トルクの平衡について電力が基本であり、これらの状態量をある

インタセプト弁（ICV）を開閉させて、回転の回転運動を対象として、発電機の回転速

目標値以内に制御するため界磁巻線の励磁

速度を一定に保持する。これらの制御弁の度と回転子位置相対角度（相差角）の刻々の電圧を制御する。

動作は、直接、発電につながるため系統め安

図2−4−1定度にも影響を与える。

この電圧発生のための励磁機としては、変動を計算している。

図2−4−2同期機の等価回路

励磁系の構成

有
（端子）

§

効

（電機子巻線）（空げき）（制動巻線）（界磁巻線）

発
電

電

蕪
響

力

検
出

圓
機
母
D軸（主磁束方向）

線

路
無

A
Q

効

電

R

力

変

流

検

回

出

路

回

路

変
（端子）（電機子巻線）（空げき）（制動巻線）

圧
器

電
圧
検
出

。ノ

回

路

電
圧
調
＿整

A回

V路
R

励

発
電

機

磁
器

界

磁
巻
線

）

Q軸（主磁束に直交する方向）

電
圧
設
＿定
90器
R

安
定

化
回

路

）

電研レビューNO．7019

図2−4−3調速系の構成

負荷設定

負荷制限

回

転
数

一次スピード二次スピード

CVサーボ

リ

リ

モータ

レ

●制御弁位置参考図 ．制御i井位置
季考図

lCVインタ
セプト弁

↓

ー

レ

一

團

ボイラ

再熱器

加C
ダツシュ

CV加速

ポ

リレー

ッ

ド

ｸV

弁

トランス

畳CVサーボ

ミ

モータ

ツ

タ

発電機

ボイラ

再熱器
高圧

中圧

低圧

タ

タ

タ

1

1

1

ビ

ビ

ビ

ン

ン

ン

↑

ロードセンシングリレー

過給水ポンプ
シングルガバナ
図2−4−4

発電機出力

再熱器圧力

安定度解析の概念図で近似することができる。この関数は、負．幽i崩i齢，．幽．

タービン出力荷の構成要素によって異なるが、それを求

調速系

欄

羅

齢

界磁電圧

篭爺
送
電

挨

発電機端子電圧、電力・i一〉めるため現在各電力会社で偶発系統事故記録などによりデータ収集が行われている。

安定度解析手法では、これらの関数を自由に表現できるが、とくに電圧・周波数が大幅に変化したときの負荷脱落特性などが充励磁系

分モデル化ざれている。

（ii）誘導機負荷

系
一の細ト

負荷電流

非線形

統

負
端子電圧、周波数

系統変更指示電力、電圧、周波数

系統負荷の半分は、工場などの大口負荷で、この多くは誘導電動機である。このた荷

め解析手法は誘導電動機の動特性を発電機

黶｡・L9ら、、」鼎と同様に扱うことができる。現在は、ζれらの特性がどのように安定度に影響するか、
→・

系統制御

，保護系適、

また系統全体のモデル化にあたって、どのような構成を考慮したらよいかの検討が行われている段階にあり、今後も実態調査やや実測データのつみ重ねが必要である。

3．系統負荷モデル
系統負荷は工場や家庭の電灯、クーラー、の変電所単位で1回して表現し、つぎのよ
うな2つの方法を用いている。

系統の動態安定度は、送電線網に雷撃やモータなど非常に多様化しており、発電機
や送電線のように個々の特性を考慮してモ2−4−4動態安定度（i）関数表現負荷

塩害などによる短絡事故が発生した場合やデル化することは困難である。このため、変電所から配電系統を一括してみた場合、大容量電源が脱落したときの系統の安定性

安定度解析では送電系統（110kV〜500kV）

系統負荷はその母線の電圧と周波数の関係を判定するもので、これまでのべてきた電

20

力系統の構成要素を図2−4−4のようにすべ

表2−4−2

動態安定度解析プログラムの機能と解析系統規模て結合したシミュレーション手法によって

内

二

要

解析している。

最大模擬規模容

この方法で例えば400機の発電所からな

制動巻線D軸0、〜1個る系統について安定度を計算するには、現在の大形計算機を用いても数分〜数十分必要となる。しかしこの手法では、発電機や系

同Q車由0、1、2イ固

機

期

400台

空隙飽和関数表現門、．

負荷のすべての状態量や送電系統のすべての潮流、電圧、周波数など系統の安定性を構：励

判断するのに必要な情報の動きを詳細に検討

成標準タイプ9種＋PSS

系

磁

標準

タ

イ

プ

することができるので、現在電力各社で広く用いられている。

要

表2−4−2は、当所が関西電力㈱と共同で素開発した安定度解析プログラムの機能と解の析可能系統規模の概要を示したものである。

調

水カー2種
火カー9種

系

三

同上

同上

原子カー1種模これによりわが国の110k▽以上の送電網と3種同上ファーストバルフ

2種

同上

直接コンデンサ

1種

20点

発電所（50Hzまたは60Hz系すべて）を模擬す

擬ることができる。

範

中

間

調

相

1種

同上

囲

制

動

抵

抗

1種

同上

また、図2−4−5は、東北電力と共同で実安定化装置

励磁系PSS

施した秋田火力4号機負荷遮断時の系統動

誘導機負荷

揺実測試験と幹線潮流変動に関するシミュ

回転子巻線磁束変化考慮

250台

レーション解析の対比の例を示したもので、実用的に十分な解析精度を有しているといえる。

全…系体』

2−4−5定態安定度

統

規

母

模

統

縮

約；

安定度の検討は、系統に生じ得る種々の能プ。グラムサイズ1

潮流ショックに対して行われるが、このう

1

数

送電線数

一一一一一一一一，一

機…系

線

短絡電流法
拡長、縮少が容易に可能

し000地点
1，500ワレート⊥一1噸
980Kbit

ち比較的ショックの小さい場合、換言すれば解析モデルの線形化が有効と考えられる

推移行列法を開発、提供してきた。

象とした高度の数学的処理、メモリ配分や一方、最近のディジタル計算機の長足の計算精度、効率に対する細心のプログラミ

当所では、交流計算盤や模擬送電線設備、機能向上は、従来では考えられなかった高ング技法など、当所の有するノウハウを結さらには実系統における試験などによる検度の数学的処理を可能としてきている。こ集したもので極めて高い評価を受けている。

証をベースに、多機系統の複雑な不安定現れに伴い当所は、発電機の磁束や制御系のその基本的機能は、系統内に発生する電象の解明に早くから着目し、時代の要請に詳細なモデルを用いた固有値解析プログラ

力動揺を周期や減衰率毎（固有値）に分解し、速応した種々の定籍安定度解析手法を提案

ムを試作し、数百機からなる系統を対象に安定運用に悪影響を与え得る成分を必要個してきた。ディジタル計算機が一般化する

実用性の検証と改良を重ねてきた。その結数だけ拾い出し、これらと各発電機の運転以前に、既にこれを想定した行列式法（ρ果、固有値解析の最大の欠点と言われる彪

状態との相関（固有ベクトル）を定量的に評法）を提案し、一時代を画するに至った。

大な所要メモリの問題を解決し、かつ十分価するものである。これによれば、電力動

その後、系統構成の複雑化に伴い、単調なな精度と効率を有する新しい手法（S法）を揺の因果関係が明らかになり、系統構成や脱調現象のみでなく、全身に亘る加速減速

開発した。

運用状態、各種制御機能の改善策がきめ細場合の安定度を動態安定度と言う。

が共振し合って増幅する現象を発見し、こ本手法は、種々の実験や現場試験に裏打れをチェックするものとしてスツルム法やちされた現象の物理的解釈、巨大行列を対かく示されるのみでなく、遠方系統の等価
縮約などの幅広い応用が考えられる。

電研レビューNO．7021

図2−4−5

秋田火力負荷遮断時の主要幹線潮流実測一解析対比例

い

（MW）
0一

き

わ

幹

線

P

背
き

（
い

200一

↓秘
）

600一

0

2

1

4

3

実

一計

6

7

8

9

10（秒）

7

8

9

10（秒）

測

算

（MW）
高

5

秋田275kV／154kV

200一

Tr

P

圧

↑1一
径ε
0

0

1

2

3

4

5

6

する機能を有する。

2−4−6電圧安定度
いわゆる定態安定度や動態安定度が多数生じ得ることを例証した。これは需要の急しかしながら、需要の増大に対して受電増や発送電系のトラブルに対する変圧器タ

電圧を維持するためにコンデンサ補償容量ップの追随特性やコンデンサ補償遅れ時間の発電機の並列同期運転上の安定性に着目を次々と増していくと、ついには系統など種々の要素の複合現象として説明されするのに対し、電圧安定性とは需要地の受の電圧変動特性が逆転し、種々の制御機能がる。またこのような複合現象を未然に防止

電電圧の大きさの安定性を論ずるものであ

正常に働かないこととなる。この限界を数する方法として、需要地におけるコンデン

る。

学的にチェックするものとしていくつかの

サ補償容量と短絡容量の比をチェックし、需要の変動に対する電圧の変動を補償す判定法が提案されているが、最近内外で報これを一定値以下に抑えることを推奨してる最も基本的な方法は、需要地に設けるコ

告されている電圧異常低下の事例は、必ずいる。

ンデンサの投入容量の調整である。コンデ

しもこの条件に合致しているとは考えられ

ンサは極く短周期で電気を蓄めたり出した

なくなってきた。

更に、やむを得ず限界附近で運用しなければならない場合は、かなりきめ細かい運

りするタンクのようなもので、1秒間に50

当所では、この問題を総合的な見地から用制御が要求されるため、シミュレーション

回も60回も向きを変える交流電流の流れを見直し、従来の数学的判定法による不安定による制御協調の検証プログラムを開発し、円滑にし、受電端電圧を基準値に保持する領域外であっても、電圧の異常低下現象の安定した電力供給の維持に努めている。

22

○

2

5原子力・火カプラント
シミュレーション

担当●電力技術研究所

2−5−1シミュレーションの必要性
電力系統のシミュレーション・モデルの電力システム部電力回路研究室室長

植田清隆

カプラントの出力応動特性と系統事故時の発電機速度制御系（ガバナ系）の応動、原子タービン発電機田畠に生ずる過大軸振れ

炉冷却材の圧力、温度および原子炉中性子

トルクについてのべる。

束の変化をとくに精度良く模擬する必要が中で発電所は、従来、水車発電機系（水力）、ある。しかし、モデルが複雑になると、電タービン発電機系（火力、原子力）のみが考力系統モデルが大型になり解析効率が低下

慮されていた。

鯉辱脅偽㌧

しかし電力系統の大規模化にともなって、電力系統故障時の電力系統の挙動を一層正1．

するので、解析目的との整合をとりながら可能な限り簡略にするよう考慮を払った。

原子カプラント
シミュレーション・モデルの開発

H．BWRプラント・モデルの特徴

確に把握する必要がでてきたのでそのためモデル開発にあたっては沸騰水型軽水炉には大容量発電所、とくに火力・原子力発（BWR）プラントと加圧水型軽水炉（PWR）

電所について、タービン発電機系だけでなプラントをとりあげ、公表資料ばかりでなの通りである。

く原子炉系（原子炉、蒸気発生器、主蒸気

く原子力発電所の起動試験の経験や運転1．

管など）およびボイラー系も含めたプラン

訓練センターにおける研修などを通して、実（i）中性子束および燃料は、炉心の高さ方

ト全体の応動特性をシミュレーションする機に即した原子カプラントの構成、動特性

向、半径方向に集中定数化して動特性を発電所モデルが必要とされるようになっての把握に努めた。

とり扱う

きた。

本節では、系統外乱に対する原子力・火

図2−5−1

電力系統からの外乱に対する原子カプラ（ii）原子炉圧力は、圧力容器内の冷却材のントの応動を模擬するためには、タービン

エネルギー、質量および体積の平衡を考

流

度

熱出力

中性子

一レ

動特性
モデル

一1レ

動特性

モデル

→

炉圧力

動特性
モデル

再循環流量
炉心流量
動特性 一→レ 動特性
モデル

モデル

量

炉圧力

→謝擁→還郷
主
蒸
気

モ

デル

流
量

原子炉
保護系
モデル

原子炉系モデル

BWRユニット出力応動解析モデル

温

反応度
モデル

開発したモデル（図2−5−1）の特徴はつぎ

炉水位
動特性
モデル

モ

ア ル

バイパス弁

動特性
モデル

トリップ信号

夕一ピン
保護系
モデル

発
電
機

タービン
タービン
速度制御系
動特性
モデル 一→〉 モデル

乱
ア
ル

竃
カ

r轟ト1

タービン・トリップ信号・加減弁急速閉イ言号｛

垂L＿原子炉系簡略モデル＿＿＿＿＿＿＿」

L一一一夕一ピン系モデルー一一

電研レビューNO．7鱒23

図2−5−2

PWRユニット出力応動解析モデル
温

TREF

度

圧

＿1レー次冷却材→レ蒸気発生器
動特性
動特性
くト モデル ぐ
モデル

力

ダンプ弁
十

主蒸気流量

鉾

ｮ特性

cfル

十

温度（TAVG，△T）

中性子束
炉出力
原子炉
制御系 くト 保護系
モデル
モデル

タービン
保護系
モデル

加圧器
動特性
モデル
水

発
電

タービン＿←タービン
制御系
動特性

機

L

ル

一ビン
出カ
トルク
発電機電流

電

モデル

くト

雪

モデル

位
トリップ信号

夕一ピン出力

ア

発電機速度
発電機電圧

L＿＿＿原子炉系簡略モデル＿」

力

系

統
動

特
性
三
ア

L＿＿＿劇夕＿ピン系モデル＿＿」と

表2−5−1火カプラントモデル概要
慮して求める㈹

炉心入口の冷却材温度は、給水入口か

楽

※※1

1

モデルト擾乱の大き鯛析対象時間・変動の持耀モデル概要締脚U

ら炉心までの冷却材流動遅れを考慮して■求める

一一．一＿＿．一．＿＿L
@

コ

小

無

短

一一

デルに入れる
II＿＿＿＿」一一一＿一

＿

三

l

＿一一＿一．＿＿＿

ｫ．＿＿＿＿

CV動作のみ

I
i

L一一＿

1

大

無

安定度

1

1＋弁急速閉安定度

12．タービン系モデル

一一「㎜圧力制御系、タービン速度制御系、加減

III

中〜（大）

小

特性も考慮して詳細に模擬する。

IV

大

V

小〜大

注：

1．原子炉系モデル

十一一一

1

長

鞭

＿＿＿

緊急制御

1

…一一一一一一一 @

一トー一一一一

プラント詳細ト
短：5〜10秒まで 中：数分まで 長：数分以ヒ
周波数変動が短時間で復帰すれば持続性無とする。

張

AFC

v

II十プラント簡略ヤ

皿．PWRプラント・モデルの特徴開発したモデル（図2−5−2）の特徴はつぎ

「

中

＿⊥＿一．

一一一1

1
11＋プラント概略1l十一一一｝l

弁およびインタセプト弁の制御系を非線形の通りである。

＿

コト

1

I

qv）再循環流量制御系、原子炉保護系もモ

コ

1

CV

：主蒸気加減弁
AFC：自動周波数制御（i）中性子束および燃料のモデルはBWRと同じである（ii）一次冷却材系統、蒸気発生器の圧力はBWRの原子炉圧力と同じ手法により求2．タービン系モデル

BWRと同様に詳細に模擬する。

める㈹

7次冷却材系統各部の温度は流動遅れを考慮し一次遅れモデルにより求める。

qv）炉出力制御系、加圧器制御系、原子炉保護系もモデルに入れる

24

IV．

プラント・モデルの電力系統動特性解析への適用開発した原子カプラント・モデルを従来特性解析が可能となった。その結果、系統故障の発生地点、種別、系統の構成、原子
カプラントの種別によりプラント応動は大きく異なることが明らかになり、原子カプ
ラント応動を考慮した系統動特性解析の重の電力系統モデルに組み込むことにより、要性が認識されつつあり、すでに電力会社

原子カプラント応動を考慮した電力系統動においても実運用への適用を検討している。

図2−5−3

三相地絡故障とこれに続く再閉路失敗時の軸振れトルク解析例

故障発生

再閉路

故障除去
（線路開放）

剰
▲

9

発電機の
轟

一

電磁トルク

L

1

ぢ

曽

」㎜

1

一

，鞭1

低圧タービン①と発電機間の

一
「

1

1

・

1

ピ

▼

伝達トルク

励磁価

脇，

2

．

−

F

1皿

低圧タービン①、②問の伝達トルク

低圧タービン
②、③間の
伝達トルク

重

曇

軒

藍

試圧タービン④

まと低圧タービン

凸

書

⑨間の
伝達トルク

発電機
タービン

タービン

く設量古

タービン

量

タービン

・馨開糊

タービン

慶す

｝・．

2−5−3

1

火カプラントシミュレーション

シミュレーション・モデル
電力系統の解析を目的とした火カプラン

トモデルには、その解析目的、即ち、擾乱
の大きさ、変動の持続性、解析対象時間によって表2−5−1に示されるようなモデルがセプト弁）動作を考慮したモデルである。

使用される。

モデル1は、従来から安定度解析のため

弁急速閉動作機構は、単機容量の増大に伴に使用されてきたモデルであり、CV（主う単位容量当りの慣性の低下による加速抑蒸気加減弁）動作のみを考慮したガバナと制のために付加された機構であり、ロード・タービン（通常一次遅れの結合）から構成

センシング・リレーや、パワー・ロード・される（図2−4−3参照）。

アンバランス・リレーとよばれる。

モデルHは、モデル1にガバナの弁急速閉動作機構を含めてCV、ICV（インタ「

これらの動作はCVやICVに大きな変動を与えるので、大擾乱時の解析には重要

電研レビューNO．7025

である。

図2−5−4モデル皿は、AFC等の検討に用いられ、2．5

モデル1を簡略化したヒ、かなり簡略化し

故障線路の遮断時間による軸トルク最大値の変化

設計定格トルクに対する倍数たプラント側モデルを追加した。

モデルIVは、いわゆる中・長時間安定度解析に用いられるもので、モデルHにプラ
ント圧力モデル、プラント出力や圧力制御モデルを追加している。これにより、系統分離などによって生じる周波数、プラント

高2．0
圧
1

中

二

出力や圧力の変動、さらに圧力が高くなる

間ことなどによるプラント・トリップが把握軸できる。これは主に、電力系統の緊急制御

ル

卜

1．5

ク

方式の検討に用いられる。

モデルVは、長時間解析用であり、プラントの温度などまでも解析する。このモデルも目的に応じて種々のものが使用されて9いるが、電力系統と結合する場合には、モ

最
大
値

変
動

分1．0
）

デルIVのプラントモデルを更に詳細にした形となる。

これらのモデルを使用するにあたっては、
その運転モード（ガバナ・フリー、ロード・

0．5

リミット）、ガバナ形式の差異、弁急速閉動

1サイクルは1／50秒あるいは1／60秒

作、プラント制御方式（協調モード、ボイ
ラ追従モード、周波数バイアスの有無等）、
非線形特性（ガバナ内不感帯、傾斜調定率）

2−5−4

タービン発電機の軸振れトルクなどを目的に応じて充分考慮する必要がある。

皿．モデルの実証したものである。タービン発電機は軸振れに対する共振周波数特性をもっており、

通常10Hz〜50Hzの中にいくつかの共振点
近年タービン発電ユニットの容量が一段をもっている。このため発電機から軸系にと増加するにしたがって、発電機部に比し振れトルク外乱が加わることにより、過大タービンの慣腔の占める割合が大きくなり、なトルクに成長することもありうる。

モデル1、皿は、発電機負荷遮断試験時

軸強度の面で機械設計が厳しくなっている。

の主系統側の周波数変動や、CVやガバナ

他方、電力系統の信頼度向上のため、各種のもつ制動力によって除々に減衰するが、モーターの実測結果、あるいはAFC試験の再閉路方式が実用化されているが、そのこれには通常10秒程度もかかる。このためなどによって実証が行われ、かなりの有効際生じる発電機の電磁過渡トルクにより、高速再閉路（1〜3秒）に対しては、軸涙れ性が認められている。

軸材各部に過大な振れトルクが生じ、その振動が減衰していない状態で再度外乱が加材料の弾性限界を越え発電機械の寿命を著

わり、過大振動が発生する。

モデル】1、IVについては、発電機負荷遮断試験、中擾乱程度の電力系統試験、系統
事故時の自動記録等による検証が行われてしく短縮するおそれがある。

一度発生した軸振れトルク振動は、軸系

図2−5−4は、遮断器の操作時間でどのよ

このため当所では、これまでに約60台のうに涙れトルクの最大値が変化するかを示

250〜600MW容量のタービン発電ユニットしたもので、わずかな差により、軸振れトル

モデルVは、プラントのみの特性は種々について、再閉路失敗時の軸振れトルクのクは大きく変化する。当所ではこれ等の各のプラント動特性試験での検証が行われて解析を行い、軸強度面からみた再閉路方式

種の影響要因を考慮した多機系統での再閉

いるが、電力系統と結合した状態での大擾適用の可否を検討してきた。

路に対する軸トルク評価手法を作成し、個いる。

乱に対する検証は困難であり、これからの課題である。

26

図2−5−3は、代表的な発電ユニットの再

閉路失敗時の軸涙れトルクの解析例を示

別の系の解析を行っている。

◎

2漏6系統解析手法
担当◎電力技術研究所の行列演算に関して、行列の特性（疎性、2−6刊はじめに電力システム部次長

高橋一弘

きた。

対称性）に着臼した演算手法とプログラミ

前者は、まず簡略化した系の構造を指定

電力系統の計画、運用、制御に必要な系

ング技法を駆使し高効率演算プログラムをし、つぎに、原系の周波数緬答と簡略化し統解析には、ディジタル計算機を用いて行開発した。開発した手法は、大形疎行列のた系のそれとが指定された周波数範囲で…

うが、これには、大規模なシステムを効率三角化分解とこれに基づく連立一次方程式

致するように、簡略化した系の定数を決定的に計算するための基礎となる、演算手法の解法、逆行列特定要素の計算、ならびにするものである。この手法は線形表示したやモデリングが必要である。

行列式の計算である。

AVR系や連系系統周波数制御における他．

本項では、当所で開発したいくつかの研究を以下に記述する。

2−6−2

大規模行列演算

行列演算は、電力系統の解析に最も基礎

また、これらの計算に先立って行われる

社系統の簡略化問題に適用された。

行列要素の順序づけに関して、一連の行列

一方、動揺モードに注旧した手法は、簡演算をネットワーク状グラフにより表現す

略系の構造が事前に指定しにくい大規模系

ることにより、グラフ上での演算処理手順の縮約に有力である。しかし、どのモードを体系づける研究を行った。

を簡略系に保存するかを決定することが難このようなグラフによる処理手順は、表

かしく、解決が期待されていた。当所では、的な演算であり、潮流計算、安定度計算、示されるグラフが多くの場合系統の形態とこの問題に対する2つの解法を提案し、実故障計算などに共通して用いられる。一般

魚心となり視覚的に扱え、しかも、行列の用的な手法に近づけた。

に電力系統の解析に用いられる行列には、非ゼロ要素のみの取り扱う手順であるため、共通する特性として次の事項が挙げられる。

演算処理および、プログラミングへの移行

1。大形で非ゼロ要素が疎らである。

が容易という利点を有している、、

2．必ずしも対称行列とは隈らないが、非ゼロ要素が対称の位置にある。

一方、電力系統の解析に係わる演算内容

最適制御理論開発したプログラムは、現在電力各社に系統の複雑化、運用の高度化に伴い、複おける各種の系統解析プログラムの中核に数個所の制御系を系統全体で協調をとりな利用されている。

がら設計したり、配置を決定したりするこに関しては、主として次の事項が考えられとが必要となってきている。

る。

1。連立一次方程式の求解

2−6−4

2遍一3

系統縮約手法当所においては、そのため、複数制御系に最適な最適制御理論を適用して多機のA

電力系統は発電機数の増加などにより、VR（自動電圧調整装置）やPSS（系統安定

その系統安定度など系統動特性の解析の計化装置）の協調設計、負荷周波数制御へ

これらの計算は、たとえば電力潮流、各種

算時間も莫大なものとなってきているので、適用することを、具体的目標のひとつとし系統制御のための感度係数、あるいは短絡必要な精度を維持しつつ、効率的な解析手て、必要な理論の開発を行ってきた。

電流分布などの計算に利用される。このよ

法の開発が不可欠となってきた。

2．

逆行列要素の計算：

3．行列式の計算

これらの制御問題では制御に使用できる

うな場合、取り扱う行列の次数が数百以上

そのためには発電機、電圧調整器、調速情報量が少ないので観測できる諸量の位相と大きいことに加え、計算過程において演

器などの動的効果を与える系のモデルの簡を補償して、制御の効果を高める必要があ

算回数が数千回にも及ぶ。そのため、演算略化すなわち系統縮約を行う必要がある。

り、最適な補償器の設計法について開発を時間および計算機の記憶容量の面で効率的な演算方法が不可欠となる。

このような背景に立ち、当所では、上記

当所では原大規模システムの周波数応答行った。

に注目する縮約手法と動揺モードに注目しまた、電力系統は時々刻々潮流状態が変て縮約する手法について研究開発を行って化するため、動特性も絶えず変化する。そ電研レビューNO．7嚇27

のため動特性の変化に対しても劣化の少な発生した電力か、それぞれの需要点まで、流計算には高速性と簡便性が要求されるこい制御系の設計が必要となる。

送電線、変圧器などから成る送変電系統を、とか多いが、当所ではこの目的のためにフどのように流れていくかを解析するのが潮ロー法に基づく方法など各種プログラムを流計算である。

