報告書番号

W00026

タイトル（和文）

５０ｋＡ級長ギャップ交流大電流アークにおけるアークジェット部の温度特性（その２） -－鉄電極から噴出するアークジェットの温度とエネルギー密度－-

タイトル（英文）

Temperature of arc jet of 50kA class AC arc in long gap (Part2) -Temperature and energy density of arc jet spouted from iron electrode-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

基幹送電線の緊密連係により，故障時の短絡電流は80kA程度に大幅に増大すると想定されている。この故障時に電力系統で発生する大電流アークジェットは高温かつ高速流であるため，電力機器に及ぼす熱的影響が大きく，適切な対策技術の開発が重要である。今回，実系統のアークホーンなどに多用されている鉄電極から噴出するアークジェットについて検討を行った。(1) 電子密度を計測するための水素の原子スペクトル線（656.2nm）を観測した。また，見かけの温度を計測するための二本の鉄原子スペクトル線を選定するために，水素原子スペクトル線の周囲の鉄原子スペクトル線を観測した。その結果，20本程度と多いスペクトル線が観測された。これらの鉄原子スペクトル線の放射強度計算などを行い，二線強度比法を適用する際の二つの輝線スペクトル（602.4nm，667.7nm）を選定できた。(2) 計測される見かけの温度から自己吸収の影響を排除して温度を求めたところ，アーク電流の増大とともに低下するものの，50kAでは10,000～12,000Kであった。また，同時計測した鉄蒸気混入率は，アーク電流の増大とともに急増し50kAでは50%程度であった。さらに，アークジェットのエネルギー密度を計算したところ，アーク電流の増大とともに若干低下するが，30～50kAでは8×10^5 J/m3程度とほとんど変化しなかった。

概要 （英文）

As power systems become increasingly interconnected and power sources more concentrated, the short circuit current on 500kV class transmission systems is becoming larger and the maximum short circuit current will reach 80kA in future in Japan. Arc jets that spout from electrodes owing to high current fault arcs cause damage to surrounding apparatus. This paper describes the results of spectroscopic observation of arc jets of 10-50kArms AC arcs at the current peak. The electrodes used in the tests were iron of 40mm in diameter, and the gap length between the electrodes was 3.4m. The spectral lines of iron atom (602.4nm and 667.7nm) and hydrogen atom (656.2nm) were observed at the same time. The temperature and the iron vapor concentration of the arc jet were determined in consideration of the self-absorption of iron spectral lines. As the arc current increased from 10kA to 50kA, the temperature decreased from 14,000K to 10,000K gradually, and the iron vapor concentration (molar rate) in the arc jet abruptly increased from 1% to 50%. The energy density was calculated by means of the thermodynamic properties of high temperature air mixed with iron vapor and the measured temperature and iron vapor concentration. As the arc current increased from 10kA to 50kA, the energy density of arc jet did not change greatly (8*105 J/m3 ).

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