報告書番号

SS25003

タイトル（和文）

架空送電設備の動的応答解析コードCAFSSの実践的適用ガイドライン

タイトル（英文）

Practical application guideline for the dynamic response analysis code CAFSS for overhead transmission lines

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
強風、着氷雪、あるいは地震時において、架空送電線に短絡、地絡事故が発生した場合、原因究明と再発防止のための検討がなされる。その際、事故事象を数値解析的に再現、すなわちシミュレーションし、発生メカニズムを把握するとともに、対策の効果を評価することが有効となる。このため当所は、送配電設備の風および地震応答解析が可能な、3次元非線形有限要素解析コード「CAFSS」[1]を継続的に運用改善し、事故対応時に適用してきた。こうしたCAFSSの使用性を高める上で、操作マニュアルに加え、解析モデルの作成方法や、入力条件の設定、および計算結果に対する評価・考察の解説と、手順の明確化が必要と考えられる。
目　　的
短絡あるいは地絡事故への対応を念頭に、原因と対策に関する検討にCAFSSを適用し、事象を分析・評価した具体例をガイドライン化することで、利用技術の向上に資する。
主な成果
解析概要を明記した上で、ギャロッピングによる相間・回線間短路、地震によるジャンパ線の跳ね上がり、などの3つの典型的な事象について、その再現や対策に関するシミュレーション事例を示し、電力現場でCAFSSを活用するための実践的なノウハウをガイドラインとしてとりまとめた。
1. 解析・適用の流れの明確化
・CAFSSの操作マニュアル中に挙げられた各種データやプログラム上の操作メニューと関連付けながら、解析の一連の流れにおける、構造物・外力のモデル化、解析の実行、結果の評価それぞれの設定手順を示した。
・特に、不確定要因を伴う風荷重や地震荷重の設定に対し、得られる気象・地震情報を基に、入力となる変動風速や地震波を推定する考え方や手法を整理して示した。
2. 事象・想定事故のシミュレーションの具体的例示
・解析モデルについて、単導体電線、4導体電線、鉄塔と電線の連成系、耐張および懸垂装置、ジャンパ装置などの作成方法や、構造部材の減衰（Rayleigh減衰）の与え方などを解説した。
・荷重設定について、入力となる変動風速や地震波の作成、着氷雪時の風荷重を考慮するための空気力係数、などに関するパラメータ・データ類を具体的に示した。
・減衰定数、積分時間間隔、非線形性計算における反復回数や残差力に係わる値などの推奨値を示し、想定事象がシミュレーションできることを確認した。
・シミュレーション結果に基づく短絡の判断や対策効果の検証を解説した。

概要 （英文）

When short-circuit or ground-fault accidents occur on overhead transmission lines due to strong winds, icing, or earthquakes, investigations are conducted to determine the causes and prevent recurrence. Numerical simulation of these accident events has proven effective in such investigations. Therefore, our institute has continuously developed the 3D nonlinear finite element analysis code "CAFSS," which can analyze the wind and seismic responses of transmission and distribution equipment. To facilitate the use of CAFSS during accident response, it is necessary not only to provide an operating manual but also to clarify procedures and offer detailed explanations regarding methods for creating analysis models, setting input conditions, and evaluating calculation results. This report outlines the sequence of steps for analysis using CAFSS: modeling structures and external forces, executing the analysis, and evaluating the results. Furthermore, based on actual equipment, a model was created for a hypothetical overhead facility with newly defined parameters for conductors, towers, and other components. The report details the simulation procedures for hypothetical events and accidents, such as short circuits caused by galloping and the upward movement of jumper cables due to earthquakes. The simulation results demonstrate the capability to confirm and verify the occurrence of galloping, resulting short circuits, the effectiveness of countermeasures, and ground faults in jumper cables caused by earthquakes.

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