開発し、また、会話型潮流計算や階層計算

このように動特性の変動に強い制御系を
ロバスト制御系と呼ぶか、当所では最適な補償器設計法にロバスト性を加味する手法

系統計画では、設備拡充策の懸案についの検討を行っている。

機システム用潮流計算として、電力会社のて、需給条件や想定事故条件を様々に変え利用に供している。

●て潮流状況を予測する必要があり系統運用
では、時々刻々変化する状態に対して、事2−6−5

潮流計算手法故が起こらないよう最適な状態を維持する

電力系統において、それぞれの発電機で方法を決定する必要がある。そのため、潮

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2騰7保護方式
担当◎電力技術研究所

2ワー1はじめに送配凸部

系統保護研究室室長

坪井昭

線形であるのでより望ましい方式であると〜3，000Vの広帯域のノイズが発生でき波高結論した。

値、倉本波成分に対する重畳位相、ならび保護装置は電力系統からの要求にこたえ

ディジタル・リレーの自動監視は、附加回て、電磁形から静止形、さらにはマイクロ路による監視方式と、時分割処理により監プロセッサを適用したディジタル形へと変遷

視、点検を行う方式とが組み合されている。

これを用いて試験を行ったところ、入力

し、また保護のための情報伝送手段も電

そのため自動監視方式はいろいろ考案され電圧回路に特定の条件で1〜20kHzの比較

力線搬送からマイクロ回線、光ファイバへているので、標準化の観点から思い切った的低周波帯域のノイズを、印加した時に、と変遷しており、より高い信頼性を得るた

整理統合が必要である。その際、多重監視

不良動作が発生しやすく、又その要因はノめに、装置構成要素の高一驚度化、設備のの単純化、附加回路の削減、高速故障検イズ周波数と波高値だけでなく、ノイズの2重化、自動監視の適用等が実施されてい出のためのパリティ・チェックの機能附加

重畳位相、くり返し周期、回数などに依存る。

などが重要と考えられる。

することが明らかになった。したがって、にくり返し周期と回数を任意に変化できるようになっている。

当所では、保護方式の開発・適用に関し

現用ディジタル・リレーの異体的性能評価

MHzオーダだけではなく、kHzオーダのて各種保護方式の性能・信頼性評価と適用には、ノイズ印加、過渡入力波形など諸条

比較的低周波帯域のノイズについても規準検討、ならびにそれらの基礎となる諸解析

件下における、リレー・ソフトの内部応動を決めて性能確認をする必要があるといえ手法の開発・実用化を行っている。

を含めた詳細検討が必要であり、そのためる。

ディジタル・リレー総合解析装置を設置して2−7−2保護方式の性能・信頼性評価

1．ディジタル・リレーの性能評価

鋭意検討を進めている。（図2−7−1）

盈．リレー装置の信頼度分析
保護リレーが1つの系統故障を正しく処∬．静止下司レーの耐ノイズ性能理するために、系統内各所のリレー装置がディジタル・リレーの特徴は、情報をマイ

静止形リレーは高速度、高感度であるこ

それぞれ与えられた機能を遂行している。

クロプロセッサのソフトで処理できることと、高度の機能が実現できることなど、多それらの信頼度を明らかにするためには金であり、そのため、より複雑な動作や、常時くの長所を有しているが、一般には電磁形体としてばかりでなく機能別にも動作を検監視・自動点検が容易に行える。

にくらべて耐ノイズ性能に弱点を有してい討しなければならない。

保護機能の内、最も基本的な距離リレー

そこで、機能別動作信頼度解析には、保る。

の諸アルゴリズムについて、比較検討した

リレーの耐ノイズ性能を確認する試験方

護リレー信頼度分析プログラムを開発し、が、それによれば距離測定精度、動作速度

法としては、通常ANS王（America鷺Na−

地絡、短絡など、各系統事故種類毎の内部

の点からは

tio聡！

事故時正動作、外部事故時正不動作の信頼1．三角関数の性質を利用する方式の内、（1MHz、3kVの減嚢波形）が準用されてい度チェックを行っている。それによって、るが、この試験に合格した静止形リレーが、自動監視の有無、装置構成要素の故障率、2．三角関数の導関数を利用する方式の内、電力系統に設置後ノイズに起因して不良癒肖動点検周期、定期点検：周期などをパラメ

瞬時値計算に2次差分を利用する方法

動となった事例があったので、試験方法をータとして、機能別信頼度、年間不良動作

含めて、いくつかの静止形リレーについて

件数、自勤監視および2系列化の効果など

耐ノイズ性能の検討を行った。

が分析できる。

2サシプル値間の積演算法が優れている事がわかった。
又、再帰形と、非再帰形のディジタル・フ

St課dards

王nstitute）の方法

ィルタの性能を比較したところ、非再帰形

そのため耐ノイズ試験装置を開発・試作

全体解析としては、状態遷移団をもとに、の方が動作速度が2倍であり、位相特性がしたが、それでは1kHz〜2MRz、200V

装置全体が良好な動作状態にある率、すな

電研レビューNO．7嚇29

図2−7−1

ディジタル・リレー総合解析装置

フロッピー

fィスク

波形発生装置

データ送信
．

波形データ

デイジタル
潟戟[ソフトi波形発生部）一

〇

一

一

一

陶

卿

C意波形

印

デ光

渦

デイジタル

d流信号

潟戟[

iクロス
Aセンブラ）

∴

普@

置』

P信

[号

@（4種）

データ交換

入力電圧

?力電流
一

一

一

一

6

一

潟激j動作量

iノイズ
一

〇

?出力装置

fィジタルフィルタ出カ

噛

継電器

ﾏノイズ性
¥解析装置
@発生部）一

置

i光／
d流変換）

i電流／光変換）@一
qOMタイプ

黶@

データ受信

普@

一

一

qAMタイプ
一［

．

T

L

．

データ

r

ノイズ

中央処理

潟戟[抑制量ﾚ点情報

普@gリップ指令

囎一

寛條ﾄ視
ｩ動点検
ｮ定値 など

i制御部）

解析ソフト

@

波形データ

fィジタルリレーソフト

置

フロッピィ

fィスク
一
eACOM

○

M−200

Nロスコンパイラ

わち、装置稼動信頼度を分析、検討する手傾向にあるので、高抵抗i接地系統側の回線増大するので、故障時の電圧、電流が、大法を開発した。

に誘導される零相循環電流は保護リレーのきく歪むことになる。

動作を著しく阻害することがあり対策が必このような高調波を含む歪波形により、要になってきた。

特に静止形リレーは保護性能が著しい影響

この手法により、極めて簡明に装置信頼度の分析ができると共に、前述の各種パラメータに加えて、単体定期点検、総合定期

このため、併架に伴う電気的諸現象が取をうけるおそれがあるので系統故障時におけ点検、修理、同形対策等の保守に関する所

扱えるように、

多導体解析手法によるプロ

る高調波発生機構や、発生量の解析が重要

要時間が信頼度に及ぼす影響を検討するこ

グラムを開発した。本手法の特徴は、電力となってきている。各種解析手法の内、最とができる。

線はもとより架空地線、しゃへい線の各径間毎の電流分布をも含めて、定常時および

2−7−3

保護方式検討のための
系統解析手法も良く使用されるのは、
1．

各種地絡雌障時の電圧・電流分布解析を行TP（Electroっていることであり、電圧階級および中性

1．平衡および不平衡回路網の故障計算

点接地方式に関係なく、任意の架空系統に故障計算は、保護リレーの適用検討、動適用することができる。

過渡振動波形の予測に使用されるEM
Magnetic

Transient

Program）
2．

過渡振動の周波数、減衰時定数の予測に使用される線路の等価π又はT回路

作分析、整定運用など、種々の検討に当っさらに電力回路網の不平衡性に関連するて最も基本的なものであり、当所では、対保護リレーの動作を検討する必要があるが、であり、

称座標法による極めて一般的な故障計算プ

そのため3相不平衡回路網の電圧・電流分る実験とシミュレーションの結果の比較を

ログラムを開発したが、現在各電力会社で

布解析プログラムを開発した。不平衡回路行った。

実用されている。

網としては、多回線併架、ループ系統など

これでは、潮流を考慮し、全ての地絡、

全く任意の系統構成が対象となりうる。

短絡、断線、直列コンデンサの放電などの故障を対象に、母線および線路上の任意地を使用した簡略予測手法
これらについて実験用配電線によそれによると、EMTPでは調相用コンデンサが接続する架空系、あるいはケーブ
ルと架空線が混在する系統での故障につい

皿．過渡現象解析手法の精度検証て、地絡、短絡とも保護方式の設計、性能

点の単純、多重故障を計算することができる。

ケーブル送電線の増大や、重負荷に対す検討に充分な精度があるが、簡略手法で

しかし最近の送電線では多回線併架送電

る調相用コンデンサの大容量化により、系は、地絡故障については精度がおちること

線が増加し、併架区間亘長は長距離化する

統故障時に発生する高調波電圧や、電流が

が分った。

30

○

担当●電力技術研究所

2−8−1

電力用ディジタル通信網

電力系統運用自動化の拡大、高度化およびオフィスオートメーション（OA）の推進

電子応用部部長

竹下信也

情報伝送装置など電力用情報伝送装置へのするための試験を行ってきたが、この結果、マイクロプロセッサの応用データ伝送回線

電力用通信回線は音声帯域を使用する伝送のプロトコル（通信規約）などについての研速度2．4、4．2および9．6kビット／秒ならびに究成果を報告している。

基礎群帯域を使用する42および48kビッ

によって今後ますます多様化し増加するデディジタル総合通信網を構成するために

ト／秒のデータ伝送に対して誤り率が小さィジタル情報を、マイクロ波を効率的に使は、ディジタルマイクロ波システムの信頼

く、系統保護。制御用データ伝送における用して高信頼度伝送するため、電話・模写性向上対策、データ伝送・交換方式など多目標値を満足し、かつ長期にわたって安定電送などのアナログ情報をすべてディジタ

くの課題があり、現在研究を進めている、こであることを明らかにした。

ル化し、電力系統保護・制御・監視用ディ

れらに関連した最近の成果は以下の通りでジタル情報とともにPCM（パルス・コーある。

また、誤り制御方式やパケット交換網における伝送フォーマット等の検討には、誤りの発生を統計的に表現する通信回線モデド・モジュレーション）方式マイクロ波回

1．通信回線のデータ伝送信頼度

線で伝送・交換するディジタル総合通信網

ルが必要であるが、これについて検討を行

データ伝送回線の伝送品質や誤り特性ない、多くの電力用通信回線に比較的簡単な

当所は総合通信網の構成に先立ちディジ

どを測定するためのミニコンピュータを主ギルバート・モデルが適用できることを示

タル情報伝送の高信頼度化と効率化を図る

体にした、データ伝送試験装置を開発した。

した。

ため、通信回線のデータ伝送信頼度の実態

この装置を用いて数多くの電力用通信回線の解明、給電用サイクリック・ディジタルのデータ伝送品質と誤り特性の実態を把握が構成される趨勢にある。

図2−8−1

H

現在、電力用情報伝送装置における主な

全ソフトウェア化多重化テレメータ／テレコン装置

lEEE 480
標準データ

情報伝送装置へのマイクロプロセッサ応用

マイクロプロセッサ応用装置は給電用CD
T（サイクリック・ディジタル情報電送装・バス

上位ホスト・コンビュータへ

自所内情報

プロセス信号@インター（1，200bpsメッセージ）@

置）、遠方監視制御装置、通信回線自動監視…

装置となっている。今後、この傾向が一層

フェイス

広範囲におよぶとソフトウェアの作成の効
＃1

DX装置

sCインター@ フェイス

…

I

@

i

@

i「年r一襯「」＿＿＿＿＿＿＿」

マン・マシン
インターフェイス

通信回線（max 600bps）

TC子局へ

率化、保守性に対する配慮が重要な問題となる。

このような事態に対処するために、マイクロプロセッサを用いた通信制御装置の開発あるいは機能の変更・拡張が容易にできるマクロ命令を用いた汎用クロスアセンブ
ラシステムを開発した。

データ放送ライン

本方式の特長は上位コンピュータをホヌ
トとして、その強力なソフトウェア開発用

Pジ荊『「
インテリ
ジェント端末 一輔騨 ｣…≧ヒ劉プログラムを活用して、通信制御用プログ
ラムを構成出来ること、作成したプログラ

電研レビューNO．7031

ムをもとに異機種マイクロプロセッサ用の本システムを実際に、電気所集中制御シスクセス）／10チャンネルによって通信回線

機械語プログラムを自動的に生成出来るこ

テムの中間ノードに配置できる簡素なハーをコンピュータのメモリに直結し、必要なと、および問題向き言語体系の設定に際しドウェア構成の多重化テレメータ／テレコ

ソフトウェアによって実行する。また、て膨大なコンパイラを記述する必要がなくン装置に適用した。この装置は従来方式の

HDLC、適切なマクロ定義ファイルを作成すれば良テレメータ／テレコン情報伝送ラインに対など一般的な通信方式に対しては規格化さいことなどである。

しては、DMA（ダイレクト・メモリ・ア

れたハードウェア・インタフェースを用い、IEEE（米国電気電子学会）一488

ハードウェア構成を大きく変えることなく、

表2−8−1各プロトコル・レベルの機能の概要

i

プロトコル・レベル
?

ユーザ

・

レ ベル

（レベル5）

機

集中制御システムの下位から上位にまで適

能

の

コ

概

要

用可能としている。本装置の構成は図2−8−ヒli各種アプリケーシ・ン（ユーザ プロセス）の実行
1

1に示す通りで、電力会社により具体化されその有効性が確認された。

一．一一

ファンクション・レベル（レベル4）

トランスファー・レベル

ル想レ㊤．

各種の通信処理機能の実行．」｝｝

データリンク・レベル 1（レベル2、
1
一ヲ…

エンド・ノード問のトランスペアレントなデータ転送機能の実行
隣接ネットワーク・ノード間のトランスペアレント
なデータ転送機能の実行

V」万∵レベル■（レベル1）

1

通信媒体の電気的、物理的な制御機能の実行

皿．

データ伝送回線のプロトコル（通信規約）

電力系統運用情報（系統保護用を除く）、

業務用処理情報、技術計算用情報などの各種の情報を共通のプロトコル（通信規約）のもとに伝送するパケットを基本としたデー
タ通信網の構成について検討し、プロトコ

器2−8−2

衛星通信実験用地上局

ルの基本設計を行った。

電力用通信網では多種多様の情報を伝送することが特徴なので、特に計測・制御情報は高い伝送信頼度が要求され、伝送遅延時間を極力抑制しなければならない。このため電力用通信網のプロトコルとしては次の点を考慮した。

1．

伝送情報の緊急度に応じ優先順位をつけることが出来る

2．中継による時間遅れを抑制するため無蓄積中継とする
3．

通信網の部分的故障に対して重要な情報の伝送機能を確保するための迂回ルー
トを指定出来る
これらのプロトコルは表2−8−1のように機能的に大きく5レベルの階層構造となっているが主としてレベル2と3について前述の1〜3が実現できるようにした。

IV．

PCM多重化・交換制御方式

電力系統運用の高度化に伴う監視・制御用情報の高速、大量伝送のため、電力用ディジタル通信網に必要な基本条件を検討した結果PCM（パルス・コード・モジュレー32

る計画である。

ション）回線交換方式が有利であることを多重化・交換実験装置を開発した。この装示すとともに、これを実証するためのP

置の特長は次の通りである。

CM多重化・交換制御実験装置を開発し

1．多重化機能と交換機能をまとめてユニ

どで大量の通信回線が必要になっており、ット化し、需要規模に応じてこれらを積技術進歩による大容量通信衛星の打ち上げ

み上げることが出来るや地上局の小型化・低廉化が達成されれば、た。

ディジタル総合一元化の手段としては非2．

同期パケット方式と同期PCM方式が考え電気事業としては設備の無人・自動化な

将来は衛星通信回線の利用度も高まるもの

伝送装置は伝送速度2．4kビット／秒をられ、技術の普及度と容易性の面から当面基本とし、64kビット／秒中継線もしく

は前者が先行して行くが、制御用通信網とは1．544Mビット／幽光ファイバ・ハイゥ

して用いるためには、

ェイにより、最小20チャンネル、最大480

易な地球局が設置される場合を想定して、

1．

チャンネルの多重化・交換を行うことが準ミリ波衛星電波は波長が短かいため、多出来る邑

導体電線による影響が重要だと考え、それ

監視・制御・保護用情報に対しては伝送時間遅れを最小にし、その信頼性を確と考えられる。

このため、当所では電気所単位などに簡3．高速ミニコンピュータを主体に数多くによる交叉偏波識別度の劣化特性、遮蔽損

2．アナログ型を含む多種多様の情報に対の信号処理用マイクロプロセッサを用い

失特性、円偏波散乱特性について理論的お処するため、通信網の利用手続きを簡単て、誤り制御方式、緊急情報伝送方式、

よび実験的に検討を行った。

にする

非同期高速アナログ波形伝送の効率化、

昭和56年に赤城試験センターに衛星通信

電話信号の帯域圧縮等について検討を行

実験用の地上局（図2−8−2）を設置して、実うことが出来る

験用通信衛星（CS−1）のビーコン波を受

立する

3．

利用目的別に通信網を論理分割することが容易であり、しかも互いに干渉し合
わない

2−8−2

などの条件を満足する必要があるため、最による遮蔽特性の実測を行って、送電線の遮1．衛星通信方式

終的には同期PCM方式で回線交換方式と蔽を無視できる離隔距離を求めた（図2−8−3

電気事業は、郵政省が昭和58年2月打ちする方が最も有利であると考えられる。

参照）。

その結果、電気所内に衛星通信用地上局

上げた実用通信衛星（CS−2号）を利用す

このことを検証するために、新たにPCM

図2−8−3

信して、衛星電波の赤城UHV試験送電線

新情報伝送技術

赤城UHV試験送電線と測定道路断面図
100

轟・

G1、

1

G2

1×810mm2
T1、

T2

10×810mm2、40cm

S1、

S2

10×810mm2、40cm

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R2

10×810mm2、40cm
G3、G4、G5、G6、G7、G8

1×100mm2
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47．8

塾

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4
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地上距離（m）

嘔
電研レビューNO．7033

を設置するに際し、鉄構、電線からアンテ

ど、光応用技術を導入する気運にある。

流測定性能と安定性改善効果の検討を行っ

ナ直径の3倍の距離以上離せば安定・良質

当所は早くから光応用技術の電気所におた。その結果60kATまでの磁界に相当するな通信を行うことができることが分った。

ける計測・制御への適用について注目し、電流に対して安定で直線性の良い測定が可レーザCT／PTの基礎特性を解明してき能であることがわかった。

∬．光ファイバ電流・電圧センサ

光ファイバをセンサとする電圧測定法のた。

系統保護・制御システムの高度化および光ファイバ電流測定法はファラデー効果

検出感度を向上させるためにニトロベンゼ

高信頼度化のため系統制御・保護システムを利用するため電流磁界による偏光特性なンをコア材とする液体コァ光ファイバを提にマイクロプロセッサを使用するディジタ

ど電流測定感度が重要であるが実用化のた案した。この電圧検出感度は石英コアの光ル方式が採用されつつある。しかし送電電

めには、そのほかに光ファイバ自身のもつファイバに比べると約20倍高い検出感度を

圧の超高圧化によって電気所構内ではサー偏光特性が温度や振動等の影響を受けない持つことを理論的に示し、実験的に確めた

ジ・雑音レベルが益々増大する傾向にあり、ように偏光状態の保持安定化対策が重要と（図2−8−4参照）。

マイクロプロセッサを使用したディジタルなる。

皿1．光ファイバの耐放射線特性方式の系統制御・保護装置にとって重大な偏光特性の変動要因は光ファイバの複屈脅威になることが予測される。その対策と折の変動であるが、これに対する一つの方

原子力発電所の安全性、信頼性を一層確して、耐サージ特性が良好な光ファイバな策である光ファイバ振り方式について、電保するためには大規模な計測制御系が必要

図2−8−4で、このため計測および制御ケーブルは条

入力電圧に対する出力電圧（透過光強度）数が多大となり、従来の金属導体ケーブル
では、スペースや信頼性の確保が困難になってきている。このため、光ファイバケー
偏光子45。

ブルは原子力分野への応用も試みられるよ

楕円偏光

L

調

うになってきた。

劃幽■』．

製騨辱監，弓

淵
賢

検光子

直線偏光

光ファイバケーブルを原子力分野へ適用する場合の最大の問題点は、光ファイバの伝送性能や機械力性能が放射線環境下でどのような特性劣化を生じるかである。この

液体コア光ファイバー

ため、光ファイバケーブルの耐放射線特性．、甑

に関する最：近の研究成果を系統的に調査した。

醐甑

調査結果は次のようにまとめることが出
来る。

1．

藝嚢

7線照射時の伝送損失増加量は純粋石

英コア光ファイバが最も少なく、かつ損失増加量は高線：量域で飽和する傾向がある。また、照射停止後における損失の回復が速い

簾

2．石英コア光ファイバの中では、OH基

彗の含有率が高いものほど損失増加量が少

〃

●

塑

なく、耐放射線性が優れている・．・顛鐵騰・・蜘

3．

伝送帯域特性や機械力特性はγ線照射により殆ど影響を受けない

一＿，＿＿＿、＿。＿。．．＿，，

1懸轍

．＿＿．乱．

従って、OH基の含有率の高い石英コァ
光ファイバは原子カプラント内での計測・制御用データ伝送路に適していると考えら
れる。

34

●

齢高蘭御
三当㊥電力技術研究所

送配始部電力品質研究室の問題としてとらえ、その抜本的な二二策

2−9−1はじめにの検討をすべき段階にきている。

宮崎好一

方策を示した。

このように障害に直結する高調波発生源の多くは容量の大きな機器であり、現象的

サイリスタやダイオードを癒回した電力
機器や各種負荷機器の広範な普及に伴い、電力系統の高調波レベルは隼々増加する傾室長

2−9−2高調波障害にも比較的周所的な問題としてとらえられてきた。

当初、高調波による障害が懸念されたのしかし、障害発生の背景には電力系統には通信線への誘導障害であった。当所にお潜在的に存在している高調波成分の影響も

従来、電力系統における高調波の発生源

いては、昭和45年頃より実用段階に入っ

無視し得ない状況にある、，特に、一般需要

は変圧器、回転機、水銀整流器などが主なた22kVおよび33kV配電線における三二通

家の家電機器から発生する高調波は、機器ものとされていたが、昭和40年代に入って信線への誘導障害を対象として、数多くの単体の高調波量は少なくとも機数が極めてからサイリスタ応用機器が化学、鉄鋼をは実測を行い、高調波ならびに通信線への影

多いことから、その総量は、大容量機器かじめ各種産業分野に普及し、さらに家電機

響量としての等価妨害電流が許容し得るレら発生する高調波の総量に匹敵するとの見器にも広く使用されるようになり、最近でベルにあることを明らかにした。

方もある。

向にあり、その対応策が大きな課題となっている。

は、電力系統に存在している高調波分の多

その後の高調波レベルの増大に伴い、電当所における検討でも夜間においては電

くは、これらの機器がその主な発生源と考力系統内にも障害事例がみられるようにな

力系統に存在する高調波の大半は、これらえられている。

った。特に配電系統においては、大回需要の家電機器が発生源であり、配電系統のみ

サイリスタ応用機器はサイリスタ素子の家に新設された大容量の整流器負荷から発ならず超高圧系統にまで少なからず影響を優れた制御機能や低損失のスイッチング機

生する高調波電流が、同一需要家または隣及ぼしていることが想定された。

能を活用していることから、省力化、省エ接需要家に設置されている電力用コンデン

電力系統に存在している高調波は第3、ネルギー化に寄与するところ大であるが、サに流入し、加熱させたり異常音を発生す

第5、第7調波など比較的低次の調波が大その非線形性に起因して大きな高調波電流るなどの障害例が多く報告されるようにな

きく、系統全体にみられるが、高次高調波を発生するためこれが電力系統に流入し、った。

は小さく、局所的にしかみられない。

系統内の電力機器や他の負荷機器を加熱さ

電力用コンデンサの障害は、現在では配また、低次高調波の中では第5調波が極せたり、計装設備や制御機器を誤動作させ電系統に生ずる障害の70％以上を占めておめて大きく、第3、第7の数倍に及んでおるなどの障害要因となっており、また、系

り、その多くは高調波の共振現象を伴って、り、高調波問題イコール第5調波問題との統外への影響として通信線の誘導障警の原

発生している。

見方もある。これは、発生量自体が大きい

これは、配電線路および配電用変圧器のことに加えて、最近の電力系統の高調波イ

配電系統においては、既に大容量機器のリアクタンスと電力コンデンサとの間で薩ンピーダンスが第5調波を拡大し易い条件

発生する高調波電流による障害が顕在化し列または並列の共振回路が構成されることになっているためと考えられている。

ており、障害事例毎に対策が講じられてきにより、コンデンサには高調波発生機器か因となっている。

ているが、最近では一般の低圧需用家からら発生する高調波電流の数倍にも拡大され発生する高調波量も電力系統において無視た電流が流れ込むことになり、コンデンサ

し得ないレベルに達していること、さらに、が過負荷状態となるものである。

2導一3

高調波分布の予測法

各種の機器から発生した高調波電流は系

上位の系統においても障害事例が散見され当所においてはこの詳細解析を行い、障統内の高調波インピーダンスに応じて、系ることなどから高調波問題は電力系統全体

害発生の予測方法を明らかにし、その防止

統各部に分流し、電圧をひずませ、高調波

電研レビ愚一N◎。7騰35図2−9−1

高調波分布の予測計算手法の開発と適用〔予測計算手法開発のための解明事項〕〔予測計算手法の適用〕

機器の高調波発生機構の解明

系統における高調波分布実態の把握

高調波発生機器の系統への影響予測
高調波分布の予測計算手法系統の高調波インピーダンスの解明

高調波対策手法および対策効果の検討

既存高調波の発生源探査

電圧を発生させるが、このような系統内のいる。さらに、今後の必要性に対応すべく

電圧の分布様相は極めて複雑になつ七いる。

高調波電圧、電流の伝ばん、分布の状況を配電系統から超高圧に至るまで電力系統全したがって、今後は高調波問題を系統全体的確に把握するための計算手法の確率は高体を一括して高調波の分布を計算し得るプの問題としてとらえて、その対応策を検討

調波対策の策定に当って、不可欠であり、ログラムの開発を進めている。

していく必要がある。具体的には、

具体的には

1．高調波発生機器の系統に及ぼす影響のこれらの計算プログラムは、高調波発生
機器の特性、系統の高調波特性などに関し、

1．実用的な高調波予測手法の開発
2．

系統の電圧階級毎の適正な高調波分担

予測

現在までに得られた知見を基盤として開発

高調波対策手法およびその効果の検討したものであるが、負荷の高調波インピー

3．

3．既存高調波の発生源の探査

ダンスなど未だ充分に解明されていない事などの検討を進めなければならないが、こなどの目的に用いられる（図2−9−1参照）。

項もあり、今後さらに、これらの解明を進の他に純技術的検討のみでは対応し得ないめることにより、予測計算精度の向上をは問題として、高調波の規制値の設定、高調

かっていく予定である。

波対策の責任分担および対策経費の分担方

2．

当所においては、1．および2．の目的に適用し得る計算プログラムとして、系統の運電力会社では実用に供されている。

2−9−4今後の課題

また、3．については、系統の限られた部

高調波の発生源は低圧配電線から超高圧分の一定量の高調波実測データから、高調まで、電力系統のあらゆる部分に設置され波の発生源を探査する手法の検討を進あてており、高調波電流の伝ばん状況、高調波

36

合理的な高調波対策手法の確立

法などの検討も必要となろう。

用実態に即した配電系統用、ならびに送電系統用のプログラムの開発を行い、一部の

値の明確化

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3畷羅観測・……………・…・・……………・………40
3−2一肇はじめに

ひ2−2観測宵濠
3−2−3観翻結聚）内は握嶺箇所、順不同

宅間

董1電力技術研究海τ

系統絶縁部次長（3−D

無蒼

弘：電力技術研究所

系統絶縁部系統絶縁硯究室察喪（3−2全部）

箆野孝央：電力技術研究所

横愈

露央：電力技術研究所

薪井

昇：電力技術研究所

高須

願彦：電力技術研究所

系象充糸色藩荻搭1〜坂本

雄吉：電力技衛研究所

雪害プ環ジェクトチーム主森特任概究鐵（3−5全部）

深絹

裕正：電力技衛醗究飯

送酎電部地中送電研究室窯長

系統絶縁部電力遮断概究察室長（3−3編集握当、3−3−1〜3）系統絶縁蔀電力遮断顎ナ院察（3−3一紛

系統絶縁部放電研究蜜察長（3−4編集糧当、3−4−D
放電石汗究嫉翌

箋議長（3一春一2）3−3避幽二一・……………e…・…一……一・…・45
3−3−1はじめに

3−3−2動作野饗
3−3−3欝サージの抑制（恥しの低識）
3−3一羅

蓼馨命野性

3鱗冠魑璽がいしの耐電圧出掛……………・…47
3一尋一肇はじめに

3畷一2現在までの研究成果
3一§璽雷防止・◆………………・………………・…50
3一§一山はじめに3弓一2回線魑露璽の推窟
3畷一3春闘防止
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一一・一・・・・・・・・・・・・・・・・…

55（4一1、4−2、4−3、嬉一購編集撮当、4−2・一箋〜2、尋一3一釜〜3、4−4一董一！2）

爆一2XLP旺ケーブルの劣化とその判窟法……56
4−2一肇はじめに

轟一2−2XLP朧ケーブルの水トリー劣化
曝一2弓XしP薩ケーブルの電気トワー劣化
曙一3ラミネート紙二三Oドケープルの絶縁性能・61
嬬一3一竃はじめに：

爆一3−2うミネート紙の膨潤4−3潤うミネート紙絶縁OFケーツルの性能
曙纏晶晶ケーブルの送電容量向上………・…・…65
曝一恥塞はじめに鼻一4−2躍カケープル発生熱低減法

曝一町3熱放散特性の改鶴

恥恥曙熱供給導管による熱影響の防止対策
4−SSFsカス絶緻………………・・……一……7り
輔一壌はじめに恥5−2新カス・混禽謂スの絶繰蒋性羅一5−3SFsカスの放電電圧と放電時間の特性

酬ひ毒婦所放電の緬繰に及ばず影響

38；

岡本

違希：電力技術研究所

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義孝

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送醗電母地rl・送電研究室（4−2−3）擁｝1礁1膏1三（購一3−2＞

藪：電力技術研究所

送配電部地中送電礒究騰く4一鳶一3〜嬬）

系統絶縁部次長（4−5全部）

3糊囎要

暫

電力技術研究所系統野葬部次長宅間董架空送電の絶縁、機械力に関する諸問題は、当所が古く「雷観測」は、二本海沿岸に建設された500kV送電線が、冬から従事してきた重要研究課題であるが、新しい技術分野、

季の露によって2回線事故の多発や、架空地線の素線溶断事故要因に対処するため、さらには、より一一層の設計の合など、これまでの太平洋沿岸の夏季雷からは説明できない理化を目指して、なお多数の研究課題がある。

現象を生じているのに対処するためである。

このうち、送電電圧1，000kV級のUH：V送電に関する研究

雷のような自然現象の観測に、当所は完全に自動化され結果の概要は、既刊の電研レビュー酷5「UH：V送電一た無人の「雷撃電流自動観測装置」、「雷撃現象自動撮影装

将来の送電幹線への展望」（！982年10月）にとりまとめられ置」などを開発し、雷性状解明のためのデ〜タ収集を行っている。

ている。現在まで2回線事故原因の解明には至っていない

U｝W級の実験や解析の多くは、現行の500W以下の送電が、素線溶断を説明できるような継続時間のきわめて大き系統にも適用できるか、少なくとも参考になる共通の内

い（数ユ○〜数100ミリ秒に及ぶ）雷撃現象が得られている。

容であるが、以上の点から、上記電研レビュ〜を補完する「避雷器」は、最近急速に利用の進んでいる、保護特性の意味で次の項園を述べる。

優れた酸化亜鉛形避雷器の諸特性を検討したものである。

i．雷観測

酸化亜鉛形避雷器が過電圧によって流れる電流のエネルギ

2．避雷器

ーを処理できるか、避雷器の適切配置によって変電所の絶3。冠着雪がいしの耐電圧

縁レベルを下げ得るか、交流・直流の長時間の印加により、4。

どのように劣化するか、が検討項目である。

雪害防止

その結果、500kVガス絶縁変電所では、従来使用されている絶縁レベル1，800kV（母線および開閉機器）を1，550kV

あるいは1，425kVまで低下でき、大幅に小型化できることを示した。

「冠着雪がいしの耐電圧」は、通常がいし連は塩分が付着したときの耐電圧から個数が決定されるが、塩分付着のほ
とんどない内陸の多雪地帯で耐電圧が十分かどうかの検討である。

そのため、一交流および直流電圧に対する500kV級がいし装置の冠雪時の耐電圧特性を検討し、新たにエ，500kV開閉イ

ンパルス発生設備による実験を開始した。

これまでの結果では．冠雪がいし連の交流耐電圧は、がいし連結長が1〜4mの範囲では連結長にほぼ比例すること、がいし連が完全に雪を冠っているとき最も低くなること、などの結果が得られている。冠雪の比重がα2および0。5と大きいときは、交流耐電圧はそれぞれ95kV／mおよび
氷雪害試験

70kV／搬である。

嚇

電灘ノビ識一麗α7藤＄嚢

3−2雷観測
担当●電力技術研究所

3−2−1はじめに
日本海沿岸に大規模電源や基幹送電線が建設されるようになって、にわかに冬季雷性状の問題がクローズアップされてきた。

系統絶腰部系統一円研究室室長三谷弘

く地域での全事故に対する2回線事故の割性状は、上述の事故解析はもとより、今後合は約5％であるのに対して、日本海側の新設する電力設備の雷害防止設計を行うた

冬季雷による事故では、2回線事故の割合

めにも早期に解明しなければならない問題

は全事故の50％にも達している。

である。

この様な2回線にまたがる多線事故はこ

当所では、昭和53年度から日本海側に電このように冬季雷が脚光を浴びるようにれまでの夏季雷の知識では十分説明しきれ

力設備をもつ電力会社と共同し、次のようなった理由の一つは、日本海沿岸に建設さないものである。また日本海側の基幹送電

な項目について冬季雷性状の観測調査を実れた500kV送電線が冬季雷により2回線事線の架空地線が冬季雷により、素線溶断す施している。

故を頻繁に発生しているためである。すなる事故が多発しているが、これも夏季雷の1．雷撃電流波形・継続時間

わち、これまでの我が国の500k▽送電線の知識からは説明できない問題である。

2．

雷撃進展状況・進入角

3．

発雷様相・襲雷頻度

雷事故実態を調査した結果、日本海側を除

図3−2−1鉾

したがって、日本海沿岸における冬季雷

雷電流自動測定装置の構成図

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バッテリー

40

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鵯露

以下に観測方法と結果の概略を述べる。

図3−2−2雷撃電流頻度分布特性

3−2−2観測方法

一：日本海側冬季雷（41件）

雷撃電流波形や継続時間の観測は、送電線の雷害防止設計のための最も重要な項目＿＿＿一一一：鬼怒川の一つで、2回線事故や、架空地線の素線溶断事故の原因解明と防止対策確立に寄与出来る。このため当所では光ファイバーと＿：Berger

高速大容量記憶素子と組合せた完全無人自動化の雷撃電流自動観測装置を開発して、日本海側の原子力（発電所）建設所や火力発累電所の気象観測塔、煙突、それに実送電線積などに設置して観測調査を実施している。

頻

雷放電の進展や落雷の状況については、度

やはり、完全自動化された雷撃現象自動撮

一g＿：AIEE＼

99

影装置を開発し、雷撃の進入角の分布や、＼高建造物に進展する状況、発光継続時間、
多重雷（落雷のくり返し）の状況、などの観95測を行なっている。

さらに、雷雲の発生、移動および落雷に90

よる地上電界の変動状況を、回転型地上電界測定装置や雷放電カウンターを設置して、

80

、

、
、

、

自動測定を行っている。この測定により固、、定地点の襲雷ひん度や雷予知に関する情報、、を収集できる。

雷撃電流、自動観測装置の概略構成を、

50

、

＼

、

図3−2−1に示す。冬季雷については、さらに高建造物に集中して落雷する性質を利用30

して、北陸電力㈱福井火力発電所構内に試験用の模擬配電線を設備し、主として近傍
雷撃時に配電線に発生する誘導雷サージの

、、

、
、
、

10

抑制効果について実証検討を実施している。
この観測結果は、5−2で述べる。

5
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1

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10

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50

100

200

雷撃電流（kA）

電研レビューNO．7041

図3−2−3

雷撃による電荷と電流の関係

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電流値（kA）●：1記録中に正・負のものがある場合（電荷量の大部分は正極分である）
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42

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200

図3−2−4

冬季雷の無人撮影例（福井火力三国共選火力煙突、昭和S6年12月罰B）

3−2−3観測結果

ータが20kAであるのに対して、鬼怒川線による夏季雷では、約40kAと2倍の値を示し特性から明らかになっている。

雷撃路の写真撮影では、これまでにきわ

まず冬季雷の特徴として、正極性の落雷ている。冬季雷の電流値は、アメリカ電

めて多数の静止写真、時聞分解写真を得て、の多いことがあげられる。夏季の雷電流の気学会（A聰E）およびスイスBergen氏の冬季雷性状の解明に多大の成果をあげてい90％以上が負極性であるのに対して、これ測定値の申閥にある。

る。

まで得られた冬季雷の電流記録では、正負

一方、雷撃によって流れる電荷は、図3−

図3−2−4は高建造物への落雷状況の一例の割合は50％、すなわち約半数が正極性電

2−3に冬季雷の雷荷と雷撃電流の関係で示で、図3一か5は高建造物へのiシーズンの流である。これは夏季雷と大きく異なるとすが、2クーロン以下の小電荷のものと、

雷撃進入角をまとめて示したものである。

ころである。

10クーロン以上の大電荷のものに大別され進入角の分布は季節風の方向と強い相関が送電線の耐雷設計では、雷撃電流値の頻るようである。正極性の方が雷撃電流の波あり、たとえば図3一か6では海側すなわち度分布が璽要な情報であるが、これまでに高値、継続時間も大きいために、電荷も大風上の襲雷方向に偏って分布することが示

当所が新潟県柏崎の気象観測鉄塔や福井県

きいものが多い。

されている。

の三国共同火力煙突など、高建造物の電流

冬季雷電流の記録の中で電荷の最も大き測定で得た結果をまとめると、図㍗2−2のいのは164クーロンである。この雷は正極

また冬季雷の雷撃路が、数100ミリ秒にようになる。

性で、波高値は10kAと低いが継続時間は30およぶ長時間放電が継続し、発光すること

我が国の雷撃電流頻度分布曲線の代表値ms以上であった。この継続時間のようなも、当所の開発した時間分解のできる特殊は、同図に示した鬼怒川線のデータである

長い雷撃電流が存在すれば、架空地線の素なストリーク（流し撮り）カメラによって明が、平均的にみると（50％値で）冬季雷のデ

線溶断の可能性のあることも、電線の損傷

らかにされた。

嚇

電研レビューN◎。7轡43図3−2−5

鉄塔への雷撃進入角度分布（柏崎気象観測鉄塔、昭和54年度冬季、一方向からの分布）

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20

30

40

50

60
θ〔。〕

3−3避雷器
担当●電力技術研究所

系統絶緑部電力遮断研究室室長

尾野孝夫

をもっている。約10年前に開発された酸化避雷器の使用に当っては、過電圧によっ

亜鉛形避雷器は、保護特性が優れているこて避雷器に流れる電流のエネルギーを処理

避雷器は変電所、あるいは送電線に設置と、従来の避雷器に較べて小型化できるこ

できるかどうか（動作責務）を十分に知ってされ、過電圧（異常電圧、サージ電圧ともとなどの利点により、近年急速に広く使用おく必要がある。また、避雷器をどのよう呼ばれる）から機器を保護する重要な役割

されるようになった。

に設置、使用すれば過電圧を有効に抑制出

3−3−1はじめに来るかを調べる必要がある。さらに、長年単相回路による避雷器の開閉サージ処理エネルギーと、三相回路による避雷器の開閉サージ処理エネルギーの比較

図3−3−1

月にわたって使用される避雷器が、印加される各種の過電圧や定常電圧によってどのように変化していくかを推定しておく事も30

重要である。

単相回路

当所においても、これらの検討を進めているが、以下にいくつかの検討例を述べる。

避

3−3−2動作責務

雷

器
処
理
工
ネ
ル

1．短時間交流過電圧に対する動作責務
従来形の直列ギャップ付の避雷器は、ギ20

ギャップ間隔を適切に設定することにより、

占奨

線路事故あるいは系統操作時などに発生す

二る短時間交流過電圧に対しては動作しない

二ようになっている。

↓

一か日直列ギャップのない酸化亜鉛形避雷器ではこの短時間交流過電圧に対しても動作してそのエネルギーを吸収するため、
10

その処理限界などを知っておく必要がある。

そこで、酸化亜鉛形避雷器の交流過電圧に対する処理限界量を実験と計算により求めた。すなわち、交流過電圧としては1線
地絡と負荷しゃ断の重畳事故を考え、154kV

三相回路

系統以下では2．34倍、187〜500kV系統ではし69倍という非常に荷酷な交流過電圧を対象として検討した結果、このように大きな
0

635

699

762

電源電圧（kV）

826

交流過電圧の更に1〜2割以上大きな過電圧に対してもエネルギー処理能力に裕度のあることがわかった。

電研レビューNO．7045

図3−3−2交流と直流の連続課電特性比較

髪一一脚一轡噸勘・桝塙・糟喚−土止，一．・1叫71瞬』・，r簿

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3

雷インパルス3回印加
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雷インパルス3回印加

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雷インパルス印加

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あロぬド

ロぬト

コぬヒぬヨ

ヘレぬムハヒヤぬ翔綿子剛師岡刷繭駒00懸20凶弾
亘．開閉サージ動作責務

300

400

500

暮癒轟轟
700
1，000

『1猫

・

かしサージ抑制効果の優れた酸化亜鉛形避いは短時間のサージ電圧などが考えられる。

避雷器が処理すべきエネルギーのうちで雷器を適切に使用すれば絶縁レベルを下げ

当所では、雷サージや開閉サージ吸収時

は、通常、開閉サージのエネルギーが最も得る可能性がある。そこで、モデルガス絶の交流および直流課電劣化特性について、大きい。避雷器規格では、単相回路により、

縁変電所を対象として検討を行った。

加速劣化実験により検討を進めている。

避雷器がこの開閉サージのエネルギーを処その結果、避雷器の適切な設置により、母理できるかどうかの性能検証を行うことを

線および開閉機器の絶縁レベルも1，550kVりである。

規定している。

に低減できる事が判明した。さらに、開発

1．開閉サージに比べ、雷サージの方が劣

これまでに得られた主な結果は次のとお

しかし、実際には三相回路である現実のが進められているUHV用避雷器のうちの系統を単相回路で模擬したことによってど最も性能の優秀なC特性避雷器を500kV用にのような差が生じるかを調べた例はない。

換算して適用すれば、1，550kVよりも1ラれ電流は課電時間とともに野々に増加し交

図3−3−1は、UHV用避i雷器を例にとり、ンクの下の絶縁レベルである1，425kV（注二現流よりも課電劣化が進みやすい（図3−3−2）

サージシミュレータにより両者の比較を行

行のJECにはない値であるが、国際規格った結果である。処理エネルギーはしゃ断

であるIECには規定されている）が適用でた場合には電圧極性の反転や、転流による器の投入位相により変化するので、多数回きることがわかった。このように、酸化亜リップル電圧の影響を考慮する必要があるの計算を行って結果を得ている。この図か

鉛形避雷器の発展と適切な設置により、絶ら試験時の電源電圧が大きくなると、単相縁の低減が可能である。

回路で生じた開閉サージを処理するための3−3−4寿命特性化に与える影響が大きい
2．

3．

同一の加速劣化条件では直流義義のも直流系統に酸化亜鉛形避雷器を適用し一定時間（24〜48時間）間隔で極性反転を行った試料は、極性反転時に一時的にもれエネルギーの方が三相回路より大きくなる

酸化亜鉛形避雷器は、その優れた非直線電流が増加するものの、同一極性を連続課

ことすなわち、避雷器規格の試験法は安全特性と大きなサージ吸収能力によって直列

電した試料に比べれば、定常時のもれ電流側の試験法であることが判明した。

ギャップを省略することが可能である。

の増加割合は小さい。そのため、極性反転

3−3−3

電サージの抑制（BILの低減）

反面、常時も素子に印加される交流や直を繰り返す方が寿命の延長を期待できる。

流の電圧により、僅かではあるがもれ電流

今後、引続き、交直変換所に発生する複が流れる。このもれ電流は素子の劣化により雑な定常電圧波形における避雷器の寿命特

現在、通常の500kV変電所の絶縁レベル

次第に増加し、ついには熱暴走となること

性について交流と比較しながら定量的な検としては、変圧器は1，550kV、母線および開もあり得る。劣化の原因は主に電気的スト討を行い、直流送電の経済的な絶縁設計に

閉機器には1，800kVが採用されている。しレスであり、常時の交流および直流、ある資する予定である。

46○

担当⑭電力技術研究所

3畷一1はじめに系統絶緑部放電研究室室長

ので、送電線が多霊地帯を通過する場合に性、雪質と耐電圧との関係などについて検は、運転電圧およびサージ電圧に対する冠討を行っている。

着雲時のがいし連の耐電圧特性を考慮する

がいし類の絶縁設絹では、通常送電線経新井昇

また新たに上記構内に、1，500kV開閉イ

ンパルス発生設備およびU鷺V級鮒張がい必要がある。

過地の汚損程度（がいし表面に付着する塩

当所では、東北電力㈱米沢変電所構内に、し装置などを設置し、開閉サージ電圧に対分量）と耐電圧の関係とから、がいし個数

交流および直流の300kV冠雪耐電圧実験設

する冠雪がいし連の耐電圧特性についてのを決定する。

備（図3畷一！参照）を設置し、東北電力㈱と検討も開始している。

そのため、塩分汚損のほとんどない内陸

共瞬して、交流電圧および直流電圧に対す地帯においては、がいし連結長が短くなる

る500kV級がいし装置の冠雪時の耐電圧特図3−4一肇

現在までに得られている主な結果は次のようにまとめられる。

交流・直流冠雪耐電圧実験設備（冠雪時〉

罷じ綜1腔謬ll匹噸

牧織轡轡撫一準趣ツ勢㍗＿唾＿」勝闘

麟麟織な 細
だ

夢．讃
艶欝・

鰹舅r
ヌ

鍵載

、、

鋳、

秘函弾暁発

婁

∴警ぐ警
瑞
識
嘱魑∴。、

翫
畿

臓穣

懲・爵

蕩

携

ノ

圏、

ぼ
ア
畑騨懸撫蜘齢噛蝋繰臨

贈婁

叢無論＿灘纏綿講
海

ヂ

置

羅

欝熱轡蝶

欝

碁
夏
傘

藩
懸

醸

響

軸

轟

灘

馨

黙

蕪

識

繋

麟

℃

》

毒
羅

擁／騨

野

蘂
．藩
蟄

擁

禽

講盤撒

蓼

驚

譜鱗欝灘噂魑

護
鍮灘
磯
謹

懲 欝

ぜ

鰍撫翻．
難

／

韓

【諭藍
轟

野

タ
1露
丈

難

織

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灘 購
§

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1霧騨
裟

鞍

三

繊

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毫

品題
垂｛

馨熟

／

㌧

1

濾

認卿

麓

灘鞍

電研レビューNO．7鞭47

図3−4−2

がいしの冠雪時交流耐電圧

300

200

9
5

◆

圏
ζ

1

◆

λ

＞
1ト

ウ

マ

晦

100

冠雪の比率100％●：比重0．06〜0．07◆：比重

0．2〜0．25▲

0．41〜0．55

比重

0

0

1

2

3

がいし連長（m）●融水の比抵抗20〜50kΩ一cm（25。C）●280mmけんすいがいし

484

図3−4−3

冠雪の比重と連結長1m当りの耐電圧との関係

3−4−2

現在までの研究成果

1，冠雪がいしの交流耐電圧は雪質（比重、200

融雪の比抵抗など）が同じ条件では、がい▲し連が完全に冠雪している場合が最も低く
冠雪の比・ ・100％

釜
妻

●：けん

いがいし

▲：長幹

くいし

なる。

2．冠雪がいし連の交流耐電圧は、がいし連結長が1〜4m程度の範囲では、がいし●

連結長にほぼ比例する（図3−4−2参照）。

3．冠雪がいし連の交流耐電圧は、雪の比出

重に大きく影響される（図3−4−3参照）。雪く

1の比重が0．1程度の場合の、がいし連結長，N1m当りの交流耐電圧は140kVであるが、

＞
1ト

100

ウ

0，2および0．5と大きくなると、耐電圧はそ●マ
田降

れぞれ95kV／mおよび70kV／mと大幅に低
▲

e

●

下する。

ひ

4．塩分付着密度が0．01皿g／cm2程度の内陸▲地域における送電用がいしの設計耐電圧は、
珊

100kV／m程度である。このことは、送電線が多雪地帯を通過する場合には、降雪状
況、雪質、気象条件などを考慮し、雪に対して適切な絶縁設計を行う必要があることを示唆している。
0
0．4

0．2

比

0．6

重

0．

5．冠雪がいしの直流耐電圧については、

冠雪比重が大きい場合には直流耐電圧は交一水の比抵抗20〜50kΩ一cm（25。C）

流耐電圧とほぼ一致し、がいし連結長が1〜3mの範囲では、直流電圧はがいし連
図3一牛4

開閉インパルス実験設備全景

結長にほぼ正比例するなどの結果が得られ
ている。

6．

またこれら耐電圧実験と並行して、雪質、がいし冠雪の成長過程などについても調査し、絶縁設計に反映させる予定である。

開閉インパルス耐電圧実験設備の概要①衝撃電圧発生装置
本体容量
波頭コンデンサ容量

0．0577μF
O．OlμF開閉イ・ンパルス発生電圧

l，500KV

雷インパルス発生電圧

2，000KV②供試品

UHF級耐張装置
275KV耐張装置
154KV耐張装置③特（2連1組、4連1組）（2連1組）（2連1組）

徴発生装置および波頭コンデンサはともに密閉型で降雪中の運転が可能である（ii）交流180KVを重畳とした試験が出来る（i）

電研レビューNO．7◎4935雪害防止担当●電力技術研究所

3−5−1はじめに架空送配電線路の電線に、着雪が発生す

雪害対策プロジェクトチーム主査

では理解できない強風下にも発達残存する

れそれ発表されている。

着雪による、事故が発生し、注§されるようになった。

特任研究員坂本雄吉

昭和55年12月粟北電力㈱の仙台・郡山周辺、昭和56奪1月に北陸電力㈱の富山市周ると、各種の事故が発生することがある。

この着雪に関しては、北海道電力㈱によっ

辺で送配電線の電線に多量の着雪が発生し、送電線路への着雷による現象と、それによて主に研究が進められ、北陸などで多く見送電鉄塔の倒壊を含む大きな被害が発生し、って起る事故の諸相を図3−5−1に示した。

られる前記の乾型に比べて、水分量の大き

大巾な供給支障をみた。

これらの事故は、古くから着E｛され、各い湿雪が、風で電線に吹きつけられて発達

この事故の重大性から、電気事業連合会

電力会社や国鉄で多くの研究がなされてき

し、主に温帯低気圧の北側域で発生するこでは、官・学・民共岡の体制のもとに、事た。古くは送電線の規模が小さく、電線のとなどが明らかにされ、また、この着雪を故の機構を解明し、また雪書防止対策を総

サイズが小さかったので、頻度多く発生す防止する方策として、着雪防止リングのと合的に検討するため、電力流通設備雪害対る北陸地方で着雪機構や着雪量の推定の研

りつけ、電線の振れ防止用ダンパなどが開策特別委員会（委員長山回直平理事）を組究がなされてきた。

発された。

織したが、当所は積極的にその検討に協力

他方、スリート・ジャンプについては、

当所では、このような着雪の実態をさら着雪により電線に蓄えられたエネルギーが、に詳細に把握するため、電気事業連合会のこの委員会は、昭和56年7月報告書を作脱落により開放されるとの考え方で、ジャ依頼を受け、昭和45年に架空送電線氷雪害

成して終結したが、下記の5項呂が研究課

ンプ量の予側研究がなされ、また、模擬実事故調査委員会を発足させ、統一様式の調題として残された。

験も各所でおこなわれて、電線の運動範囲

査表を全電力会社に配布し、氷雪害事故発

1．

電線着雪量の推定を求めることが可能となっている。当所で生の都度に記入願い、その結果を集計・解2．

送・配電線難着雪対策の研究開発

も、赤城試験センターの機械力試験線を用析して、着雪発生の気象条件、事故の様相、

3。

鉄塔の連鎖倒壊防止対策の検討

いて、模擬i実験をおこない、配電線の蒼雪

線路パラメータの影響などをまとめ、報告

4．

着雪時のアンバランス荷重の検討

脱落時の挙動を観測した結果を報告してき

してきた。

5。

着雪脱落などの動的荷重に対する鉄塔た。

さらに、これらの調査を通して乾型、湿

した。

の応答

また、雪害防止対策についても、対策設型の着雪の発生する気象状況が次第に明ら

計法や、着雪防止のための方策が研究され、かとなってきたことから、この成果にもと電気事業連合会では、この研究の実施方

当所でも、高木等が防雪電線や融雪電流にづいて、任意の地点のある再現期間を有す策について検討し、当所にこの研究の実ついて、理論・実験の両面から研究した結る、着雪量を予測する方法を開発する研究

施について依頼があった。

果を報告してきた。

に着手し、昭和52年度から上記事故調査委

当所では、これにもとづいて、電力技術

これらの研究によって北陸地方のような員会を電線着雪量推定法研究委員会に切り研究所に雪害対策プロジェクト・チームを多雪地で比較的頻度多く発生する着雪（比かえ、自然環境科学研究所と共同して研究発足させ、特に東北・東京電力からの出向較的乾いた湿雪によって弱風下に発達するを進めてきた。

応援を得て、研究を促進することとし、まので乾型と呼ばれる）については、発生機

また、同時に各種難着雪対策の効果の検た関係官庁、学識経験者、電力会社および構、着雪量推定法も解明され、対策設計も証、難着雪機構の解明などを囲的として、関係メーカの協力を得るため、架空電線路

ほぼ確立されるに至った。

小型人工着雪装置を東京電力㈱石打発電所

雪害対策研究推進委員会を発足させ研究を

しかし約20年前頃から、北海道を中心と構内に設置しての研究をおこなってきた。

進めつつある。

してこの北陸地方や上越地方での研究成果

これらの成果は、当所の報告書として、そ50

本稿ではこれまでに、研究を進めてきた図3−5−1

電線への着雪による送電線事故

三二關願嗣二言二二卿顧賜レ

ら襲』酢
コロゆニ

1曝

隔繭凶鹸
暖
ヨ

｛支持物への不平均張塞騨『 iL礎難彗郵

一℃L徴乙」』ツ
蔑醤急

亀リニト・ジャン瓢
・・

．1
，・に

電線着雪推定法の概要、ならびに現在進めを処理し、任意の地点の着雪量の再現期間

かはまだよく知られていないし、また降雪つつある研究の概要について、述べること

値を求めなければならない。

片中の含水量がどの程度であるか（すなわとする。

そごで「気象観測データのある地点」の

ち降雪片の質）の記録もとられていない。

着雪量再現期間値推定法を図3−5−2の中央

そこで、今回開発した方法では、地上気温に示す。電線への着雪量は、電線のところと天気図パタニンから、降雪片が着雪しや

3−5−2電線着雪量の推定を通り過ぎる降雪量の電線軸に直角な成分

すいものかどうかを判断する方法を用いる

1．目の関数で表わされると考え、その量を「着ことを提案している。

的

と

構

成

本研究の目的は任意の地点の、かなり長雪有効衝突降水量」と名づけている。

つぎに問題になるのは、着雪有効衝突降
水量と電線着雪量の関係である。

期の再現期間を有する電線着雪量を推定す

気象官署のある地点では一般に降水量、る手法を開発することにある。その着雪量

地上気温、風向、風速およびその時の降水

これについては、これまでに得られてい再現期間値推定法のフロー・チャートをが雨であるか雪であるかのデータは、毎時

る信頼性の高い着雪量および着雪密度のデ

図3−5−2に示す。

または3時間おきに観測・記録されているータをもととして、着雪有効衝突降水量とので、このデータを原データとして、着雪の比（着雪率と呼ぶ）と相対気温（気温と後有効衝突降水量を求めてゆけばよい。

述のT50との比）、風速、電線直径などと対象とする地点の20〜30年以上にわたる
電線着雪量の毎年の最大値の記録が得られていれば、図3−5−2左端に示すように、こ

しかし、ここで問題となるのは降雪片のの関係の相関解析をおこない、適合性の高れから着雪量の再現期間値を求めることが含水量である。よく知られているように、い関数形（着雪モデル）を導くことで解決しできる。

着雪は降雪片理の含水量が適度でないと発ようと試みている。

しかし、わが国では着雪量のデータは極生しない。降雪片中の液体の水の量が少な

着雪量の再現期間値を求めるためには、

めて少く、その地点も限られている。したいと雪片は電線に衝突しても付着せず飛散

それの発生確率に関する極値分布を知るこがって図3−5−2左端の方法を用いることはしてしまうし、また、含水量が大き過ぎるとが必要である。これについては各種の分できないので、僅かな信頼できる着雪量のと融解して着雪は発達しないからである。

布への適合度を調べ、二重指数分布を用いデータをもととして入手し得る気象データ

着雪がどの程度の含水量で発達しやすいることを提案している。

電研レビューNO．7●51

一方、皮肉ではあるが我々が着雪量の再ターンによって、判別する方法を用いていら判断することが必要となる。

現期間値を求めたい地点の大部分は、気象る。

データのないところである。このような場

豆．電線着雪の発生する地上気温条件

着雪適温の下限は、いろいろ考客られる合の推定法のための流れ図を図3−5−2の右着雪量を推定する場合、降雪片の含水率

が、簡単のために0℃とする。上限は、降端に示した。すなわち、この地点では、降を知ることが必要となるが、過去の気象記

雪を発生させる気象パターン、降雪の種類

水量、その降水が着雪しやすい含水量での録では分らないので・気温に頼るしかない。

などの特性が地域により異なることが知ら降雪であるか否か、風速、風向のデータを

降水は気温が高いときは雨、気温が0℃れているので、地域特性を考慮することと何らかの方法で推定することが必要となる。

以下のときは雪であろうが、地上の気温が同本研究では近傍気象官署のデータをもと

じでも雨であったり雪であったりする。こ

一般に低気圧に伴う降水では上層に比較的として、任意の地点の降水量、地上気温、れは、雪片の融解の程度は地上の気温のみ

暖い空気の層があるので、雪である気温は風向および風速を推定する方法の開発を試でなく、上層の気温、湿度、風速あるいは比較的低い。他方、季節風型の気圧配置でみている。

雪片自体の形態や大きさにも依存するからは、かなり高い気温でも雪が降る。そこで、である。

天気図パターン毎に雪と雨の発生割合いがこのべ一家となったのは気象庁のAMe
DAS（Automatic
Acquisition

Meteorological

Data

System）のここ数年のデーした。

同じである気温（T50と呼ぶ）を求め、これ

そこで、高層の気象データを用いて、雪を着雪適温帯の上限とすることを提案して片の融解の程度を知ることが望まれる。

タである。しかしこのデータでは降水量は、

現在のところ雪片の含水率が着雪に適し

雨と雪の区別がないのでこれを別の情報かたものであるか否は、地上気温と天気図パ〔鱈量9長期デ汐がある地点〕

いる。

そして観測値のない地点の着雪帯の上限〔観測データのない地点〕〔観測データのある地点〕

降水量推定値

降水量データ※

地上で雪か雨か※

天気図パターン毎に楽

原データから処理して推定、開発しなければ・

地上気温

OOC＜地上気温推定旧ならない基本的問題点

高層温度プロフィール

くその地域の雪と雨の確率が50％である地上気温を推定

擦妾謙夢一ン〕
着雪しやすい含水量での
降雪量

風向

※

着雪しやすい含水量での降雪量推定値

風向・風速の推定値

・風速

着雪有効衝突降水量推定値

着雪有効衝突降水量
着雪密度推定値
着雪モデル
着着雪量推定値

癡ﾊ測定値

毎年の醜着雪量推定値の毎年の着雪量測定値の
最大値

、極値解析
1

?雪量の再現期待値

図3−5−2

52

※

最大値

極値解析※

※

着雪量の再現期待値

着雪量の再現期待値推定法フローチャート※

着雪密度推定値
着雪モデル※

着雪賊心定値
毎年の電線着雪山頭定値の
最大値

極値解析※
着雪量の再現期待値※※

気温を求めるため、各地方の主要気象官署

大きくしていくと仮定している。

について調べたT50と標高の関係を明らかにしょうとしている。

班欝罐晶轟豪薪効降水
弱風下では、着雪の大きさ！ま、着雪適温帯の条件での降水量が大きく寄与するが、すなわち、同じような変化パターンを示
す地域を分類し、その各々について推定法

V．着雪量の極値分布を確立していこうとするもので、これまで年間極値の標本の統計的性質を求めるにに北陸、北海道道東、関東南部、山陰、は、従来、大別して次の2つの方法が用い

酋国東部などの解析を終り、推定の見込られている。すなわち

みを得ている。今後、さらに推定の精度

1．

を向上しつつ、本邦四域に拡張する予定で

経験的再現期間推定法

2．理論的方法ある。

前者では、適切な確率紙に順序標本を特これらの着雪量の推定研究により、全国強風下では、着雪の発達の速さは、風の効

定のプロット法を用いてプロットし、この点的な着雪しやすさの量的評価が可能となり、果を加味する必要があり、地上降水強度がPの並びに適合する傾向線を描いてζれを延送配電線の設計荷重の合理的設計ができる（g／c斑3・秒）、降雪片の落下速度Vs（c鶏／長する。後者では、分布がある方則にしたようになりつつある。

秒）、電線の軸に直角な成分をV．とすると、がうとして、理論計算により、再現期間値

P。蕊P禰ξアを求める。

これを蒼雪有効降水量と呼ぶ。

3略一3雪害防止という量が有効で、これを着雪発生気温条

着雪量がどのような分布に適合するのか件が継続する間について、積算したものを、については、今のところ定説はない。そこ

着雪有効衝突降水量と名づけている。

で各種の分布への適合度を調べ、Fisber−

重視し、多くの研究をおこなってきたが、Tipetの1型（Gu鵜bel）分布を用いること

昭和55年12月の仙台・郡山地区、および56を提案している。

年1月の富山市周辺の大雪害を契機に、電W．着雪モデル

当所では、これまでも送配電線の雪害を着雪量を求めるためには、この着雪有効

なお、着雪の極値分布は、特に大平洋岸

気事業連合会から5項目の研究課題の研究

衝突降水量と着雪量との関係を知る必要がの場合、標準偏差の方が平均値より大きいの依頼を受け、雪害対策プロジェクト・ある。着雪有効衝突降水量の全部が着雪とような性質を有しており、標準誤差がいちチームを編成し、またこの研究を全国の関なるなら、理論的に着雪量を求めるのは容じるしく大きいので、値の解釈が困難なと係官庁、学識経験者、電力全社、および関易であるが、実際には、特に強風下の湿型

ころがら、低気圧の経路・速度による新し係メーカの総力を結集して推進するために、の着雪では、発達の初期に降雪が融けて水い方法を検討申である。

架空電線路雪害対策研究推進委員会を発足

滴となって滴下したり、電線への付着力が小さいため、落下したり、風で吹き飛ばささせ、4奪にわたる研究プロジェクトを組

VL気象値推定法れることによる損失（初期損失）、や発達途

前に述べたように、送電線路の経過ルー

申でも脱落したり、水分が吹き飛ばされるトの大部分は、気象データの得られていなことによる損失（途中損失）がある。

いところであり、また着雪量はかなり局地

んで、研究を進めている。本節では、その概要について略述するb

L着雪観測体制の強化

これらの量は、風速や気温の関係で、し的に異なる性格を有しているので、ルート

かも、ある統計的な量であろうが、現在のに沿っての着雪量を推定するのには、各地

1。

電線着雪量の推定

ところ、これらの効果は、十分に解明され点の着雪量に関係する気象値乱すなわち、

2．

送。配電線の難着雪対策の効果の検証ているとは言い難く、理論にもとつくモデ

気温、降水量、風向、風速などを推定する

3．着雪時のアンバランス荷重

ルを作ることは不可能な段階にある。そこ方法が必要となる。

では、実際の着雪に関する信頼性あるデー

で、今のところ、着雪発達を理想化した筒

最近、気象庁は気象官署に加えて、多くの雪モデルを用い、これと実際に観測された

AMeDAS（Automatic

着雪量との関係から、着雪率（α）を求めて、Daもa

これを使う方法を用いることとしている。

5つの研究課題のうちの3つ、ずなわち

タがぜひ必要である。

Me七eorological

最近、特に難着雪電線の開発などには、

Acquisi樋。捻Sys胎m）を配置して人工着雪実験が多く用いられているが、ここれらの観測をおこない毎時記録している。

のような装置で自然着雪におけるような多理想化された着雪モデルは、着雪が常にそこで気象官署とAMeDASの記録を集

様な着雪を忠実に再現することはできない

電線の中心線を軸とした円筒状に発達する

め、相関解析により、気象官署の記録から、からである。他方、電線の着雪は、1地点と考えたもので、衝突し捕捉された雪片は、任意の地点の気象値を推定する手法の開発毎にみると極めて希な現象で、当所が何ケ直ちに着雪全体に配分され、外径を一様にをおこないつつある。

所かに観測設備を設けて観測体制を布いて

電研レビューNO．7騰53

も、そこで得られる有効なデータは、微々

図3−5−3

人工着雪設備たるものに過ぎない。そこで、全国の電力
会社他の共同体制のもとに、観測体制を布雌饗／鰻くこととしたものである。

囁論調騨脚

なお、この必要性は以前から指摘され、各社でデータが得られた場合は、当所に送付され、かなりのデータが集っているが、さらにその体制を強化したものである。

このような観測に当って、実線路を用いるのが良いが、着雪の正確な計測が困難であるし、また振れ特性から考えて試験線を架設するにしても長径間が必要である。

そこで、短径間の線路で、長径間の現象を模擬するため、振れやすさを自由に調整することを考え、その金異の開発をおこな、盟った。この金具はスプリングを用い、径間長5m（とりつけ金具を含めて）の試験線

また、同じ条件下に風に対する相対角をする可能性がある。そこで線路の建設、保で、任意の径聞長の状態を模擬iするように変えて着雪量を測定すれば、アンバランス

守作業、その他の外力に対する挙動などを設計できる。さらに着雪重量を電気量とし荷重についての有力な情報が得られる。

詳細に調べ、このような機構の異備すべきて自動的に観測できるようにしている。これ

なお、一度地上に降り積った積雪と自然らに基づく装置は、東京電力㈱石打発電所の降雪では性質が異なるので、自然降雪を構内で試用中である。

使用して実験し得るように、装置を改良す

以上の実線路、試験線、サンプラーでのることも計画中である。

データは電算機により統計処理するとともに、データ・バンクとして保存を予定している。

く必要がある。

曳
以上の研究には、各方面の現場知識を必要とするので、電力会社他の共周研究を必要とする。また、多くのケースについてチ

皿．連鎖倒壌防止対策
電線に大きな着雪が発生し、張力が増した条件で隣接鉄塔に損傷が発生し、片側径

H．人工着雪装置による研究

条件を見定めてから、アイデアを考えてゆェックする必要があるので、特に雪害に対して、鉄塔の実存耐力を計算するための、電算機のプログラムを開発中である。

間の電線張力が急激に減少すると鉄塔には自然の大きな着雪は希な現象であるので、大きな不平均張力が加わることとなり、連研究を補完する目的で、東京電力㈱石打発

鎖的に鉄塔に損傷が発生する恐れがある。

電所構内にいつでも実験できる人工着雪設

事実、雪害における鉄塔の被害を調べる

雪害による鉄塔の損傷を小規模に局限す

W．動的荷重に対する鉄塔の応答と、約半数が連鎖倒壊であり、もし、これるのには、スリート・ジャンプ、断線、隣

この設備は、雪の一定量を一定時間おきが防止でぎれば復旧は、かなり容易となる

接鉄塔の倒壊などの場合に鉄塔に加わる動に投入する装置、雪を加熱して水分を増すことが期待できる。このような連鎖倒壊の的荷重と、それに対する鉄塔の応答を知る

装置、雪を粉砕して、風洞中に送り込む装防止対策として、フランスでは、大きな不ことが必要である。

置、送風装置、および模擬電線から成り、平均張力が加わったとき、懸垂クランプ内

幸いに、UHV赤城試験線の動的挙動の積雪を用いて、模擬的に着雪を発生させるで電線がスリップして不平均張力を緩和す研究を通して、鉄塔の地震・風荷重などにのに使用するものである。この写真を図3−るスリップ・クランプが、またユ部の国で対する応答の数学モデルが開発され、荷重5−3に示す。

は、アームがスウィングしたり、曲ったりの特性が明らかになれば、鉄塔各部の応答する機構が用いられている。

は推定できる。そこで、現在雪害時に鉄塔備を設置し、実験を開始した。

これを使用すれば、難着雪化の効果および機構が検証でき、この結果を通してさら

しかし、このような機構を活用することに加わる動的荷重の情報の収集をおこないに効果のある対策が開発されるものと期待

は、雪害による鉄塔の損傷は防止できてつつあり、これの評価から、研究を進めるされる。

も、他の原因で作用し、線路の事故を多くことを計画しつつある。

54

鵬

嗣要
電力技術研究所

都市における、電力需要の増大に対処するために、地中送電用命カケーブルの送電容量増大、絶縁性能など信頼性の向上がのぞまれている。

当所では、このような趨勢に鑑み、王．XLPE（架橋ポリエチレン）ケーブルの絶縁劣化とその送配物部地中送電研究室

室長

旨

深川裕正

事故を予知する方法の開発に努力している。

超高圧OFケーブルの分野では、送電損失が少なく、コンパクトなケーブルが必要となって来ているので、絶縁体での損失が小さく、厚さが薄くできる材料が必要で、当所ではその開発の可能性をさぐるとともに、ラミネート絶縁判定法

紙に注目し、実用性の可能性をさぐってきた。その結果、

2．

ラミネート絶縁OFケーブルの絶縁性能

初期特性は満足いくものがあるものの、長期絶縁性能は

3．

地中ケーブルの送電容量向上

未解明であることが分り、その中心的問題であるラミネ

4．

管路気中送電用ガスの絶縁特性と放電の関係

ート紙の絶縁油中での膨潤現象や、それによるケーブル半などについて精力的に研究を行っている。

XLPEケーブルは、OFケーブルと比べ、取扱いが容易

径方向細流抵抗を解明した。

一方、電力会社と共同で、275kV

であり、油糧のような付属装置も不要でしかも、絶縁性能500kVが優れているところがら、これまでかなりの実績を有して能の検証を行っている。

いるが、使用開始後10年程度経過して、絶縁破壊した海底XLPEケーブルの中から水トリーが発見された。

OFケーブルおよびOFケーブルの長期課通電試験を行い、長期絶縁性

275kVケーブルはすでに1年半の課電試験を終了し、現在500kVケーブルの試験を実施している。

当所は周時期に実験室で同様の現象をみつけ、水トリー

地中ケーブルの送電容量向上のためには、発生熱の低減

が絶縁性能を著しく低下させることを明らかにした。そのや熱放散の改善も必要で前者に関し、素線それぞれに絶縁

結果、加速劣化試験法を提案している。さらにこの方法を新をほどこす方式をとると導体による発生熱は低減し、10％

しい製造法、3層押出法により製造したケーブルに適用し、程度容量増大が期待出来ることを明らかにした。

電圧一寿命特性を明らかにし、劣化判定法を確立するとと一方、後者については、川砂に変わる熱放散特性の良い

もに、乾式架橋方式によるケーブルは、水トリー劣化が比埋めもどし土壌を開発し、熱伝導シミュレータにより改良

較的起りにくいことを実証した。

土壌の適切な適用範囲を明らかにした。さらに熱供給導管

一方、超高圧級になると、絶縁厚の断滅、運転ストレスと電力ケーブルの熱干渉を低減するため、それに用いる熱しの増大が要求されるため、電気トリー劣化が問題になる事

ゃへい板、改良土壌、ハンドホール、ヒートパイプなどのを予見して、電気トリーの発生・進展機構を考察すると共熱影響防止対策の指針を作成した。

に、コンピュータを用いた新たな計測手法を用いて劣化や管路気中送電に関しては、SF6ガス、スペーサ（支持用
固体絶縁物）、混合ガスの絶縁特性の研究を行ってきたが、特に最近の検討結果として、

1．新ガス、混合ガスの絶縁特性
2．SF6ガスの放電電圧と放電時間の特性
3．局所放電の絶縁特性に及ぼす影響などの結果を得ている。

以下にこれらの課題について研究の成果を概説する。艦電研レビュー・NO．7騨55

4

2XLPEケーブルの劣化とその判定法

担当●電力技術研究所

送配電弧地中送電研究室室長

深川裕正

方式より、乾式架橋方式がよいことを立証

数倍から、数十倍の高周波電圧（定格電圧した。その結果、含有水分量は低減され、と同じ）を印加して破壊寿命を求める方法

XLPEケーブルは実用化後20数年を経水トリーは激減したが、逆にボウタイ煙水である。

過し、使用電圧は当初の3．3kV級から275kV

トリーが発生していることが明らかになっ級まで広がっている。1970年代に海底ケーブた（表4−2−1）。

4−2−1はじめに

電圧加速性に対する等価性は、今のところ、低電界強度のデータが少ないため明確

ル（配電用）などに発見された水トリーは世

このボウタイ配水トリーの有害性についではないが、モデル試料の実験では、高電界的な大問題となり、当所では、その発生ては、未だ結論が得られていないが異物や界強度領域で水トリーの成長に電圧依存性

機構、劣化現象および劣化判定方法を鋭意

ボイドを核として発生するため、これが半がないという結果が得られており、印加電

検討してきた。

導電層近傍に接触すると、水トリーに発展

圧は定格電圧の3〜4倍程度が限界と考え

絶縁耐力を低下するおそれがある。

られる。

XLPEケーブルを超高圧に利用するた
めには、電気トリーによる絶縁破壊に、これまでより一層注目しなければならないと考えられ、その抑止法に関連する研究を行ってきた。

XLPEケーブルの
4一2−2水トリー劣化

一方、周波数加速性については、5〜6

II．

XLPEケーブルの加速劣化試験法

kHz程度が劣化の等価性の限界と考えられ

XLPEケーブルの水トリー劣化の加速ており、あまり低周波だと試験時間が長く劣化試験として次の2つの方法をとりあげなり、加速試験の意味がなくなるので、実た。

用上からは1〜3kHzが最適周波数である

1，電圧加速劣化と考えられる。

2．

周波数加速劣化

加速劣化試験は、実用状態を想定して種1．XLPEケーブルの水トリー発生状況

両者の関連性は図4−2−2に示すV−t特性々の条件下で行われる必要があるが、浸水

水トリーは、その形状から単に水トリーから明らかである。即ち前者は高電界強度

条件については、導体内浸水が最も過酷でと呼ぶものとボウタイ真水トリーに分類さでの破壊寿命を低電界の使用電界強度側にある。又、温度条件は高温になるほど過酷れる。

外挿して破壊寿命を求める方法であり、後

となる。

1．

者の方法は、水トリーの成長に周波数加速

なお周波数加速法では水の含有条件を整性が成立することを利用して、商用周波のえるために前処理（80〜90℃温水中に2〜

水トリー

内外半導電層から絶縁体内へ出ている水トリー
2．

ボウタイ状水トリー

表4−2−1各種半導電層の方式と水トリー発生状況

絶縁体内のボイドや異物から蝶ネクタイのように両側に出ている水トリー

水トリー

ボウタイ状水トリー

水トリーの発生は、

1．水の存在2．

電極界面および絶縁体内の不整が原因していることを明らかにしたが、半

T

−

T

タ

イ

プ

山導外から出る

あまり出ない

E

−

T

タ

イ

プ

主に外導から出る出る

E−Eタイプ（水蒸気）

不整があれば出る

比較的少い

ほとんど出ない

小さいものが見られる

導電層と絶縁体の界面がスムースで水を含

〃

（乾

式）

まない特性のものが良いと結論できる。また、水分含有の観点から製造時に水を使用しない方法が望ましく、従来の水蒸気架橋

56

T−T
E−T

内外半導電層ともテープ巻
内：押出、 外：テープ巻

E−E：内外とも押出図4−2−1

3日間浸漬）が必要である。

水トリー

水トリーの例

7

皿鶴擁一回露ブルの加速劣化試験などから、XLPEケーブルの絶縁劣化を判定する暫定的な基準を求めた。それを表4−2−2に示す。今後は、電力会社が実布設ケーブルで得たデータをあわせて、二層合理的なものにしていくことが
望まれる。

難

IV．水トリー劣化防止法
一般に、水トリーを防止するには1．できるだけ水をケーブル内に浸水させないように遮水構造とする
水トリー

2．水が浸入してきても水トリーを発生しない様に絶縁体を改良する

曲

3．電極不整をなくすなどの方策が考えられる。

1．の方策としては、鉛やアルミ被を用い・凝ト滝てしゃ水にすることも考えられるが、超高圧以外では、XLPEケーブルのメリットを損う。

最近、金属膜をかさね巻きするラミネー
ト式しゃ水タイプが開発されている。

2．の方策として、ポリエチレンに水酸基をもつポリエーテルを数％ブレンドすれば、

水トリーの発生をかなり抑制出来ることを明らかにした。

ボウタイトリー

3．の方策として半導電層の材料として高表4−2−2XLPEケーブルの劣化判定基準値（暫定）

㌔
セ

、

q＼

づ

じf。

憲
判定項目

1

i判定基準

備
※1

（皇題詞「｝⊥．

※2

＿l

tanδ1
注：

．、

〆

…一一一一一¥一一一…

絶縁抵抗｝2×10一・以上1

（％）

考

5．0以下

常温で定格電圧における値●※1．絶縁抵抗値は、常温．で定格電圧と同じ値の直流電圧10分値※2．静電容量はシェーリング．ブ
リッジにより定格電圧におけるR3よりの計算値

3．運転に必要な絶縁耐力を2Eとする

電研レビューNO．7◎57導電率のカーボンブラックを選び、半導電止法を開発してきた。その結果をふまえ、

長時間tc、およびトリー進展時間tpが重要

層と絶縁体との界面を滑らかにすることを

X：LPEケーブルの電気トリー劣化を早期なパラメーターになり、ボイド半径raと考えた。実際に3．3kV級ケーブルを製作し、に発見できる技術を開発している。

印加電界Eexに大きく依存する。

1．ボイドからの電気トリー

までの時間tBは、

水中浸漬実験によりその有効性を実証した。

ボイドからの電気トリーによる絶縁破壊

なお、1、2、3の技術は併用が可能である。

XLPEケーブルの

4−2−3

電気トリー劣化XLPEケーブルの絶縁劣化形態のひと
つに、電気トリー劣化がある。樹枝状に広tr、tcおよびtpの和で絶縁体中のボイド内で、部分放電が発生表わされ、このtBがケーブルの耐用年数（約すると、ボイド内表面が劣化する。劣化が30年）より長くなるボイドの半径を計算し進むとボイド内表面に微小な凹み（ピット）た結果、例えば10kV／mmのような高い電が形成され、やがて電気トリーへと発展し、界設計をするときには、ボイドの許容限界

絶縁破壊に至る。

値の大きさは、従来のパッシュン則から考がるこの発生原因は絶縁体中のボイドや異また、ボイドからの電気トリー劣化機構

物、あるいは電極との界面不整である。当は、図4−2−3に示すプロセスを経て絶縁破所では、このような電気トリーによる絶縁壊に至ると考えているが、このプロセスで体の劣化機構を解明すると共に、その抑は部分放電開始遅れ時間tr、臨界ピット成

えられる値よりも大きくなることが分った。

1工．半導電層突起からの電気トリー

XLPEケーブルに電極不整があると、電気トリーが発生するが、この現象に関し、

図4−2−2XLPEケーブルの水トリー劣化V−t特性

次のことを明らかにした。

1．初期電気トリーの長さは、5〜20μm

電圧加速法程度でありこの大きさは電荷が注入される距離に対応していると考えられる

2．印加電圧Vと電気トリー発生までの課

破

電時間tの関係は、従来からいわれてい壊るVht＝一定の関係を示さず、電気トリ
電一発生に対する印加電圧のしきい値の存

定格電圧領域圧在が示唆された
3．電気トリーが発生する前に0．3〜0．4pc

微弱パルスが発生し、それは必ず正パル

スで始まる。大きさが1〜3pcに増加す

周波数加速法実
瀬4−2−3

ると、長さ20〜50μmの電気トリーが発二ボイドからの電気トリー発生モデル機構

ボ

イ

ド

ボイド表面

に

課

発生した電気トリー（写真）電一一 舶ｪ放電開始遅れ時間

ミ↓
＼ざ

時

．箋藝

魔

謝

鳥

緬

C撒，、＼い部分放電の発生
一ピット成長時間国

ピット

無擬

9、・．

ｿ

藍

ピ

ッ

ト

の

成

長

←一ピット先端に電界集中

トリーの発生・進展

女・

＼

、寸、

←トリー

トリー進展・寺問圃
」．三58

図4・2−4

電子注入・抽出によるトリー発生機構モデル↑

嘔下露ム＝・一

1

①

隈

1

①

1
1

1

㊥

㊥

1

！

I

↑

肉

1

①
11

㊥

e

⊃
⊥
1

①

爾

1

島

忠

！

M・宴

㊥

細瀞
・ミ

…干

く

丁
丁
H・島

㊥

㊥

。「＼

隠幽静
＞
1ト

①

ll

①

ム

罎

颪

㊥

㊥

M・冥
1

鯉絶

㊥
。「＼

＞
1ト

①
駆
避

H・・く

①

囲

㊥

㊥

細

N・…H

鯉澤

①

K

。「＼

麺

＞
1ト

ム

ミ
。く

①

①

1
1

罧製燕姿

釧二

ム

融狽

図

押

H・・＜

圏

舳因

一一L＿一一．

團

［

間

ミ

ζ巽

電研レビューNO。7◎59

生する

4．

レンに20％以下の高密度ポリエチレンをブ

この電気トリー発生時の微弱パルス信

レンドして、交流電圧に対する耐電気トリ号の大きさと発生状況から、図4−2−4にー劣化性能を改良できることを確認した。

示すトリー発生機構モデルを提案したのである。

従来からの部分放電特性量は、最大放電

電荷qmaxや平均放電電流Iqであるが、また、電気トリーの発生は絶縁材料中のこれでは電気トリー劣化の進行状態を充分

電荷の移動形態に大きく依存するので、そに把握できなかった。そこでこのコンピュ

従来から、電気トリー発生に対して重要の考えに従いポリエチレンに有極性高分子

ータ計測を用いてφ一q分布特性を導き、こなパラメーターは、突起先端部の電界であをブレンドして、空間電荷効果を抑制し、れが電気トリー劣化検出に有効であること

ると言われていた。

衝撃電圧に対する耐電気トリー劣化性能がを見い出した。

しかしこれらの結果より先端から20μm

向上することを確認した。

程度の範囲の平均電界の方がより重要であIV．

ると考える。

このφ一q分布のパターンを歪度という統計量で表わし、この量が電気トリー劣化の部分放電検出による事故予知技術の開発

進行とともに変化することを明らかにした。

部分放電によって生ずるパルス信号には

図4−2−5に電気トリー劣化の進行にともな．多くの情報が含まれている。当所では、こう正および負パルス分布の歪度の変化を示

れらの情報を総合的に把握するために、コ

すが、絶縁破壊に近い時間領域では、正負止するためには、4−2−1で述べたようにそンピュータ計測システムを開発した。

のパルス分布の歪度がともに負の値を示すの発生の起点となる絶縁体中のボイド、異このシステムは、従来の計測手法では、ことを見い出した。

物あるいは半導電層不整を低減することの不可能であったパルス波高値分布特性（q−n以上の結果から、部分放電を検出し、φ一qほかに絶縁材料を改良し、耐トリー劣化性

分布特性）、印加電圧の位相角に対する平均分布特性を測定し、その歪度を監視すれば能を向上する方法がある。

パルス波高値分布特性（φ一q分布特性）、お電気トリー劣化による絶縁破壊の予知が出

ポリエチレンの結晶化度を高くすると、よび印加電圧の印加位相角に対するパルス来ると考えられる。この方法を実布設ケー

耐電気トリー劣化性能が向上する。この原

発生頻度分布特性（φ一n分布特性）などの新

ブルに適用すべく現在、技術開発を行って理を利用してXLPEケーブル用ポリエチ

しい特性量を迅速に求めることが出来るもいる。

皿．電気トリー劣化とその防止法
X：LPEケーブルの電気トリー劣化を防図4−2−5○φ一q分布パターンの背高時間変化
0

10

20

30

40

50

60

70

80

1．0

課電時間（hours）

K周

e
bO

魯
0．0

正パルス分布の歪面

負パルス分布の歪度
一1．060昭ラミネート紙絶縁担当●電力技術研究所

送配電部地中送電研究室室長

共同で275、500kV級ケーブルの長期課通電

ブルに利用される状況にある。

4−3−1はじめに

深川裕正

当所ではこれを先どりして絶縁紙の特性、

超高圧ケーブルでは絶縁体で発生する損

開発状況を調査して、問題点の摘出を行う

失を低減するため、従来のクラフト紙に代わと共に、実用化の上で長期安定性の観点かり、プラスチックフイルムを用いたラミネら、膨潤現象およびそれによる絶縁性能へート紙が開発され、超高圧、超々高圧ケーの影響を基礎的に検：討し、また電力会社と試験を行って来た。得られた結果の概要を以下に記す。

4−3−2

ラミネート紙の諸特性

1．ラミネート紙の膨潤
図4−3−1

一般にプラスチックは絶縁油中に浸漬さ膨潤プロセスのモデル

れると膨潤、溶解が起る。したがって、こ
れらはプラスチックを用いるラミネート紙
によるOFケーブルでは大きな問題となる。

b

当所ではこの問題を解明するために、プラIII（

スチック単体としてPP（ポリプロピレン）

と

9

×
で

II

1

を用い、DDB（ドデシル・ベンゼン）油中

a

誓一k斜・

＼

に浸漬して、膨潤による厚さの変化を測定でしたところ、油の高分子中への拡散が主過0、「「（h。、，sf）

程であることが分った。それをもとに、図ab4−3−1に示す膨潤プロセスを考えた。すな

超音波照射しない場合

1〜5％

糸勺

膨潤温度に依存する

わち（1200C）

30％

領域1＝非晶質フィブリル間に液体が収着約7％（100。C）する。

約4％（80。C）

領域豆：結晶質を非晶化し、そのフィブリ

ポリプロピレンのフィプリル
●

●

●

●●●

領域皿：その温度で非晶化される結晶質がアルキルペンゼン分子

すべて非晶化され、飽和する。

●

髪き．
●

●●

●

●●

●

・，．●磁
●

●

●

●

●

●●●

ラミネート紙（PPLP）をDDBに浸漬した場合、約1kg／cm2の荷重で80℃では厚さ．

●●●●ま・・●●●●…●． 璽＝へ．

辱・㍉ ●

●

●

●

●

●

●

●
．

増加率は飽和値4％である。これはケーブ●

ルとして要求される値5％以下に入っており、PPを主体とするラミネート紙は膨潤の観点からはケーブル用絶縁体として使用

●

II

●

●轡ナ
●

1

ル間に液体分子が収着する。

IIIに耐えるものと考えられる。膨潤は超音波で加速することがみつかったびこれを用いると、早期に膨潤の飽和値を求めること

電研レビューNO．7◎61

表4−3−1

ラミネート紙の電気特性ラミネート絶縁紙

PPLP

ﾁ性項目
紙
i変

動

厚（mm）
係 数）

@

tanδ
（％）

≠煤@20kV／mm
交流@（kV／mm）

図4−3−2

破

0，178

0，200

i1．4％）

i1．5％）

2．67

2．64

20。C

0，066

O，155

50。C

0，057

0，077

80。C

0，059

0，063

100。C

0，071

0，071

常

ε

壊

強

度

PML

温

DDB中
CDP中

118

103

188

139

ミニモデルカーブルができ、短期に材料を評価する時に役立
つo
婁

3一

II．ラミネート紙の電気性能評価

セド｛

ン｛、へ @

d

500kV

、！

＝

OFケーブルに用いられるPP：LP

およびPMLについて、シート試料を用い、レ
τ ゆ

平板電極系で電気的性能を測定した。得られた結果は表4−3−1に示す通りであり、
500kV級ケーブルとしての目標性能（ε・tanδ

が0．19％以下、交流電圧破壊強度がクラフ

ホリ

．野鷲∫・

ト紙（80kV／㎜）の1．2倍）を十分満足していることを明らかにした。

次に直径20㎜φのステンレス棒にラミネ．き鵜鴬

ート紙を1皿巻いたミニモデルカーブル

ヲ喚（DDB含浸、図4−3−2）を恒温槽中で長期間加速劣化試験を行った。付加電圧は20kV

講i

である。

その結果、以下の事が明らかにされた。
1．

ラミネート紙の絶縁劣化に課電はほとんど寄与せず、温度が主たる要因である。
・，

避冠

欄嘆ξ∴ご

∫・ご概轟
．・

ｲト，9、

2．

ラミネート紙は膨潤するに伴い静電容量は減少する。これはεの小さいプラス

チックフィルムの厚さ増加か主な要因で
ある。

灘
騨撰
一躍

齢

醜・

3．

ラミネート紙は熱劣化するに伴い、ある期間をすぎるとtanδは増大しはじめる。これはクラフト紙の熱劣化に起因するものと考えられ、低損失紙の特性として注意が肝要である。

4．

62

ラミネート紙はクラフト紙同様、課電表4−3−2

長期試験実績

試

注：（1）電圧劣化係数n＝16適用（2）化学反応速度論E＝098eV適用

小評価・加速劣化

限界性能〔1〕

限界性能〔II〕

電圧220kV（1．38E）

220kV（1．38E）

250kV（1．57E）

一

丁績課四時

間

3，800時間

4，180時間

2，117時間

一

40年

43年

167年

250年相当950C連続105。C連続

一

3，600時間

2，007時間

17．3年

21．8年

39．1年相当

6

5

60年相当

蛛@目
課

電

電圧等価年数（1）ケーブル導体温度

常温〜95。C

qートサイクル

導体温度累績時間

一

温度等価年数（2）

一

熱

60回

伸

縮

による電気絶縁破壊強度の低下はほとん

図4−3−3

総実

績一

275kVOFケーブルの長期試験

ど認められないが、V−t特性からはnは30程度と考えられる。

5．PPLPではPPのDDBへの溶出は僅
少（0．05％）であるが、SIOLAPでは高温（120℃）にするとかなり溶出する。

6，膨潤に伴い、ラミネート紙の剥離強度は低下するので注意が肝要である。

ラミネート紙

4−3−3

絶縁OFケーブルの性能

ラミネート紙の膨潤および電気性能は、十分目標性能に入る事が明らかにされたが、ケーブルとして性能も検討しておくことが必要である。そこで、以下の2点を研究対象としている。

1．

膨潤に伴うケーブル半径方向
血流抵抗の増大現象

ラミネート紙が膨潤すると厚さが増し、ケーブルでは各絶縁直間が密着するため、

果ラミネート紙の膨潤が100時間程度で飽

第1ステップ：評価加速劣化

和したように、油流抵抗も飽和することが

第2

〃

第3

〃

わかり、その大きさも特に問題とはならな
いと考えられる。

れず、積層間で負圧になり、絶縁破壊する
要因にもなりかねない。

そこで、開発された各種ラミネート紙を用いて製造された、275kV級OFケーブルの油流抵抗の経時変化を実測した。その結

＝

〃

（∬）

の苛酷な条件下で行われ、最後の現地残存性能試験（定格の2β倍の電圧印加6時間）

半径方向の油流抵抗が増大し、負荷変動に伴う急激な温度変化の際、絶縁油が補給さ：限界性能検証（DOFケーブルの長期絶縁性能に耐え、昭和57年11月末に無事終了した。

当所は関西電力㈱の依頼により、武山試

絶縁性能の安定性は、通常tanδの変化

験研究センターで接続部を含む実規模ケーから判断されるが、試験前後のtanδは両ブルの長期試験を昭和56年から行ってきたケーブルとも安定しており（図4−3−4参照）、（図4−3−3参照）。

十分実用に供し得る性能を有していること

H．275kV

試験は表4−3−2に従いが確認された。

●

電研レビューNO．7063

図4−3−4

275kVラミネート紙絶縁OFケーブルのtanδ特性（PPLPケーブル）（PPLPケーブル）

電圧159kV

初

0．10

期

（

）
り
毎

！

剃

、

！

1

ノ
ノ

！

限界性能〔1〕開始時
騰ミ、

1

へ竃≒芝r

㌦・鋤晒＿＿！

1！

・。，滴・♂

限界性能〔II〕終了時

0．05

限界性能〔1〕終了時

0

20

40

60

120

100

80

導体温度Tc（CC）

限界性能〔II〕終了時（FEP／Cケーブル）

o．io

電圧159kV

初

期

！

遠

∠

、

碧
￡

鴨囁・恥㎎＿＿．＿＿一・一

ノ

1

ノ

ノ

7

0．05

限界性能〔1〕終了時

0

20

40

60

団体温度Tc（OC）

64

80

100

120

担当●電力技術研究所

送配電部地中送電研究室室長

1．従来から使用されている川砂に変わる

4−4−1はじめに

熱放散特性の良い改良土壌の開発

電力ケーブルは、架空送電線と比較して一回線当りの送電容量が小さいばかりでな

2．

その適切な適用範囲を検：討するために、

熱放散シミュレータの製作

深川裕正

ついては、既に「4−3」で述べたので、素線絶縁導体に関する研究について記す。

当所は1回線85万kWの275kVケーブルとして、素線絶縁した大導体（3，000㎡）高油圧

く、工事費用が著しく高価となるため、そ3．最近敷設実績が多くなってきた熱供給

パイプケーブルの交流抵抗低減効果の検の送電容量向上が大きなブレーク・スルー

導管と電力ケーブルの熱干渉の減少技術

討について中部電力㈱から研究依頼を受けとなる。その方策としては図4−4−1に示す

の開発

た。

様に種々の方法が考えられるが、当所では、この中から発生熱の低減、熱放散特性の改善について検討を加えた。前者の点からは
1．

ラミネート紙の適用に伴う誘電体損の低減
2．

素線絶縁導体による導体損の低減を検討し、後者の点からは、

図4一牛1

そこで、同一断面積を有する素線絶縁導を行ってきた。

4−4−2

電力ケーブル
発生熱低減法体と普通導体を用いて、交流実効抵抗を実測し、素線絶縁により、交流抵抗は15％程

電力ケーブル発生熱を低減するためには、度低減され（図4−4−2参照）送電容量は10％

誘電体損の少ないラミネート絶縁紙や交流程度増大出来ることを明らかにした。また

抵抗の小ざい素線絶縁導体を用いることが素線絶縁導体の交流抵抗の計算方法を提案考えられるがラミネート絶縁紙の適性性にした。

送電容量増大法

合理的絶縁設計法の確立
送電電圧

絶縁性能の

の上昇

向

上，

CVケーブルの超高圧化

合成無、半合成紙の開発
送電容量
増

発生損失の

大

減

少

極低温・超電導ケーブルの開発

導体サイズの大形化、素線絶縁技術の開発

許容電流

の増大

強制冷却技術の採用
熱放散特性
の

改

善

埋め戻レ土の改良

土壌固有熱抵抗の合理的評価法の確立
耐熱絶縁材料の開発
導体最高許容温度の上昇
導体温度モニタ法の開発

電研レビューNO．7灘65

4−4−31．改

熱放散特性の改善

良土壌

開発を行った。

土の熱放散特性は固有熱抵抗（熱伝導率

川砂などの粉粒体の固有熱抵抗を下げる

地中ケーブルから発生される熱は周囲土の逆数）が小さい程、熱放散特性が良好なためには、できるだけ密に充填する必要が

壌を介して地表面から大気へ放散されるの土となるが、川砂の場合、湿潤時の固有熱

あるが単一成分のみでは、いくら突固めエで、ケーブル周囲土壌の熱放散特性が送電

抵抗は、それほど小さくはないばかりか乾ネルギーを大きくしても限界があることか容量に与える影響は大きい。

燥時の固有熱抵抗は300〜400℃・cm／Wとら、粒径の異なる2〜3種の粉粒体を混合

従来、ケーブル周囲の埋めもどし土とし

湿潤時の4〜5倍になる。したがって川砂し、充墳特性を求めた。

ては施工性の面から川砂が主に用いられてが始あは湿潤していてもケーブルの発熱に最密充填を与える粒度分布は、粉体工学いる。当所では川砂の熱放散特性、特に地中より水分が移動し乾燥する。これがケーブで用いるtalbot指数n＝0．5になるときでケーブルにとって重大な問題となる熱暴走

ル温度上昇をもたらし、さらに川砂や周囲あることを明らかにした。また粒度配合をに関連する水分移動現象を明らかにすると土の乾燥化を引き起すような、いわゆる熱した各種の土の間隙比と、固有熱抵抗の関共に、熱放散特性の優れた改良土壌の開発

暴走を起すことが考えられる。

係は、当所が提案した理論式とよく一致しを行い、またこれを適用した時の効果をア
ナログシミュレータを用いて解析した。

図牛4−2

このような川砂の欠点を解消するためにており、間隙比の小さい配合が改良土とし乾燥時でも固有熱抵抗の小さい改良土壌のてすぐれていることがわかる（図4−4−3参素線絶縁導体の交流抵抗低減効果

A ：直流抵抗
2kA

B ：交流抵抗（パイプなし）

C
O．150

lkA

一一●

素線絶縁導体

一一一

：普通導体

一鴇響

1kA

「

−

i：｝』一

揩o皿

2kA
●ぢrヲ・一・μ声

導

．・＼＝

体
抵

＿●
●

0．100

●

1kA
2kA

抗

ノ

B

1μΩ／cm）

●

…ン幽
●

／二

1●
0．050

10

20

30

40

50

導体温度（。C）

66

60

70

80

クラックができやすい）した（図4−4−4）。

照）。

II．アナログシミュレータの製作

また、3次元問題としては、熱供給導管

上記のことより土壌の熱放散特性の評価

地中ケ7ブルの温度上昇、特に複雑な温とケーブルが交叉した場合のヒートパイプに必要な主な測定項目としては

度場の解析のためにアナログ・シミュレー

による熱影響防止対策の解析を行い、防止

1．

固有熱抵抗の含水量特性

タを製作した。

対策の設計法に資した。

2．

熱拡散率の含水量特性

3．

密度、含水量、粒度分布などの物理特性

本シミュレータは、熱伝導場を電気抵抗

皿．熱放散特性評価法

回路網で表わすものであり、簡便に2次元があげられる。

土壌の熱放散特性の評価上、望ましいこおよび3次元の熱伝導問題を解くことがで

牛牛4難繊細男棄るとは、次のように言える。

きる。

1．

2次元問題の1例として、改良土壌の適粒度分布がよいこと（talbot指数で評

都市の地下には、電力ケーブルをはじめ

価）

用による等価土壌熱抵抗を求めたところ、

通信ケーブル、ガス管、水道管などが埋設

従来、提案されている推定式ではかなり大2．

きく見積ることが分りアナログ・シミコ．レ

3．保水性がよいことされているが、近年これに地域集中暖房用ータの結果によく合う新しい推定式を提案

4．粘土分が少ないこと（乾燥時に収縮しの熱供給導管（以下、熱水管と略称する）が

図4−4−3

乾燥密度が大きいこと

熱抵抗と間隙率の関係

400

理論曲線
①．

300

②・

（

＼
∈

8

①∫ll砂

ε

・③

bO

②砂鉄砂（海砂）
200
・④r

④・

③鉄精鉱＋川砂野④、④
縁

川砂＋鉄精鉱⑤・⑤レキ＋川砂⑥、⑥⑥・

レキ＋川砂＋鉄精鉱

100

緋
40
10

20

30

間

隔

率

40

ε（％）

電研レビューNO．7●67

加わり、平行または交叉して接近する場合が1、熱遮蔽板による防止対策

熱が一定として扱うのと異なっている。

この相違のみ留意すれば、熱影響は従来

熱水管と電力ケーブルの間に断熱性能の当所では、熱水管が電力ケーブルに接近の電力ケーブルの温度上昇または送電容量

優れた熱遮蔽板を挿入し、熱水管からの漏した場合の熱影響を検討すると共に、各種の計算法と同一の考え方で求めることができ

洩熱を抑えるものである。ただし、熱遮蔽の熱影響防止対策を考案した。各防止対策

る。一例を示すと、熱水温度200℃の熱水板は、ケーブルに対しても熱遮蔽効果があについては、実規模モデル実験およびディジ

管と電力ケーブルが1．5mの距離に設置さり、ケーブルの発生熱の放散を妨げ、逆にタル、アナログ・シミュレーションによりれると、電力ケーブルの送電容量は約20％低ケーブル温度上昇を招くおそれがあるので、効果および適用法を検討した。

減しなければならなくなる。

適用に当っての配慮が必要である。

多くなって来た。

特に、ケーブルが熱水管の下部を通過する場合には、逆効果になることが判明した。

豆．熱影響防止対策

1．熱水管による熱影響
熱水管は管内に最高200℃近い高温水を

電力ケーブルと熱水管が平行する場合に通し各需要先の熱交換器を介して熱を供給

は、離隔を比較的大きくとることが容易で、するものであり、通常、往復2条の管が平熱影響を小さくすることができる。

2．改良土壌による防止対策
改良土壌は前節で述べたように固有熱抵抗の小さい埋めもどし材であり、これを交行して埋設される。熱水管による熱影響は

しかし両者が交叉する場合、上下に離隔

叉部ケーブル周囲に埋めもどし熱放散を増管からの漏洩熱によるが、管内の熱水温度を大きくとることが困難であるため熱影響大し、ケーブルの温度上昇を抑制するもの

が一定とみなせるため、漏洩熱は周囲の温を防止し、電力ケーブルの送電容量を確保である。適用は管路両側に30〜50cm、長さ

度条件、媒質条件により変り熱影響の大きすることが必要となる。このことから主に方向数皿とすれば効果がある。

さも変化する。これは、通常電力ケーブル

交叉部を対象とし次の各防止対策の検討をの温度上昇を計算する場合には、その発生行った。

図4−4−4

また、熱遮蔽板と組合せて用いると効果は増大する。

改良土壌寸法と実効熱抵抗

鴨▼順7
60

↑

①

90

h露125mm
H＝150mm

h

gf

l

④

H

W寓変化

F−w−1
婁

55

＼
∈

ぐ

①：従来式
9・ff−gf＋（9・一gf）exp（一十）

：・製

？

匙

9

二

②

選

ご
葛

改良式
9・ff−gf＋（9・一gf）exp（一十×暑）

・｝

50

耀寺
総，．
−写、

醸

1欝・

罫

シミュレータ

鰍

嬬

45

．一一

鞠薦

②

40

100

200

300

欄繭幽贈幽幽醐幽働醐鱒幽圏幽幽i踏i歯蹴』竺ml幽醐醐陰68心図4−4−5に改良土壌＋熱遮蔽板、ハンドで大量の熱を比較的小さいパイプで、温度

3．ハンド・ホールによる防止対策

ホールおよびヒートパイプによる防止対策

勾配なく輸送することができる。

熱水管と近接する部分のケーブルをハンのモデル実験結果の例を示した。いずれも

ド・ホール内に収納し、ハンド・ホール内

近接部のケーブルの温度上昇は数mのヒ

空気の自然対流または強制換気によって熱ートパイプをケーブルに沿わせて布設すれ影響を軽減するものである。比較的小容積

ばよく、送電容量は放熱部の設計によってのハンド・ホールでも効果はあるが、地下決定される。熱影響の大きい場合には、放埋設物の輻湊する箇所ではスペースの確保

熱部を強制冷却するなどの方策を考えるこ

熱影響の各防止対策はそれぞれ得失があが困難などの難点がある。

とで送電容量の確保が期待できる。なおヒ

るが、熱水管とケーブルの接近状況によっ

4．ヒート・パイプによる防止対策

ートパイプを土中で長期間使用した例がなても、適用の適、不適がある。実際の防止

ヒート・パイプは非凝縮性ガスを排気いので、長期性能の安定性や外傷防止、腐対策の選定に当っては、これらの要因の他、し、蒸発性液体を密閉パイプ内に封入した

食防止、ガスもれなどに配慮が必要であ

経済性も考慮して決定される（表4−4−1）。

ものであり、パイプ内ガスの潜熱移動の形

る。

図4−4−5

有効な対策であることがわかる。

皿．防止対策の選定手順

各種熱影響防止対策の効果（実規模モデル実験結果）①▲：ヒートパイプ②塵：改良土壌＋熱遮蔽板
無対策
100③●：ハンドボール
馳馳■鴫、嫡隔■D亀隔■・●剛吻●馳■亀亀自■■■陶■隔

To：17。C、

嫡咀馳■■闇陶9●rD●口●
、

熱影響なし

、

嘲■軸馳■駒剛■国幽幽■馳■●亀r馳）●口塵．軸噺軸軸；一一一一一一一＿
80

←

▲

①

合＿＿く≡≡≡≡≡≡＝芦馳一

●一●
●

．＿．イ

ケ
1

プ

60

ル

コンクリート

孟

表
面

ゆ
Pーブル

鷲：：

鶯

温
度

放熱部

qートパイフo
熱水管

改良土壌

（

○

Pーブル

∫

。C

熱遮蔽板

ハンドホール

Pーブル

〆

③

○

1

2

3

4

5

6

熱管交叉部からの水平距離（m）
電研レビューNO．7◎69

表4一牛1

各種熱しゃへい対策の概要

影

熱

響

な

策

対

無

し

遮

熱

蔽

板

ハ

ン

ドホール

1

i
↑110⊥↑100⊥

1
120

120

ﾎ策1概

トー150−1

¥64†

ｫ64⊥

圏

圏季→1281←

260

126

要

熱管2条

1

⊥
堕

ｽ1

一
@

●

●

@、●

●

@

熱遮蔽板gt＝700

ハンド

@ボール

z

z

↑

i
i

馨

〔W／cm・cct〕0．304

0，237

0，258

0，341

笙

（100％）

（78％）

（85％）

（112％）

345

360

414

一

●

▲

○熱遮蔽板の吸水防止対策が○埋設物輻湊箇所ではスペー〔A／cct〕390

．＿塾

施
工性

一

間

題

一

点

ス確保困難

必要

一

●電力が下になる場合は適用◆電力が浅い場合道路占用上
難

不可
1

改

良

土

壌

改良土壌＋熱遮蔽板

ゾ

対
策

一

ヒ

トパイプ

ノ

改良土壌

改良土壌

9＝60

9＝60

管

重

三

γ

210

概

圏
要

260

圏

圏
熱遮蔽板

ト120−1⊥

T

ヒ＿トパイプ5cmφ×2№煤≠V0030

多T

三重管gt＝3・100
厚さ2．5cm

馨

0，315

0，341

0304

0，255

笙

（104％）（112％）（100％）

（84％）

熱

398

414

390

358

●

●

●

●

○ヒートパイプ放熱部を高い●外傷防止、吸水防止等に配施工性〇十分な締め固めが必要
問題

慮が必要

位置にすること○外傷防止、長期性能維持に

点

配慮が必要
備考：

（電力条件）○管路15cmφ×4○ケーブル 66kV

70

CVτ．400mm2○ケーブル埋設深さ 138，166cm●土壌固有熱抵抗 9＝100。C・cm、細（熱管条件）○管内温水（往）125。C（復）100。C●基底温度 To＝250C◎管外径 35cmφ

◎埋設深さ

310cm

4
担当●電力技術研究所

5SF6ガス絶縁

系統絶縁部

次長

宅間

董

2．液化温度が単独ガスより低くなるは混合するガス単独の放電電圧、kはガス3．安価なガスを混合すると経済的であるの混合比（分圧比）、Cは混合ガスの組み合

SF6（六フッ化いおう）ガス絶縁は、わがといった利点があり、利用される可能性がせに依存する定数である。

国では地中送電の一種である管路気中送電ある。混合したときの絶縁耐力は、当所のよりも、ガス絶縁小型変電所あるいは開閉提案した次の式によって予測することがで装置（GIS）として急速に進展し、現在も発きる。

4−5−1はじめに展の一途をたどっている。

SF6ガスに短時間のインパルスが印加さk
Vm＝V2＋ k＋C（1−k） （VrV2）

当初では、SF6ガス、スペーサ（支持用

ここでVmは混合ガスの放電電圧、固体絶縁物）、混合ガスの絶縁特性に関して、

V1、

SF6ガスの放電々圧と放電時間の特性

4−5−3

れたとき、ギャップが放電する電圧と時間の関係は、V−t特性（放電電圧一時間特性）

V2

一一一

．一一

−一一一一一冒一一『一一一

多くの検討を行ってきたが、ここでは最近
昏

ゴー

／汀

帆・ジー∴一の二、三の検討結果を述べる。

一．一

@

『

1．
」

｝

ミ

4−5−2

7m「

新ガス、混合ガスの絶縁特性

単相SF6ガス絶縁線路（6相分）

現在ガス絶縁の絶縁媒体には、常にSF6．／／（六フッ労いおう）ガスが用いられているが、／より優れた絶縁性能を有するような新しい
ガスや混合ガスが、国内外で盛んに研究さ
れている。

＼

当所では、これらの研究の現状と見込み

＼

・こ

・尽ミミ＼

7m

を調査してとりまとめたが、結論は次のとおりである。

ｫ

一一．＿＿＿＿一＿＿＿一一一

．0．7m

1、

〆．

・＼

N獣

単独ガスの場合、同じガス圧で比較すると、SF6より絶縁耐力（放電電圧）が何倍も」ト＿び一→「＼、

高いガスは多数あるが、ほとんどは液化

．

、

＼

温度（沸点）が高いので、使用温度の低いと＼ころではSF6ガスに劣る。さらに安定性、有毒性、放電によって生成される分解生成物、価格など絶縁以外の特性を考慮すると、

SF6ガスが非常に優秀なため、単独ガスで代って使われるものは、当分無さそうであ

b

ハ

艦．噸

リ

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ド

■．．・

リリ

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．c

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事

ll：∵塾謡歯 ◎1：醤糟・・
．認
｛1獅
∫

証導葎∴∴

絶縁耐力が混合の比率（分圧比）に対して比例以上に高くなる

獣
弱

、●

の｛じ唱

一方、混合ガスは
1．

嚢∫ゴ1

．，・も・
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監」♪1

噺・

ロゆ

1・〉∵覧：㌧∴》1

◎

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∴1 2ご∵◆4齢 C；＿・∵〜・㌔

芝・∵∵｛ジ♪罫∵き曾ボ
こ・な．∵1、乏∵1贈》1・，
へ
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のの

、，

し

、

．絶縁用SF6ガス

¶

接地シース

禽

SF6ガス絶縁送電線路の概念図（500kV

2回線）

電研レビューNO．7導71

図4−5−1

SF6ガスV−t特性の2つのパターン（ばらつきの下側包絡線）

謎

謎

聾
1懸

導

礁、蟻

1勲，轟。
δ欝 ・二隅甑廠：懇「『『『藁：放電の、．．一漏．．1繭鵡蝋無鳳撚繍、楠扁繍駄福、．

と呼ばれ、絶縁協調の点から重要な問題である。

このような短時間の（急峻な）インパルス

は、変電所近くの送電線に落雷したとき、．．．，．愚．ざ」』．＝な繭，，，

ガス絶縁に使用される3〜4気圧のガスに交流の各サイクルでくり返される、接点圧力では、aのパターンは正極性インパル間の放電がシースへ移行し易いことで説明

ス、bのパターンは負極性インパルスの特される。しかし、発生する異常電圧は回路性である。

計算によって解析することができるが、後ガス絶縁断路器が開閉動作を行ったときな

従来、ガス絶縁機器の絶縁設計には、時者については、そのメカニズム、対地絶縁

どに発生するが、これらの電圧から、ガス間が長いとき、放電電圧の低いbのパター

特性低下の場合、ともよく分っていない。

絶縁機器を保護するには、機器のV−t特性ンが使用されている。ところが、1マイク

当所では、模擬ギャップを用いて、局所を把握しなければいけない。

ロ秒以下の時間領域では、正極性と負極性放電が接地された電極へ伸び出す条件と、また、機器を保護するためにSF6ガスのの放電電圧が逆転し、むしろ正極性の特性

その機構の検討を行った。

ギャップが用いられることがあるが、充を考える必要のあることが明らかになった。

分な保護能力があるかどうかは、やはり
V−t特性から判断される。

以上の点から、当所ではSF6ガスの基ガス中の放電が雷放電と同じように自分の
4−5−4

局所放電の
絶縁に及ぼす影響

本的なギャップについて、特にこれまで実

最近、ガス絶縁開閉装置（GIS）で断路器

測データのほとんど無かった1マイクロ秒が動作したときに、シース（接地した容器）

以下の短時間領域の特性を調べた。

に放電するという地絡事故が報告され、GIS

その結果、V−t特性は、電極の種類、ギャップの長さ、SF6ガスの圧力、印加電圧

その結果、接地電極に至るのは、SF6電界の力で伸びるためであり、そのため、絶縁距離を長くすることや、SF6ガスの圧力を高くすることは、有効な対策でないことを明らかにしている。

また、このような、自分で進展する放電の絶縁信頼の面と適当な試験法という面かが、発生するメカニズムについて、従来、ら問題になった。

局所放電針金説とストリーマ迷走説、の二の極性に依存して変るが、基本的には図4−

この現象は、定性的には、断路器が動作つがあったが、ストリーマ（前駆的な微小5−1に示したa、b二つのパターンになるしたとき、大きな異常電圧（サージ）を発生

放電路）を伴った局所放電の電界上昇が、ことが明らかになった。

することと、断路器の動作が完了するまで発生原因であることを提唱している。

72

○

輻

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x

1匙！

五噛、

羅察鱗

第5章配電系統●目次

執鞘紹介●（）内は担蟻所瀬不溝5−1要旨………………の…・・……………◆……75

久場
蕊谷

5−2絶縁設計と保護保安対策…一………………76

福留

5−2−3絶縁電線の断線事故と検出保護方式

5−2−4400V級配電方式の保護保安
5−3配電自動化一………………・……一・………80
5−3−1はじめに

5＋2僖号方式と適用システム
5−3−3総合自動化システムの構想
5−4配電計画管理・・………………・…………・…・83

5畷一1はじめに

5＋2高圧配電線の設備管理・設備形成機
械化システム
5男実証試験………………・……………・……・一85
5−5−1はじめに

5−5−2各種実証試験の概要と結果

74

渥：電力技術研究断

送配電部配電研究察室長（5−2−1、5−2−3〜4、5−3編集撮嶺、5−3−1〜2、5崎全部、5−5全部）

5−2−1はじめに

5−2−2配電線耐雷絶縁設計

英治：電力技術礒究所 送配霜部次長（5−D
弘：電力技術研究所 系統絶縁部系統絶縁研究蜜室長（ひ2編集撹当、ひ2−1〜2）

有賀保央：電力技術研究所

送醍電部配電研究室（5−3−3）

5縢1要電力技術研究所

電力流通設備の末端に位置し、需要家に直結する配電系
統は、設備の規模こそ小さいが、擁する数は莫大である。

これら配電設備は、面的に拡がった需要負荷に供給するため、種々の供給地域の環境条件を考慮した設計が行われ、高信頼度供給のための数々の技術開発が必要である。

送配電部次長旨
久場英治

1．任意に配電系統を構成できる
2．新規設備などの実用性を実証する試験ができる
点を大きな特徴とするものである。

これまで、22kV並びに33kV昇圧に伴う技術として、この設備を主体として研究を進め数多くの成果が得られ、配電

わが国の配電々圧は、高圧系統が6．6kV、低圧系統が近代化に大いに貢献してきたが、その概要を以下に述べる。

100／200Vを主体としていたが、電力需要の増大に伴い、絶縁設計については、誘導雷に対する架空地線の効果に郡部地域の一部長距離配電線の電圧降下改善対策、過密化検討を加え、合理的な絶縁設計手法の確立に寄与した。

都市地域の供給容量増大対策の抜本的打開策として20kV

さらに、絶縁電線の断線事故については、アーク溶断機

級配電々圧が導入されるようになり、また、家電機器の大構を解明し、耐アーク性能の向上の指針を与え、断線検出型化や需要家消費電力の増大、さらには20kV級配電の導入

方式についても、負荷側並びに電源端検出について性能をによる電圧系列の簡素化などの理由により、低圧電圧の検討した。

400V級保護保安方式については、実運用状態を想定した

400V級昇圧に関心が高まっている。
これら新しい電圧への昇圧に関しては、配電としての特実証研究を進め、現用漏電しゃ断器の信頼性を明らかにし、有な性格を踏えた絶縁設計、保護方式、高調波対策、ある対地200V級負荷機器、ならびに屋内配線の地絡・短絡事

いは新器材開発などの諸課題を解決しなければならない。

故時様相を解明し、その保護対策について検討を行った。

一方、配電系統の信頼度向上のためには事故防止技術の配電自動化については、音声周波電圧信号方式として、開発が必要である。特に、雷害事故低減対策、あるいは絶負荷集中制御規模拡大に対処し得る効率的経済的な、リッ縁電線断線防止対策は重要な課題である。

プルコントロール方式による特高系統への注入方式が実用

当所では、これらの諸問題を解決するため、理論的解析は

もとより実験用配電線を昭和44年9月に建設し実規模大の諸実験ができるようにした（赤城試験センター）。

これは、22kVと33kV、低圧側420

Vの配電線として、総計約20k澱に及ぶ架空と地中の配電線路、並びに⑳個所の需的に有利となることを明らかにし、進相コンデンサを利用した実用的方式を提案した。

さらに、音声周波電流信号方式として、線路開閉装置の状態監視、あるいは配電線の端末情報（電圧、電流など）を収集するための方式の開発を進めた。

要家設備（負荷）、さらに受電変電所、配電用変圧器、高電配電計画・管理については、業務の能率向上と設備運用

圧実験設備、低圧保安実験設備等により構成されており、の効率化をはかるため、業務の機械化が強く要請されておその特徴は、り、配電線の構成が複雑なため、シミュレーション解析が困難とされている高圧配電系統を主体として、設備形成・管理の機械化手法について検討を進め、電算機システムを開発してきた。

今後も引続き、配電系統における信頼性と輸送効率の向上をめざして研究活動を進めて行きたい。

懸電研レビューNO．7麟75

担当●電力技術研究所

系統絶縁部系統絶縁研究室室長

衆保安の確保に大きな効果をあげているが、

5−2−1はじめに三谷弘

まで普及させるためには、保護保安対策に

雷サージによるアーク溶断や応力腐食等について十分なる検討を行い、万全を期す必

配電系統は需要家に直結しているので、よる断線事故の発生が懸念されるので、適要がある。

その信頼性はサービス条件に大きな影響を切な対応策を確立することが必要である。

そこで、当所では、現用漏電しゃ断器の与える、よって事故発生を可能な限り防止

このため当所では、絶縁電線のアーク溶

信頼性を検証し、対地200V級負荷機i器なするとともに、万一の事故に対しては、的断特性と溶断機構の解明、耐アーク性能向らびに屋内配線器具の地絡・短絡事故時様

確に検出しゃ断して、機器の保護と公共保上対策の提案等を行うとともに、「配電線相を解明し、その保護対策について検討を安の確保をはかる必要がある。

近代化研究会」を組織して、断線事故防止行った。

配電線の絶縁レベルは、送電線に比べてと検出方式について全国大での検討を行っ低いため耐雷対策では直撃雷よりもむしろ、た。その後は、より確実で低コストの断線

誘導雷サージを主対象にしている。そのた

事故検出方式を確立するための研究を行っめ当所では下記の研究を行った。

ている。

1．架空地線による誘導雷サージの抑制の理論化
2．

抑制効果の実証

絶縁電線は、地絡・短絡事故の減少や公図562−15−2−2
1．

配電線踏越絶縁設計

架空地線の
誘導雷サージ抑制効果の検討

400V級配電方式は民生用電力需要の増

近年、配電線の耐雷性向上の一方策とし大、負荷機器の大容量化に伴って、省資源て、強雷地域では、架空地線の架設が普及

省エネルギーの観点から社会的経済的に大してきた。

きなメリットがあるが、これを一般家庭に当所では、架空地線の保護効果に関する

架空地線が1条の場合の誘導雷サージの抑制例

ヌ弓

企、
圧

！、

ク

ノ

ク

、

導体2
30cm

／／

導体1
100cm

璽

30Ω
（接地抵抗）＼／＿＿＿．＿：②の接地がない場合の①の誘導雷サージ：②を接地した場合の①の抑制された誘導雷サージ（案一町）

セ

o

76

：式による抑制された誘導雷サージ（計算値）／

効果的な設計指針を確立するため、実験的を導いた。

の同時観測が必要であるが、これまで皆無な検討を行って、理論式を導出するととも（i）架空地線が1条で1点のみで接地されに近かった。

った。

1．

当所では、55年度冬季から北陸電力㈱福

た場合に、自然雷により保護効果の実証検討を行

図5−2−1はこの結果を示したものである。

井火力発発所構内の高煙突（200m）への雷（ii）架空地線が2条以上存在し、また接地撃を対象に雷撃電流波形と配電線の誘導雷サージの同時観測を行い、現在までに、約点が多数ある場合

架空地線の効果に対する理論式の導出

20例の観測に成功している。

誘導雷サージに対する架空地線の効果は、

H．自然雷による実証検討

架空地線に流れる電流により相導体の誘導

電圧を電磁的に低減することであるが、次配電線の誘導雷対策を考える場合の雷撃の2つの場合について、誘導電圧の理論式の位置や誘導電流波形サージ進展方向など

1．観測設備の概要
観測用配電線路は発電所構内の海岸寄りに亘長820m、各柱間50mで地上高10mの
図5−2−2

模擬i配電線を設置した。

引き通し柱の装柱（2号柱、4号柱〜16号柱）装柱例は図5−2−2のように導体1と導体2との水平方向の両端距離は2．4m、架空地線としての導体3は導体1の真上に0．5m離れた位置にある。線路の両端は整合抵抗を挿入して無限長相当の線路を模擬した。
導体Nα3
kR−30
￨

2．

5？o

導体Nα2
kP−30

自然雷による誘導雷サージ波形

高煙突への雷撃電流波形と対応した誘導
尋o，

雷サージの波形は5例得られた。その特徴

kP−30

は次の3つのパターンに分けられる。
（i）負極性雷撃電流に対して正極性の誘導

雷サージ電圧

500（ii）正極性の電撃電流に対して、負極性のk←

誘導雷サージ電圧

→
福 共
井 同
火 火

日

本
海

力

側

？
号

で

下層の電荷がe極性であるのに対し、大地は㊦極性に帯電するから、大地から雷雲へ向ってリターンストロークが伸び、雲中の負

？
号
柱
で

は

北
側
）

N

導雷サージ電圧（i）は夏季雷に多くみられるもので雷雲の

力

煙
突
側

10000
，

柱

伍）正極性の雷撃電流に対して正極性の誘電荷を中和させるものと考えられる。
（ii｝は冬季雷に多くみられるもので、雷雲は南型中から正極性ストリーマが地上へ向って進展し、リターンストロークが大地から雷雲へ伸びて、雲中の正電荷を中和する。

㈹は雷雲中の正電荷が大地ヘリターンス
トロークとして伸びてくるものと考えられる。

G．し，鍵ノ翻照「
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脳鋤ゾ @
〆

D・・『

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〃！，雪

，畝甑

架空地線が、誘導雷サージをどの程度抑ワ

制するかを、配電線路1ルートで検討する

電研レビューNO．7077

表5−2−1

自然雷による架空地線のしゃへい効果の比較

実測波形

ﾔ

測

号

①

定

月

日

1980年12月29日11：39②〃

29日15：05

注：①〜⑤架空地線の接地がない場合

導体Nα1の誘導電圧
g 高 値 （V1）

導体Nα2の誘導電圧
g 高 値 （V2）

嶋×1・・％

十5．OkV十5．OkV

100．0

十

9．OkV

十8．OkV

112．5③

12月30日〜1月2日

十14．1kV

十14．4kV

97．9④

1981年1月2日16：58

十8．5kV

十8．1kV

104．9．十21．3kV

十23．2kV

91．8

⑤

〃

1月3日4：22

注：⑥〜⑧
⑥⑦⑧

架空地線の接地がある場合1981年2月11日1：53

十8．8kV十10．8kV

81．5@〃

2月11日1：55

¥

¥

7．OkV

W4．3

@〃

2月27日7：48¥11．OkV¥14．2kVV7．5

場合には、相導体を2条はり、1条は架空

5．9kV

電圧は、ほぼ等しいと考えられるので導体

地線に近づけ、1条は架空地線から離してNα1とNα2に発生する電圧の比はしゃへい設置し両者に発生する誘導雷サージ電圧の係数の比に等しく0．77となる。

差を比較すればよい。

表5−2−1は、導体Nα1と導体Nα2の誘導

電圧波高値を、同時測定したものについて

表5−2−1で示した⑥〜⑧の観測結果と比べると非常によく一致している。

皿．

アーク溶断機構の解明と耐アーク性能向上対策

これらの結果から、溶断時間は、電線のサイズだけでなく素線の構成や残留応力に依存することを明らかにした。

これらの結果から架空地線の効果がこのその結果にもとずいて、耐アーク性能が方式で検討可能であると考えており、今後

従来のものより10倍程度優れた改良型絶縁④〜⑤までは、架空地線の接地がない場

は、出来るだけ多くのデータを収集して、電線を開発した。

合で両者の比が92％〜113％の範囲である

有効な保護対策を早期に確立する予定であので両者ともほぼ同程度の誘導電圧波高値

る。

まとめたものである。

この電線は、図5−2−3のごとく、素線径を太くして、現用の19本から7本に素線数になっている。

を減らすとともに、残留応力を除去したス

架空地線があると、表5−2−1⑥〜⑧に示すように両者の比は78％〜84％で、明らか
じに架空地線の効果が現われている。

5−2−3

絶縁電線の断線事故と検出保護方式

1．アーク溶断特性の解明

ムースボディタイプとしたものである。

皿．アーク溶断と電源端断線検出方式

これまでの実験をもとに架空地線による絶縁電線は、雷撃などによって被覆が絶アーク溶断は、雷サージに起因して2線誘導雷サージのしゃへい効果を表わすしゃ

縁破壊したとき、電流アークが移動せず絶または3線にわたる短絡電流が流れるため

へい係数の式を導き、その式を使って、模擬縁破壊した個所に集中するため、裸電線にに発生するものである。現用の過電流リレ

配電線路の導体Nα1とNα2のしゃへい係数

比べると溶断時間はかなり短かくなる。

ーで、ほとんどの場合、断線事故の検出と回を求めるとそれぞれ0．59、0．77となる。

そこで、適切な断線事故防止対策と検出

路しゃ断ができることが判明したが、この方式を確立するために、次の特性を実験で場合でも素線切れあるいは電線落下の状態

在しない場合の59％、導体Nα2は、77％に求めた。

で再送電成功となり、その後の検出はでき

誘導電圧が抑制されることを示している。

1．線種、サイズの異なる各種絶縁電線のない。そこで、現用過電流リレーの整定と高煙突からの離隔距離は200mであるの

アーク電流の大きさと溶断時間との関係

しゃ断時間の見直しを行って、完全断線状

すなわち、導体Nα1では、架空地線の存に対し、導体No1とNα2の離隔距離は2。4mと小さいので、架空地線がない場合の誘導782．

溶断特性におよぼす各種要因、特に電線張力や素線構成と溶断時間との関係

態でしゃ断ずる方式と、溶断あるいは素線
切れ以前に事故除去する方式について検証

図5−2−3改良型絶縁電線の効果…．騨鰐レ甲断口

冠▼璽畔叩鴨『響f｝塑。野買塑櫻製撃牌駆

2．0

1．0

改良型。6轍
◎

0．5
0．4

溶

0．3

断

0．2

時
間

0．1

秒
）

従来型OC−60mm2
0．05
0．04
：ゆ

0．03

0．02

0．5

2

1．

3

4

5

㌃摂瓢嘱劉』、・』．』陰．

D、甑、乙魑軸卸も画戯耀轟謁隔翻戯鉱席，濫泓．；蝋』扁隔．紬細、臼躯を行い、目的通り動作することを確認した。

V．各種検出方式の性能検証
電力各社で開発。試作された以下のよう

路地絡保護指針」に規定されている条件を充分に満足しない。

な検出方式について、その性能を検証し、2．漏電しゃ断器と外箱の接地を共用する

実用化に向けての改良の指針を出した。

方式は、漏電しゃ断器の感度を適正な値的断線の場合には、変電所側のみで検出す1．

リアクトル開閉による検出方式（30mA）に選定すれば前記指針は一応達ることは難しい。そこで、このような断線

2．

零相電流変化値による検出方式

せられる。

事故を負荷側で検出する次の2方式を開発

3．各相負荷電流変化値による検出方式

IV．負荷側断線検出方式
応力腐食割れやその他の原因による機械

機器始動時の過渡電流、電流波形ひずみ

した。

5−2−4
1．

3．現用の各種漏電しゃ断器は、サージ、

400V級配電方式の保護保安に対する誤動作の有無など、その信頼性を確めた

パルス伝送方式による検出

断線事故時に負荷側に発生する零相電圧

400V級配電方式の保護保安方式を確立

4．対地200V級負荷機器ならびに屋内配を検出し、この電圧により、パルス信号するために、低圧保安実験設備を用い、実線器具の地絡、短絡事故時様相を解明し、を発生させて変電所に通報する方式

運用状態を想定した実証研究を進めている。

その保護対策について検討を行った。

2．

コンデンサ投入方式による検出同様に零相電圧を検出した後、コンデン．これまでに明らかになった主要点は次の通りである。

400V級配電に対する保護保安方式は、

サを対地間に投入して不平衡状態を拡大

1．漏電事故時に人体に流れる電流は電気

当然長期の信頼性が要求されるので、今後させ、変電所設置の現用地絡継電器によ

機器のフレームあるいは外箱の接地によとも実証を主に研究を続けて行く予定でありしゃ断ずる方式

り小さくするが、これ単独では「低圧電る。

○

電研レビューNO．7079

5ロ3配電自動化
担当●電力技術研究所

送配電部配電研究室室長

これらの個別システムは、技術的にも共5−3−1はじめに福留

渥を選定し、研究を進めてきた。

通するところが多いので、最終的にはこれ

具体的には、数多くの現場試験と理論解

配電系統は膨大な設備を擁し、需要家にらを統合して機能の向上をはかることによ析を通じて、配電線の信号伝送路としての

直接、接して電力を供給することから、設り、系統の最適運用、供給と消費の最適調特性を解明し、望ましい信号伝送のあり方

備運用の効率化と供給の高信頼度化に対し整を行うことのできる配電総合自動化シスを明らかにしてきた。

ては、格段の努力を要する。

テムが実現できることになる。

この結果、多くの自動化システムが電力配電自動化はこの課題にこたえ得る有力このような自動化システムのキーポイン

会社において導入されるようになり、そのなシステム技術であり、たとえば、温水器

トは、重要な情報をいかにして、正確にか事前検討や実証試験に協力することによっ

等の深夜電力負荷を一括制御する負荷集中

つ低コストで伝送するかという点にある。

て、実用化に貢献してきた。

制御、線路用開閉器の遠方監視制御、自動

このため当所では、我が国の国情に適し、

たとえば、変電所から需要家に情報伝送

検針、設備運用状況のオンライン情報収集

経済的にもすぐれた情報伝送方式として、を行う、いわゆる下り信号に対しては音声システム等がその一例である。

配電線を信号伝送路とした配電線搬送方式

周波電圧信号方式（リップルコントロール

表5−3−1
信

配電線搬送の代表的信号方式
号

方

伝

式

配電用変電所

送

経

路

適

高圧配電線

iリップルコントロール方式）

@ 〜

乱M装置

@

シ

ス

テ

ム

●負荷集中制御

柱上変圧器

音声周波電圧信号方式

用

受信装置
受信装置麺∋

需要家

恊?路用開閉器の遠方監視制御@（音声周波電流信号方式との組み合せ）
恷ｩ動検針、設備運用状況のオンライン情報収集@（音声周波電流信号方式、低圧線の信号方式と@ の組み合せ）●線路用開閉器の遠方監視制御@（音声周波電圧信号方式と組み合せ）

音声周波電流信号方式
i電流アンサーバック方式）
受信装置

恷ｩ動検針、設備運用状況のオンライン情報収集@（音声周波電圧信号方式、低圧線の信号方式と@ の組み合せ）〜

送信装置

低圧配電線の信号方式
i音周波信号方式@

またはパルス信号方式）

暗

@

80

●自動検針、設備運用状況のオンライン情報収集@（音声周波電圧信号方式、音声周波電流信号方

送受信機

■
送受信機

需要家

@

式との組み合せ）これらについて、当所の最近の成果を以方式）を確立し、これによる負荷集中制御が望ましい。

下に述べる。

システムは、既に受信器4万台の実積を有2．望ましい信号注入方式

するまでに到っている。

一方、需要家側から変電所に情報伝送をL蕨甥麗晃謁レ方式）

行う、いわゆる、上り信号に対しては、音特高系統の信号伝送特性は変電所に設置されている進相用コンデンサにより著しく

声周波電流信号方式（電流アンサーバック

この方式は、ヨーロッパで開発されたも低下するが、当所では性能のよいコンデン方式）を、また低圧配電線用として、高周波のであるが、当所では1965年頃から研究し

サ信号注入方式を開発した。この方式は、電流方式ならびにパルス信号方式をそれぞ

我が国の配電系統に適合する技術として完従来の方式に較べて、信号注入効率が2倍れ開発し、ほぼ実用化の目途を得た。

成させた。現在この方式は電気温水器など

程度、伝送速度が20倍程度向上し、かつ雑の深夜電力負荷の集中制御用として広く実音に強い信号方式（すなわち、周波数偏移用化されている。

パルスコード方式）が適用できる。また、これらを利用した開閉器の監視制御や自動検針システムは試験的に実施あるいは実

特に最近は、装置のスケールメリットと用化試験を実施中の状況にある。

既設の進相用コンデンサを有効に活用することができ、装置がコンパクトで済む。

以上のごとく、配電線搬送により、上り、制御可能範囲の拡大をねらって、上位系統

下りの2方向情報伝送が可能となり、総合の送電用変電所から1括制御できる、いわ自動化システム実現のための展望が開かれ

ゆる特高系統信号注入方式が注目を集めてた。しかし、特に上り信号については、配いる。このため、電線に含まれる雑音によって影響されない

実証試験設備」による研究を行い、望まし

この方式は高圧配電線の上り信号として情報伝送の品質と信頼性の改善、装置のコ

いシステムについて提案を行った。その要

当所が研究開発したものであり、∬．の下り

ンパクト化等、残された課題もあり、今後点は次の通りである。

用電圧信号方式と組み合せることによって、「特高系統負荷集中制御

1．

望ましい信号周波数の選定

信号電圧伝送比、雑音特性、所要の注入信号方式と適用システム

信号電力の大きさなどを総合判定すれば、配電線を信号伝送路とした2方向通信技
術の主なものを表5−3−1に示す。

図5−3−1（電流アンサーバック方式）

2方向通信が可能になり、適用範囲が大巾とも研究を継続して行く必要がある。

5−3−2

音声周波電流信号方式

H．

に拡大できる。図5−3−1は線路用開閉器の監視制御システムにこれを適用した一例である。

信号周波数としては50Hz系においては

このような電流アンサーバック方式に関200Hz以下、60Hz系においては240Hz以下

して、伝送特性、雑音特性の解明と情報伝区分開閉器の監視制御システム

（変

電

所）

u

一一一
塵

一一一

1

己電線

線路用開閉器

中継装置

制斎
1＝」

1

一噂

魯u御信号

監視信号
「一一一

1

制御電源変圧器@必要により高圧
i 結合器付とする

通信線

一「
o

）

○
子

局

（制御装置）

ロ

L一
一」（営業所など）電研レビューNO．7081

送の高速化の観点から検討を進めた結果、い受信方式、子局のコンパクト化など、研3．パルス信号方式の場合はパルス発生のほぼ実用化の目途を得ることができた。

究を進めている。

タイミングが重要であり、これを商用周波のoo附近に選定すれば、伝送信頼性の点で主なる結果は次の通りである。

皿．低圧配電線の信号方式極めて有利になるため、実用上充分な精度

たとえば自動検針を実施するに当っては、

1．望ましい信号周波数の選定
高圧配電線の信号電流伝送比（受信信号対象とする需要家数と情報量が膨大となる

電流／送信信号電流）と雑音特性、所要注

ため、データ伝送の信頼性はもちろんのこ

入信号電力の大きさなどを総合判断すると、と、子局送受信器の小型化とコストダウン

信号周波数は500Hz以下（60Hz系統では600が特に重要となる。

Hz以下）が望ましいが、奇数次高調波を避けた値が望ましい。

2．望ましいデータ伝送方式
配電自動化の機能を拡大していくには、

多種多量の情報を正確かつ高速に伝送するが得られる。

5−3−3

総合自動化システムの構想

これまでに述べた信号方式と各々の制御

そこで当所では、低圧配電線による情報機能を組み合せた総合自動化システムの構想

伝送に適した高周波信号方式ならびにパルス

図は、図5−3−2の通りであり、次の特徴を

信号方式を開発し、現在、電力会社と共同で有する。

自動検針実用化のための実証試験を進めて

1．温水器等の深夜電力負荷の集中制御のいる。

みでなく、区分開閉器の監視制御、自動検針および配電管理情報の自動収集等多機能

これらの方式についてこれまでに次のよ
うなことが明らかになった。

の自動化システ云に活用でき、設備の合理

このため、従来方式と比べて情報伝送速

1．信号伝送特性の実測結果等より、需要的運用、管理面の合理化、省力化等が期待度が格段に早い信号方式（すなわち、周波家端から柱上変圧器までの上り信号は電流できる。

数偏移パルコスコード方式）を提案し、こを検出する方式が、また逆の下り信号に対2。自動検針は都市部の配電用変電所を対れを可能とする簡易な結合装置を開発した。

しては、電圧を検出する方式が望ましい。

象にして、全需要家を15時間で行える。従

また、送信電流は20A以上とすべきであ

2．信号周波数はユOkHz〜20kHzを使用って、伝送路の雑音が少ない深夜時間帯ることを実証した。さらに雑音特性の実態することが望ましく、所要送信電力は50W（0時〜5時）をこの情報伝送時間帯に割当を踏まえた情報伝送の高信頼度化、望まし程度となる。

てれば、毎月の検針が3日間で行える。◎

ことが必要である。

図5−3−2

総合自動化システムの構想
6．6kV母線

C丁C．B

匿＝〉音声騰圧信号
驚螺音声周波電流信号

r鱒一

記

受信装置
親

局

憶

装

八くく柱上変圧器

喝一」
周波信号

送信装置

区分開閉器

子

軍、

局

たは

管理情報用

監視制御用

k自動検針〕〔区分開閉器のk配電管理情報の

監視制御〕

ギ

@

4

』

伶

ｩ動収集〕

置

82

⇔

端末器
〔自動検針〕（TC）（TM）

記憶装置

中央処理装置

系統監視盤〔配電管理情報の自動収集〕

タイプライタ〔負荷集中制御〕

中

央

局

局

泣X信号

（TC）（TM）

自動送信指令装置子

5叫配電計画管理
担当●電力技術研究所

送配電部配電研究室室長の効率的運用手法、低圧配電線の設備改修

5−4−1はじめに配電業務は対象とする設備数か非常に多5−4−2計画法などを開発したが、現在20kV級配電
あるいは地中配電系統の計画手法を開発検王．

く複雑多岐に纏るので、多大なマンパワー

討中である。

福留渥

高圧配電線の設備管理
設備形成機械化システム

高圧配電線の系統解析・設備管理
機械化システムを必要とする。従って業務の能率向上と設このようなシミュレーション手法による

このシステムは、配電用変電所を含む高備運用の効率化をはかるためには、業務の設備計画は定量化し難い要素も多いので、

圧配電線を対象として、現状設備の稼動状

機械化が強く要請されており、すでにかな

最終的には経験豊かな人間による意思決定

況を診断するものであり、次のような機能り実施されている。

を必要とするものと考えているが、シミュと特長をもつ。

当所においては、配電線の構成が複雑な

レーシ饗ン手法を適用することによって多1

ため、シミュレーシ藻ン解析が臨難とされ要因に基づく計画を比較的客観的にかつ能電圧電流、電力損失、事故時供給力等の解ている高圧配電系統を主体として、設備形

率よく、立案できると期待できる。

析を行って、設備稼動状況を把握し、系統成。管理の機械化手法について、検討を進めている。

また、電力各社と協力して、柱上変圧器

今後は、小容量分散型電源の系統連系、高圧配電線の実態をそのまま入力し、運用上の問題点を事前に摘出する。

ロードマネジメントなど新しい要因を考慮

2。

将来の負荷増に対応して、過負荷切替

した計画手法の開発研究を進める。

や電力損失最小の運用方法を自動的に決定するとともに、運用対策だけでは対処できず、真に設備増強が必要となる個所、および時期を的確に乱心する。

3

多量でしかも移動の多い配電設備に関するデータを簡便に更新処理できる機能が組みこまれており、データの維持、管理が容易である。

H．

高圧配電線の設備形成
機械化システム

このシステムは、将来の負荷増に対応した配電用変電所と高圧配電線の稼動状況を予側し、供給力の不足がある場合には、最経済的な設備増強対策を自動的に決定して、所要工事資金を算出する機能をもつ。

システム全体の構成は図5雪一1の通りであり、前記の設備管理システムをさらに発展させたもので、データの大部分は共有できる。このシステムでは電力量失費を含めた総経費が最小となる設備増強対策と系統構成が自動的に求められるメリットをもつ。

赤城試験センター実験用配電線

嚇

電研レビューNO．7囎83

図5−4−1

高圧配電線設備形成機械化システム

基本データ

既設系統データ
負 荷 デ 一 タ
標準工事単価データ

設備計画基本方針

剛鴫一一「↓

系統更新データー；ll

データバンク

計算対象年度データ

変電所新設候補箇所↓

添架増設可能ルート

配電線新設候補ルート

；

1
；
；

データエラーチェック

1

系統模擬ネットワークの作成；

1；

系統解析設備管理

需要予測

電圧電流解析

ll

事故時供給力解析；↓

1；

変電所の新増設タイミング

管理限界合否の判定

昌的関数ポリシーデータ

ll
i

設備増強対策の決定

l

変電所配電線の新増設張替対策i

負荷切替対策

電圧改善対策l↓i
電力損失最小の系統構成決定

l↓i
工事費工事量諸経費の計算

i
i

計

算

結

果

の

表

示

●工事費、工事量、設備黄、電力損失費●設備増強個所とその内容●対策前後の電圧電流分布

i

i

↓

i

結

84

果

の

評

価

＿＿＿一＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿」

担当●電力技術研究所

送配電部配電研究室室長

これまでにもこの実験設備を用いた研究

5二一1はじめに配電系統は需要家に密着して電力を供給た。

は以下の通りである。

㈹22kV／188v酵てい降斌1・ついて、
短絡電流抑制対策の検討と低圧しゃ断器の5−5−2

各種実証試験の動作検証を行った。

概要と結果での調査検討だけでは不充分で、総合的でかつ実規模大での解明と実証を必要とする保護装置の協調のあり方について明確にしの成果を述べたが、それ以外のものの概要

するという、特有の性格がある。

従って、技術開発に際しても単なる机上

福留渥

壌．配電線路の長期課電試験

4．保護継電器の不良動作原因の解明分野である。このような実証試験は実際の20kV、30kVコンパクト化配電線路なら営業配電線では実施不可能な内容が多く、びに各種耐雷施設、新型機材を採用した6kVの可能性とその原因を実験的に明らかにしこれを解決するためには実規模大の実証試

配電線路の長期混血試験を実施し、その実た。

験設備が必要である。

用化に供するデータを得た。

働（の

塩害時における地絡継電器の不良勤作

現用のトランジスタ型継電器について、

サージ電圧に対する不良動作や破損の可能

当所の赤城試験センターにおける実験用．

2．配電線および機器の故障現象の解明

性を明らかにした。

li）非接地配電系統において、各種条件下㈱

配電線の耐雷、絶縁設計における地絡故障時の盛相電圧発生状況を現象を明らかにし、継電器に及ぼす影響に

2．配電系統の運用とその自動化明らかにし、地絡保護検出感度の管理に供ついて検討した。

3。

した。

配電線は上記の趣旨に従って、

1．

配電線事故現象と保護方式

4．保安および保守（ii）机上油入変圧器、モールド変圧器の内5．

部故障時における事故様相の解明と保護装

架空配電線の機械的諸問題

配電系統をループ運転した場合の回路

5．

保

安

接

地

化学薬品を使用することによる接地抵抗

置の動作検証を行った。．

の低減効果とその経年変化を実測により明などの解明を目的として昭和44年9月に建㈹らかにした。

設された。

時における大地電位上昇とその心綱対策を

この実験設備は、30kV、20kV、6kV、20kV配電線と6kV配電線の混触事故明らかにした。

6」新装置、機材の性能検証

400V、総計約20k鍛の架空・地中配電線路（鋪400V級架空配電方式の断線地絡事故

各種の22kV用配電機材や避雷器内蔵機器と10欄所の負荷設備を有し、実営業線とほ時における大地電位上昇について検討を行の絶縁特性の把握、酸化亜鉛型避雷器の保ぼ同等の系統・負荷条件のもとに、各種のい、実用上特に問題ないことを確認したQ

護効果の検証、電撃防止装置の性能検証等

実証試験を実施できる特長を有する。

この間、20kV級配電の実用化、雷害事故

新たに開発された装置や機材について、実3．2◎kV配電方式の保護協調

用上の問題点の有無を確認する実証試験を対策、絶縁電線断線防止対策、配電自動化（9行い、実用化に協力した。

設備の導入霧配電系統の近代化と高信頼

6。6kV配電線あるいは変圧器事故時におけ度化に多大な貢献をなしてきた。その研究

るヒューズと地絡継電器の保護協調のあり

22kV／6．6kV連系変圧器方式について、

今後とも、実験用配電線設備を有効に利

成果は、総合報告書「配電近代化実験用配方を明確にした。

用し、新技術の開発とその実用化に貢献し電線設備に関する実証研究その1、その2」（i1）22kV／42・V／lllV配電方式につ・・てたいと考えている。

に詳述されている。

需要家引込口から変電所に到るまでの各種

電研レビューNO．7囎85

関連報告書等

12

小川他r系統電圧調整と設相設備拡充のための最適化計算」依頼報告：176521Gg75．5）

13

小川他「電力系統の変則状態を考慮した調絹設備計画手法の開発」研究報告：180054（1981．9）14鈴木r系統信頼度の評緬手法一系統運用における定常時の系統

信頼度の旛標化一」研究報告：180014G980．9）

15高橋、懸軍他「フェンシング法による電力系統の供給カチxッ
ク手法」研究報告：押9037（1980．5）

王6

高橋、膝甲他「電力系統計画計算システムの開発（第2報）」依頼報告：17528（1979．6）

17

鈴木、児玉「系統信頼度の評価手法一系統過負荷に関する系統

信頼度の指標三一」研究報告：177091（1978．5）

2−3
1．大庭、磯田、由上、杉山r週間需給計画システムー（その匪）火
力機引解例の計画一づ依頼報告：179527（ig80．5）

2．磯潤、児玉、大庭、由上、杉由r週間需給計画システムー（その2）揚水池運用の計画一」依頼報告1179544（工980．7）

3．磯田、大庭、機上、西森「週間需給計画システムー（その3）火力機負荷聡明の計画、日量規制を考慮した高連火力負荷配分計算

2−2法一」依頼報告；180507（1980．1D

1．高橋、七原「電源計画のための燃料費算定手法一確率燃料費曲

4．大庭、磯田、梶原、西森r週間需給計画システムー（その4）火線の応用一」研究報告：179038（1980．5）

力・揚水華分の総合計算の実証一」依頼報告：180519（1981、2）

2．七原、高橋r電源計画手法の開発一長期計画シミュレーシ鍵ン

5．磯田、大庭、米重「日量規制を考慮した火力・揚水発電所負荷

プqグラムの開発一」研究報告：180044（198ユ．7）

配分法」研究報告：178033（1979．4）

3．高橋、田中「系統計画のチェック計算システム」研究報告：178043

6，磯田r運用制約を考慮した有効・無効電力の最適配分法」研究（1979．6）

報告；i80042（1981。8）

4．田中、高橋r系統計画データファイルのための潮流チェックプ

7．磯田「長時間需要予測値を用いたオンライン需給平衡綱御方式

録グラムの開発」研究報告：180058（1981。7）の開発」研究報告：179045G980．3）

5．田申、高橋他r系統計画検討システムの開発」依頼報告：178527

8．磯田、安海、犬飼、佐藤r東北電力におけるオンライン系統信（1979．6）

頼度制御システムー信頼度翻約を考慮した経済負荷配分一」依頼

6．高橋、橋本「系統計画チェックシステムの開発」研究報告q76035

報告：182516（1982。11）（1977．4）

9．磯田、杉山、西森「需給制御システムシミュレーターヂィジタ

7．高橋、田申、染矢r系統計画計算の機械化システムの開発」依ルシミュレーシaンの開発一」依頼報告：181525（ユ982．6）

頼報告：177516（1978．5）

8．小宮「電圧・無効電力に関する系統特性定数算定法」研究報告：67028（1967）

9．小宮他「電力系統における運転基準電圧の決定手法」研究報告：67046（1967）

10．高橋「電力系統における調相設備の運用と拡充のための最適化計算手法」研究報告：70115Q97玉．3）！1．高橋他「電力系統における定常時の電圧管理プログラムの開発」
研究報告169078（1970．3）

86

10．鈴木、尾出「事故後自動操作論理に関する研究」研究報告：
66032（三966．8）

11．鈴木、尾出、幅「電子計算機による系統自動操作方式に関する
概究一定常時自動操作論理の開発一」依頼報告：68071（1969．3）

12．鈴木、馬出、幅r電子計算機による系統自動操作方式に関する
硬究一事故後の閣波数および需給平衡対策論理の開発一」依頼報
告：69107（1969．5）

13．鈴木、幅、木村「電子計算機による系統自動操作方式に関する研究一系統操作論理の開発一」依頼報告：71514（1971．8）

14．鈴木、河野他r二次系統の事故後復旧操作論理の開発ζ系統シミュレーータによる実証概究（パターン復旧操作方式）」研究報告：73016（1973．6）

15，、鈴木、児玉他「二次系統の事故後復旧操作論理（オペレーショ
ンブランチ復旧操洗方式）」研究報告：74035（1974。1D

16．鈴木「電力系統における系統自動操作方式に関する研究」総合幸艮告：30（1976。7）

17．児玉、鈴木他r東北電カー次系復旧操作論理の開発」依頼報告
176518（ユ977．4）

18．児玉、鈴木他「多重ループー次系統の事故後復旧操作論理（系
統ブqック化による復1語彙作）」依頼報告：182504（1982．9）

19。児玉、鈴木他「放射状二次系統の事故時系統操作論理の開発」
依頼報告：182509（1982．11）

20．大庭他rマン・マシンシステムのためのCRTディスプレイ用
基礎ソフトウェアの開発」研究報告：73072（1974．3）

21．大庭他「停電作業計画検討システムの開発」依頼報告：！76508（1976。12）

22．大庭他「会話型潮流計算システムの開発」研究報告：176029（1977．2）

23．七原「火力・原子力発電ユニットの定期補修計画手法一分枝限定法による論理の開発一」研究報告1182018G982．9）24。尾出他「電力系統における電圧無効電力制御に関する基礎研二究」
研究報告：65065（1965。11）

35．小川「電力系統の状態推定法の開発一定常時状態推定法（その2）一」研究報告：72077（1973．3）

36．小川「潮流感度指数を用いた電力系統の状態推定（第礒報）一有
効電力潮流推定法一」研究報告：73032（1973．9）

37．小川r潮流感度函数を用いた電力系統の状態推定（第4報）一壷
圧無効電力推定法一」研究報告：175027（1976．1）

38．小川「送電損失を考慮した有効電力推定法」研究報告：177016（1977．10）

39．小川他F東北電力系統における状態把握のための情報収集地点の検討」依頼報告：176522（1977．5）

40．小川「潮流感度指数を用いた電力系統の状態推定（第2報）一観
測値誤りの評定論理一」研究報告：74032（1974．10）

41．小川「潮流感度指数を用いた電力系統の状態推定（第3報）一事
故時における観測値誤りの評定一」研究報告：74088（1975．3）
42．小川「電力系統における最適情報収集地点の決定（第肇報）」研究報告：176024（1976．1）

43．小川「電力系統における最適情報収集地点の決定（第2報）一電
気無の情報欠損を考慮した場合一」研究報告：1760贋（1977．5）
44．小川「電力系統の状態推定法の開発」総合報告ほ02（1980．3）

45．小川他「放射状系統の有効電力推定法と欠損データの検出法」
依頼報告：玉7853K1979、6）

46．小川他「四国電力系統の状態推定のためのオンライン収集情報の検討」依頼報告：74548（1975。5）25．高橋他「電力系統の電圧・無効潮流の調整プPグラムの開発」
研究報告：70008（1970．6）

26，増歯他「系統シミュレータによる電圧無効電力の計算機制御に関する砺究」研究報告：68072（1969．3）

27．小宮他「東北電力系統の電圧無効電力計算機制御に関する系統
シミュレータを用いた実証研究」依頼報告：69655（1970．5）

28．小川他r四国電力系統の電圧無効電力計算機制御に関する系統
シミュレータを用いた実証研究」依頼報告：73516（1973。12）29。小川他心国電力系統の電圧無効電力制御に関する検訓依頼
報告：175527（1975．5）

30．小川他「東北電力系統の電圧無効電力制御に関する基礎特性」
依頼報告：72528（1972．9）

31，小川他「中国電力系統の電圧無効電力制御に関する基礎特性」
依頼報告；74549（1974．5）

32．小川他「東北電力北部系統における電圧無効電力特性試験」依頼報告：180508（1980．11）33。長尾「電力系統の電圧異常低下現象」研究報告：74043（1974．
12）34．小川r電力系統の状態推定法の開発一定常時状態推定法（その1）一」研究報告：7！043（1971．10）

2−4
1．馬絹他ザ多機系統の動的解析のための新しい発電機シミュレー
シ鴛ン手法の開発」研究報告172046（1972）

2．植田他ザ電力系統の動特性解析手法の開発」研究報告；74042（1974）

3，植田他「電力系統の安定度解析手法の精度向上」研究報告（1982）

4。植田他r秋田火力4号機運開に伴なう系統試験報告書」依頼報
告＝181507（1982）

5．電気協同研究ド電力系統の安定度」鳶頭研報告：34巻5号（玉979）

6．植田他「電力系統の動特性解析プ鳥グラムマニュアル」癌研資料G981）

7．制酸安定度シンポジューム「S給bi蹴y◎奮Powera縦dSimωatiORiR

Sys宅ems

Jap謙」電研資料（／98D

8．梅津「電：力系統における安定度に関する研究」研究報告：60006（1960）

9．長尾r多機系統の固有定態安定度（現象論と解析手法一推移行列法）」研究報告：175019（1975）

電研レビューNO．7嚇87

10．内田他「固有値：法による動的定態安定度解析」研究報告：178061

11．水谷他「蒸気温度制御系の改良」研究報告：67021（1967）（1979）

12．竹内他r火力発電所総合全霞動化シミュレータの開発」研究報

玉1．内田「大規模電力系統の動的定態安定度解析手法一S行列法一」
研究報告＝179068（1980）12。内田他「大規模電力系統の動揺モード解析手法の開発と実証」
研究報告：182004（1982）

13．内田「モード解析による系統縮約手法（その蓬）一基本論理の開発一」研究報告；180065（1981）

14．長尾他r電力系統の定態領域における振動現象」研究報告：
179065（1982）

15．長尾ザ電力系統の電圧異常低下現象（いわゆる電圧安定度について）」研究報告：74043（1974）

16．長尾他r癸電機特性と負荷特性を考慮した汐流計算法」研究報．
告：180008（1980）

17．長尾他「系統電圧の異常低下現象の解析手法」研究報告：181513（1981）

告：72128（1973）

13，植醗他「電力系統の周波数過渡変動解析手法の開発」研究報告
181514（1981）

14．植田他r秋田火力4号機運用に伴なう系統試験報告書」依頼報
告：181507（1982）

15．谷沼他r渥美火力発電所安定度対策装置の性能実証試験」依頼
幸侵告：182503（1982）

16．上之薗他「系統事故に起因するタービン発電機軸振動現象の解
析」研究報告＝175509（1975）

17．上之薗他汐一ビン発電機軸トルク強度からみた再閉路方式の検討」研究報告：175531、175532、176511他（1976、1977）

18．桑原他「タービン軸材M−Cr−Mo−V鋼の低サイクル疲労強度」
研究報告：277050（1978）

19．新田他「長期使用タービン軸材の振り疲労強度と破壊靱性値」
研究報告：2790玉6（1979）

2−5
1．市川r電力系統からみた原子力発電所の動特性くその肇）一沸2−6

騰水型軽水炉式原子力発電所の場合一」研究報告：175079（1976．

1、高橋「大規模電力系統の行列演算手法一行列のグラフ表示と三7）

角化勢解一」研究報告：176074（1977．6）

2．市川「電力系統からみた原子力発電所の動特性（その2）一沸騰

2．大庭、小川他「電力系統計画・運用に用いる技術計算手法一N頓

水型原子力発電所の動特性シミュレーション・モデルー」研究

電力潮流計算手法一」調査報告：73002（1973．8）

報告1176072（1977．7）

3．高橋「短絡容量計算のための疎インピーダンス行列の作成計算」

3．市川F電力系統からみた原子力発電所の動特性（その3）一加研究報告：73040（1973．12）

圧水型原子力発電所の勤特性シミュレーション・モデルー」研究

4．都築「線形三門系の縮約手法の開発」研究報告：176043（1977．

報告：177052（1978．5）

5）

4．市川、植田、上之薗「電力系統からみた原子力発電所の動特

5．江目「線形化電力システ・ムにおける岡定、縮約と最適制御」研性（その4）一系統故障時の8WRユニットの応動一」研究報告：

究報告ほ79012（1980．3）

178051（1979．5）

6．江口「線形化電力システムの縮紆一縮約システムの近似精度の5．吉田、竹中、市川、植田、町田「原子力発電所からの直流単独

上下限一」研究報告：179013（1980．4）送電（そのD−8W汽発電所の場合一」研究報告：179008（1979。

7．内田、長尾「モード解析による系統縮約手法（その肇）一基本

10）論理の開発一」研究報告：180065（1981．10）

6，吉田、竹中、谷欝、植田ゼ原子力発電殊からの直流単独送電

8．江鐵r線形化電力システムの縮約（その2）一主成分分析による（その2）一PWR発電所の場合一」研究報告：179066（1980．7）

縮約システムの作成手法の開発一」研究報告：182006（1982．11）

7．市川「電力系統からみた原子力発電所の動特性（その5）一系統

9．江口「定常応答の評価による最適補償器の設計と縮約について」

故障時のPWRユニットの応動一」研究報告：180041（1981．7）

研究報告：177054Gg78。6）

8．谷口他rタービン減速制御による安定度向上策（第1報）」研究
報告：177055（1978）

9．谷の「安定度解析のための発電機、制御系の基本特性」研究報
告：180011（1980）

10．欲「タービ腐瀦蜘。よる安鍍向上」研究報告、181050〈1982）

88

10．江日ド電力系統におけるフィードバック系の最適化一定常応答の評価による最適補償器の設計と縮約について（その2）一」研究報
告：179014（1980．7）

11．江口、清水、照中「最適制御理論の系統周波数制御問題への適用」依頼報告：180514（1981．4）

12．江口、堀内、大谷他「動的定態安定度向上のための最適制御

9．多田他r雷撃現象自動撮影装置一装置の解説と観測の成果一」（そのD」依頼報告：181512（1981．U）

13多枝系統における最適制御共同研究委員会「多機系統における研究報告：182020（1982。10）

最適励磁制御（励磁制御系諸定数の設置目標）」181026（1982．5）

14高橋「フ隣一理論による潮流計算の開発」研究報告：670玉41。高梨、千野「酸化亜鉛形避雷器の短時間交流過電圧動作の実験（1967．9）

15

大庭他「電力系統計画・運用に用いる技術計算手法甑葉（電力北原、高橋r新しい電圧条件の指定方法による潮流計算プ臼グ

閉保護装置研究会資料：SPD−82−4（1982．5）

3．佐々木他r50◎kVガス絶縁変電所の雷サージ絶縁協調と酸化亜鉛

ラムの開発」研究報告1178042G979．6）
17

的検討」研究報告：781003（1982．5）

2．横倉他「酸化亜鉛形避雷器の開閉サージ動作責務」電気学会開潮流計算手法）」調査報告：73002（1973．8）

16

3−3

長尾、内田「発電機特性と負荷特性を考慮した潮流計算法」研

形避雷器の適用による絶縁低減効果」研究報告：180053（1981．9）

究報告：180008（1980・9）．

18大庭「マルチレベル計算機制御システムのための電力潮流計
算手法の論究（第1報）（第2報）」研究報告：74040（1974．12）74059

渡辺他「冠蒲氷雪がいしの耐電圧特性（その壌）」研究報告：
180010（1980．10）（1975．3）19

3−4

大庭他「会話型潮流計算システムの開発」研究報告：176029（1977．2）

20

児玉、鈴木ザ交流法による確率的潮流計算手法の開発」研究報

告：178035（1979．3）

21

田中、高橋「タップ自動調整ロジックを含む潮流計算」電気学

1．鈴木他r三層押出XL匪ケーブルの絶縁特性（その1）」研究報会全国大会：808（1980．4）

22

4−2

田中「高速潮流計算手法（ニュートンラフソン法の効率化）」研

告：177087（1978．5）

2．鈴木他「三層押出XしP践ケーブルの絶縁特性（その2）」研究報

究報告：ユ8ioユ2G981．9）

告：17803ま（1979．2）

3．鈴木他「加速劣化試験による海底6，6kV

CV

7一プルの交流電圧重盤インパルス破壌特性j依頼報告：181532（1982．5）

4．池鐙「6。6kV級XしP窪ケーケルの長期絶縁性能」研究報告：

3−2181039（1982．8）

1．大和他「日本海沿岸の雷性状の検討事項と実測装置」調査報告

5．池田「周波数加速による6．6kVXし匪ケーブルの劣化（1｝」研究：178075（1979．5）

報告＝175020（1975．10）

2．岸嶋他r柏崎、刈羽地点の冬季雷撃電流の瀾定結果（その1）」

6，池田「周波数加速による6．6kVXLPEケーブルの劣化側」研究

研究報告：180070（1981．7）

報告：176040（1977。6）3．多田他「欝撃現象自動撮影装置による自然雷の撮影」研究報告

7．池田「6．6kVXL匪ケーブルの長期絶縁性能短期評価試験法」：178021（1981．7）

研究報告：178041（1979．5）

4．三宅他「冬季雷の雷撃進展ならびに静止写真観測結果（そのDj

8．池田ド6．6kVXLPεケーブルの長期絶縁性能短期評価試験法

研究報告：81008（1981．8）（∬）」研究報告：179044（1980．6）

5．多田他rUHV実規模試験送電線における雷観測昭和56年度の雷撃路観灘結果」研究報告：181025（1981。12）

6．井上他「冬季雷における電界と高建造物への落雷（昭和53年度
および昭和54年度雷観測結果）」研究報告1181001（1981．7）

7．多田他r雷撃現象自動撮影装置による冬季露観測（その壌）」研究報告：179048q980．5）

8．三宅他ヂ冬季雷の雷撃進展なちびに静止写真観測結果（その1）
一一昭和54年〜55年度の観測結菓一」研究報告：181008（1981．8）

9．池田「XしPEケーブルの水トリー劣化を判定するための新直流試験法」研究報告：175072（1976．6）

10．鈴木他「三層押出XしPEケーブルの絶縁特性（その2）」研究報
告：178031（1979．2）

11．新田他「εHV級架橋ポリエチレンケーブル絶縁材料の検討」
依頼報告：281522（1981．12）

12．新田他r高密度／低密度ブレンドポリエチレンを用いた架橋ポ
リエチレンケープルの評価」研究報告：280028（1981．1）

電研レビューNO7離89

i3．池田他「絶縁材料の耐内部放電性評価試験法」研究報告：73085

初期性能」依頼報告：180543G981．7）（1974．5）

14．田中他「ボイド放電によるポリエチレンのV−t特性」研究報告

4−4
1．懸中他「EHV／UHV二成紙絶縁ケーブル技術の現状と研究展：73118（ig74、6）

15．岡本他「ボイド欠陥と部分放電パルス群の統計的性質の関係（1｝」研究報告：179030（1979．11）エ6．岡本他「ボイド欠陥と部分放電パルス群の統計的性質の関係億）」研究報告：180005（1980．7）

17．岡本他「部分放電特性に及ぼすトリーイングの効果」研究報告

望」調査報告：178037（1979．6）

2．深川他「素線絶縁導体高油圧パイプケーブルの通電損知依頼
報告：179533（198α6）

3．今城ド地中ケーブルの埋め戻し材の開発（2ト最適粒度分布の検討一」研究報告：175063（1976．7）

4．今城他「地中ケーブル埋め漢し材の水分移動特性」研究報告

180061（1981．3）

18．岡本他「CVケーブルのトリーイング劣化」研究報告：182003

179060（！980．ユ0）

5．今城他「アナログシミュレータによるケーブル温度上昇の解析」（1982．6）

19．田中「ポリエチレンの不平等電界部分絶縁破壊（瑚研究報告

研究報告：180062（1982．D

6．伊藤他「多孔管路布設ケーブルの熱放散改善策」研究報告：

176026（1976．11）

20．田申「ポリエチレンの不平等電界部分絶縁破壌瑚研究報告

181040（1982．6）

7．深川他「熱供給導管による電力ケーブルへの熱影響とその防止

178006（1978．7）

21．岡本「CVケーブルのトリーイング劣化（H》」研究報告：182027

対策（総括報告）」依頼報告：180533（1982，4）

8．深川「熱供給導管による電力ケーブルへの熱千渉の解析」依頼（1983．2）

22。新田「ブレンドによるポリエチレンおよび架橋ポリエチレンの耐トリーイング性の向上」研究報告：277022（1978．2）

23。新田他「ポリエチレン、架橋ポリエチレンのトリー発生電圧に対するポリエチレン球晶半径の影響」研究報告：278017（1978．12）

24，深川他「直流XLP匠ケーブルの開発」研究報告：281038（1982．

報告＝175516（1975．6）

9，深川「パイプラインによる周辺土壌への熱伝導計算法」依頼報
告：176506（1976．12）

10．今城他「地中埋設断熱材の機械的・熱的特性」依頼報告：
工75515（1975．10）

11。深川他「電力ケーブルと熱供給導管の交叉部における熱遮蔽板

5）25，田中他「ミニコンピュータを弔いた新しい放電々荷計測解析シ
ステムの開発」研究報告：177020（1977．12）

26．田中他rケーブルコ隣ナの新しい計灘法」研究報告：179040

所要寸法」依頼報告：177534（1978．8）

12．伊藤他「熱供給導管による電力ケーブルへの熱影響防止対策一
実規模モデル実験による結果（窃依頼報告：177537（1978．7）

13．深川他「熱供給導管の下部を通過した電力ケーブルの熱遮蔽対（ig80．3）

27．岡本ヂ部分放電特性に及ぼすトリーイングの効果（瑚研究報告

策と送電容量計算法」依頼報告：179518（1980．3）

14．深川他r熱供給導管による熱影響を受けた電カケープルの許容

181033（1982．3）

電流簡易計算法」依頼報告：178523（1979．7）

4−315。伊藤他「熱供給導管による電力ケーブルへの熱影響防止対策一

1．田中他「εHV／UHV合成紙緯縁ケー7ル技術の現状と研究展
望」調査報告：178037（1979、6）

2．新田他rEHVケーブル用複合ラミネート紙の膨潤と超音波加速試験」研究報告：179078（1980．3）

3．新田他「ポリプ霞ピレンフィルムの膨潤と絶縁特性」研究報告

実規模モデルによる実験結果（2｝」依頼報告：178526（1979．9）

16。伊藤他「熱供給導管による電力ケーブルへの熱影響防止対策一
実規模モデルによる実験結果（3｝」依頼報告：179545（1980、7）17．今城他ザ熱供給導管による電力ケーブルへの熱影響防止対策一ヒートパイプの適用に関する検討一」依頼報告：178524q979．7）：280074（1981．3）

4．田中他ヂ超高圧ケーブル用ラミネート紙の長期絶縁性能評価」

4−5

研究報告：181043（1982，3）

1．宅間他「SF6ガスと支持用スペーサの絶縁特性」総合報告：

5．池田伸「500kV

32（1977．12）

OFケーブル用ラミネート紙の特性評価試験結果」依頼報告：181542（1982．6）

2。宅間「SF6に代る新ガス、混合ガスの可能性」調査報告：

6．伊藤他「275kVうミネート紙絶縁OFケーブルの武由試験線の181002（1981．7）

90

3

藤波他「SF6ガスの短時間領域V一宅特性」研究報告：1800！2（1980．10）

4

藤波他「ガス絶縁断路器模擬ギャップにおける局所火花の絶縁特性に及ぼす影響」研究報告＝ユ8ユ005（｝981．7）

5

藤波他「ガス絶縁断路器の極間火花による対地絶縁耐力低下のメカニズム」研究報告：181032（1982。4）の現状」研究報告：179001（1979。6）

16．横田他「零相電流変化値検出方式による高圧配電線断線検出リ
レーの性能検証」依頼報告：181528（1982．6）

ユ7．須山、湾水、久場ヂ低圧保安実験設備について」調査報告：
176008（1977、4）

18．溝水「電気機輩漏電時における人体分流電流の実験的検討」研究報告：177039（1978．3）

19．横田、須山「漏電しゃ断器の性能試験」研究報告：177070（1978。7）20。清水「4◎OV配電における漏電しゃ断方式の保安効果の検討」

5−2

研究報告：179027（1979．12）

1．横山「誘導雷サージに対する架空地線の効果に関する一般式の導出」研究報告：179022（1979．12）

5−3

2．横山「架空地線多条化による誘導雷サージのしゃへい効果」研

1，石川（勝）、荻野、宮内他「負荷集中制御規模の拡大を欝的とし

究報告：180032（王981．2）

た特高系統の音声周波帯における信号伝送特性試験」依頼報告：

3。横由他r配電線耐無性の自然雷による実証一北陸電力㈱福井火74510（1974．9）、な

175535（】976．6）

力発電所における誘導雷サージ観測結果（その1）一」研究報告：

2．石川（勝）、荻野、松尾他ヂ77kV送電系統の音声周波帯におけ180046（1981，6）

る信号伝送特性試験」依頼報告：177533（1978。8）4．横山他「配電線耐雪性の自然雷による実証一意睦電力㈱福井火3．石川（勝）、荻野、松永「特高系統からの負荷集中制御」研究報

力発電所における誘導雷サージ観測結果（その2）一」研究報告＝

告：179079（1980．10）

182013（ユ982．9）

4．石川（勝）、松永他ド負荷集中制御を輿的とした特高系統の信5。河西、水島「配電用絶縁電線のアーク溶断特性と溶断機構につ号伝送特性試験」研究報告：180006（1980，、10）、180007（1980．10）、

いて」研究報告：175076（1976．6）

180026（1981．6）

6．河西、水島「配電用絶縁電線のアーク溶断特性と溶断機構にっ

5．石川（勝）他ド佐渡地域33kV系統における負荷集中制御方式のいて（その2）」研究報告：176019（1976。1D

実証試験」依頼報告：181526（1982）

7．河西、水晶、伊藤「配電用絶縁電線のアーク溶断特性と溶断機

6。申西、荻野、石川（勝）、有賀r醗電線における音声周波信号伝構について（その3）」研究報告：176075（1977．6）

送特性の解析とその実証実験」研究報告：73005（1973．6）

8．河西、水島、閑職他「耐応力腐蝕形絶縁電線のアーク溶断特性」

7．別府、有賀、荻野他「高圧配電線ならびに低圧醗電線における依頼報告：177529（1978。5）

データ伝送基礎特性」依頼報告：175538（1976．9）

9．水島、河西、伊藤、横田他「配電線用改良形絶縁電線のアーク＆有賀、荻野他「配電線におけるデータ伝送試験結果」依頼報告

溶断特性」依頼報告：177535（1978．6）

10．水島、河西、島田、宮内他「改良形OC電線のアーク溶断特性と過電流継電器との協調について」依頼報告：179512（1979．11）

1！。河西、水島、薦聞他臼50mmゑ改良形OC電線のアーク溶断特性とアルミナ含有高圧中実碍子の耐アーク特性」依頼報告：179538（1980．6）

12。須山、横堤他ヂリアクトル接地配電線断線事故の電源端における検出方式の実証試験」依頼報告：175534（1976．6）

招．須山、横田、荻野ド高圧配電線断線検出継電装置の開発」研究
幸侵告；177026（1977、i2）

14。須山、河西、横蘭「高圧絶縁電線のアーク溶断現象と断線検出について」研究報告：177068（1978．8）

15．配電線近代化研究会r絶縁電線配電線の事故防止に関する研究

177519（1978．4）

9．宮内、荻野、有賀他「配電線のデータ伝送に及ぼす雑音の影響」
依頼報告：工77522（1978．5）依頼報告：178522（1979．6）

10．有賀、荻野、石川（勝）他「低圧配電線におけるパルス伝送特性の試験結果」依頼報告1175505（1975．8）

11。有賀、荻野「低圧配電線における信号伝送特性の基本的検討」
研究報告1176062（1978．6）

12．有賀、荻野、横田他「低圧配電線におけるデータ伝送特性の実験的検討」依頼報告：179541（1980．6）

13．有賀他「低圧配電線における信号伝送方式の開発」依頼報告：
1815王6（1982．1）

14．有賀、荻野「配電線搬送方式による集中テレメータ方式の開発」
研究報告：180050（工981．6）

電研レビューNO．7聯9肇

5−4175002（1975．6）

1．久場「低圧外電系統における設備改修計画」研究報告：177089

2．福留、井野rデータバンクによる高圧配電線の系統解析・設備
管理機械化システム」研究報告：178029（1979．1）

3．福留「データバンクによる高圧配電系統の設備計画機械化システム」研究報告：179052（1980．6）

4．福留「高圧醍電系統の設備計画手法に関する研究」総合報告：
101（1979．7）

5．福留他r電力損失軽減対策を考慮した配電設備計画手法の開発」
依頼報告：179517（1979．11）

6．福留他r30kV／400V級配電方式導入計画手法の基礎的検討」
依頼雛：18053K1981・9）
7．二宮、福留他「22kV醜電の経済性評価手法の開発」依頼報告：
181503（1981．8）

8．福留、二宮、久場他「柱上変圧器の低損失化」依頼報告：181504（1981．9）

5−5
1．松本、横山他「赤城奨験場における22kVコンパクト化配電線の長期課電実績」依頼報告：74537（1975．3）

2．山田、多繊、補永他「33kVコンパクト配電線の絶縁協調に関する実証実験」依頼報告：175517（1975．1D

3．松本、横山、須山「赤城実験場における33kVコンパクト配電
線路の長期課電実績」依頼報告：176538（1977．6）

4．須山他「22kV醗電線と高圧配電線の混触事故時諸現象とその保護について」研究報告：72089（1973．3）

5。須山他「22kV／低圧および22kV／6．6kV醗電方式の保護協調に関する実証実験結果」依頼報告：177512（1978．2）

V離麟配電斌の保灘隷鵬果」

依頼報告：1プ9507（工979．11）

7．須山他「22kV−6．6kV併架配電線の混触事故時過電圧と防護対策」依頼報告：179549（1980．7）

8．須山他「醗適用小形変圧器の内部故障現象とその保護について」
依頼報告：179511（1981．4）

9．島照「400階級架空醗電線の断線試験および大地電位上昇試験
結果」依頼報告：176530（1977．7）

10．四条他ザ配電線地絡保護における零相電圧管理方式の適用」依頼報告：178519（1979．4）

11．城条他「塩審による配電線路の故障現象と現用リレーの応動」
依頼報告：180532（1981．6）

12，清水「化学処理による接地抵抗低減効果の持続性」研究報告：92

山田他r多重ループ系統における零相環流電流の解析的検討」

研究報告二74017（1974．8）（1978．6）

6横馳ギ22kV／188

13

14

宮内他r醗電機材の双極性雷サージに対する絶縁特性」依頼報

告：181527（1982．6）

15

粟屋他「22kV配電機材の絶縁特性および避雷器保護特性試験」
依頼報告：181536（1982，6）

響◎編集兼発行・財団法人電力中央研究所広報部

電研レビューNα7

東京都千代田区大手町1−6−1［大手町ピル7階］⑰100◎昭和58年4月9日発行

盤03（201）6601（代表）◎印刷・三好印刷株式会杜◎Layout・Onobi

本 部 ／ 経済研究所 東京都千代田区大手町1＋1含（03）201−6601◎100
狛江事業所 東京都狛江市岩戸北2−11−1魯（03）480−2111◎201
我孫子事業所 千葉県我孫子市我孫子1646費（0471）82−1181◎270−11
武山試験研究センター 神奈川県横須賀市長坂2十1雪（0468）56−2121＠240−01
赤城試験センター 群馬県勢多郡宮城村苗ヶ島2567壼（0272）83−2721◎371−02 UHV塩原実験場 栃木県那須郡塩原町関谷1033魯（0287》35−2048＠329−28

か、断絶しているか力雪下となっているが、的長距離の送電が行われた。

縄文人を起源として生活環境や文化の変化

しかし大電力網と呼ぶべきものの発端はにマッチするようにマイクロ・エボリュー

なんといっても大正4年（1914年）1こ完成

ション（小変化）を繰返し、似ても似つかなした猪苗代水力発電所をベースに東京へ

電研レビュー第5号（1982年10月）では、

い現日本人に進展してきたどいうのが、人

220㎞、115kVの電圧で37，500kWの送電がUHV送電をとり上げましたが、本門研レ

骨調査による現段階での結論だそうである。

行われたことである。アメリカ、ドイツにビュー（第7号）は、いわば、その姉妹編

関東一円を主とすれば、例えば頭蓋骨をついで世界第3位の送電線であった。

です。

みると、長頭から次第に中頭へと変化して

戦後、日本経済の復興期から高度成長期「かんとうげん」では、電力会社のトップきており、民族・人種の突然の交代とか大にかけて、その背景となる電力の需要増大

層の方々から、社会への展望と当所への期

きな移入は考えられないが、ただ、北九州に対応して、昭和27年（1952年）に275kV送待を含めた数々の提言をいただいており、や山口県地方では、弥生時代に、朝鮮半島

電、昭和48年に500kV送電が開始され、送われわれ二丁人はその意図をくみとり、研からの渡来者があり混血が行われた可能性

電線は超高圧時代に入った。このような送究戦略の組み立てや、研究活動を精力的にがあるという。

送電電圧の劇的な変化に伴って、送電網は行っております。今回は北海道電力株式会

マイクロ・エボリューションの繰り返し

おどろくほど複雑になってきたが、その運社常務取締役舛田正章氏にはご多忙中快よ

より、二千数百年の間に、元のものとは違転を可能ならしめたのは、ハード・ウエア

くご寄稿いただきまして、紙面を借りて心ったものに変化してしまったことになる。

およびソフト・ウエアの大きな技術革新がからお礼を申し上げます。

おどろきであるが、第二次世界大戦後の日行われたからである。エネルギー規模にお今回の電力輸送特集号の全体の編集は、本人の体格の変化もめざましく、世代間でいてマクロ・エボリューションは時代の要

電力技術研究所瀬田泰助副所長が担当され画然たる差を生じしめていることから考え請であった。

ました。また電力技術研究所有働龍夫所長て、納得できなくもない。

高度経済成長期の終焉に伴って、電力需には全般に亘ってご指導いただきました。

さて、本レビュー特集の日本の送電技術

要の飛躍的増大のない時代での送配電分野の歴史を一瞥してみよう。明治11年（1978

での技術開発はいかなるものか熟慮し、構年）、電池50個を用いてアーク炉を点じたの

築していかなければならないが、今後の時一時期ルが、日本最初の点灯で、英人の手によった。

代の要請はマイクロ・エボリューションでーツさがしがはやったことがあるが、日本配電営業が行われたのが明治20年で、ニュはないだろうか。日本人が縄文人からマイ人の起源は諸説紛々である。人骨や歯の形

ーヨークとロンドンに遅れることわずか5

クロ・エボリューションの繰返しで成長し状から日本人のルーツをさぐる手法がある年である。その後続々、神戸、京都、大阪、てきたように、送配白白もマイクロ・エボ

が、縄文人との関連で研究が進んでいる。

熊本、名古屋、横浜に電灯がともった。こリューションの積重ねにより、一層信頼性

縄文人には、アイヌ説、プレ・アイヌ説、れらは全て直流配電であった。交流配電はと効率の高いものに仕上げていく必要があ

コロボックル説などがあるが、どれもあや

初め火力発電により浅草で明治28年、大阪る。そういう意味で本特集のサブタイトル

しい。大森貝塚で有名なモース博士はプレで明治30年、それぞれ50Hz、60Hzで行わの意義があると思われる。と同時に、今後・アイヌ説の提唱者であった。

れた。その後、水力も発達し、明治32年にともマイクロ・エボリューションの対象は現日本人がその縄文人とつながっている

10，000V、明治40年に55，000Vにより、比較

何であるかを追求していってほしい。

ここに感謝いたします。

Oマイクロ・エボリューション◎
われわれの祖先は何なのか？

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