JP7663201B2 - Information processing device, information processing method, display method, and computer program - Google Patents
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Description
特許法第30条第2項適用 令和 3年 1月25日に、2021年1月28日・29日高電圧研究会 電気学会研究会資料 37から41頁にて公開 令和 3年 1月28日に、一般社団法人電気学会 高電圧研究会にて公開 令和 3年 8月 1日に、2021年(第39回)電気設備学会 全国大会 講演論文集にて公開
本発明は、情報処理装置、情報処理方法、表示方法及びコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to an information processing device, an information processing method, a display method, and a computer program.
建物や建物近傍に落雷することで、磁界が変動し、周囲の電源線や通信線に雷サージが侵入する誘導雷や、地電位上昇によって雷サージが接地線から侵入する逆流雷によって、建物内の設備や電気・電子機器の故障が発生する。このため、研究施設、病院、工場(スマートファクトリ)など高度に電子化した社会では、雷・EMC(Electromagnetic Compatibility)対策が重要である。 When lightning strikes a building or near a building, the magnetic field fluctuates, causing a lightning surge to penetrate surrounding power lines and communication lines (induced lightning), or a lightning surge to penetrate through the ground wire due to an increase in the earth's potential (backflow lightning), causing failures in facilities and electrical and electronic equipment within the building. For this reason, lightning and EMC (Electromagnetic Compatibility) countermeasures are important in highly electronic societies, such as research facilities, hospitals, and factories (smart factories).
特許文献1には、建物などの構造物における金属製の構造部材を等価した回路素子を組み合わせた回路網モデルに、雷サージの波形をモデル化した評価信号を印加して構造物の雷サージを解析するシステムが開示されている。
施設や建物内では、分電盤で配電系統の電力を受電し、分電盤から低圧配線を通じて電機・電子機器に電力が供給される。分電盤には、雷サージから電気・電子機器を保護するための避雷器(SPD:Surge Protective Device)が配置されている。接地線や電源線から侵入する雷サージによって低圧配線の末端に生じる電圧を算出するには、複雑な数値解析手法を用いる必要があり、簡易に電圧を評価する手法は確立されていない。 In facilities and buildings, power is received from the power distribution system at a distribution board, and then supplied to electrical and electronic equipment through low-voltage wiring from the distribution board. Surge protective devices (SPDs) are installed on the distribution board to protect electrical and electronic equipment from lightning surges. In order to calculate the voltage generated at the end of low-voltage wiring due to a lightning surge that enters through the ground wire or power line, a complex numerical analysis method must be used, and no simple method for evaluating voltage has been established.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、雷サージによって、一端に避雷器が接続された配線の他端に生じる電圧を簡易に評価できる情報処理装置、情報処理方法、表示方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide an information processing device, an information processing method, a display method, and a computer program that can easily evaluate the voltage generated at one end of a wiring connected to a lightning arrester due to a lightning surge.
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、本実施形態の情報処理装置は、一端に避雷器が接続された配線の他端の電圧を算出する情報処理装置であって、雷サージの波頭時間、前記雷サージによって前記一端に生じる第1電圧、及び前記一端から前記他端までの配線長を含む第1パラメータを取得する第1取得部と、前記第1取得部で取得した第1パラメータに基づいて、前記他端の第2電圧を算出する第2電圧算出部とを備える。 The present application includes multiple means for solving the above problem, and as an example, the information processing device of this embodiment is an information processing device that calculates the voltage at one end of a wiring connected to a lightning arrester at the other end, and includes a first acquisition unit that acquires first parameters including the crest time of a lightning surge, a first voltage generated at the one end by the lightning surge, and the wiring length from the one end to the other end, and a second voltage calculation unit that calculates a second voltage at the other end based on the first parameters acquired by the first acquisition unit.
本発明によれば、雷サージによって、分電盤から後に接続される配線(低圧配線)の末端に発生する電圧を評価できる。 The present invention makes it possible to evaluate the voltage generated by a lightning surge at the end of wiring (low-voltage wiring) that is connected downstream from the distribution board.
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図1は建物内の電気設備の構成の一例を示す図である。本実施形態では、建物や建物近傍に落雷することで、電路や接地線を経由して低圧配線に侵入する雷サージ過電圧から電気設備を保護するための評価手法を提供する。具体的には、分電盤から低圧配線を介して接続される電気・電子機器(以下、機器又は負荷ともいう)に生じる過電圧、あるいは、分電盤に生じる過電圧を評価関数により算出するとともに、分電盤内に設置されたSPD(Surge Protective Device:避雷器)の保護範囲を算定する。SPDの保護範囲とは、低圧配線の長さで表すことができ、SPDが設置された低圧配線の一端から低圧配線の末端(他端)に接続された機器を、SPDが保護することができる低圧配線の最大長とすることができる。すなわち、SPDが設置された箇所から保護範囲内にある機器は、SPDによって保護することができる。 The present invention will be described below with reference to the drawings showing the embodiment. FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of electrical equipment in a building. In this embodiment, an evaluation method is provided for protecting electrical equipment from lightning surge overvoltages that enter low-voltage wiring via electric circuits and ground wires when lightning strikes a building or near the building. Specifically, an evaluation function is used to calculate the overvoltages that occur in electrical and electronic equipment (hereinafter also referred to as equipment or load) connected from a distribution board via low-voltage wiring, or the overvoltages that occur in the distribution board, and the protection range of an SPD (Surge Protective Device) installed in the distribution board is calculated. The protection range of an SPD can be expressed as the length of the low-voltage wiring, and the equipment connected from one end of the low-voltage wiring where the SPD is installed to the end (other end) of the low-voltage wiring can be the maximum length of the low-voltage wiring that the SPD can protect. In other words, equipment within the protection range from the point where the SPD is installed can be protected by the SPD.
図1に示すように、建物内の電気設備は、例えば、配線系統からの電力を受電する分電盤20を備え、分電盤20から低圧配線10(単に「配線」ともいう)が配線され、その末端に負荷40が接続された構成を成す。分電盤20には、SPD30が設置されている。SPD30は低圧配線10の一端に接続され、負荷40は低圧配線10の他端(末端)に接続されている。
As shown in FIG. 1, the electrical equipment in a building includes, for example, a
SPD30は、例えば、相線間は電圧制限型のバリスタを備え、相線と接地線及び接地線間はガス入り放電管を備える。ガス入り放電管の回路モデルは、スイッチとキャパシタとの並列回路にSPD30内部の配線に起因する内部インダクタンスが直列に接続された回路で表すことができる。初期状態では、スイッチがオフであり、端子間電圧(相線と接地線の間の電圧)が放電開始電圧Vf(閾値電圧)以上になるとスイッチがオンになる。放電開始電圧Vfは、1.3kVとすることができるが、これに限定されるものではない。本実施の形態では、接地線及び電路から侵入する雷サージに対して、相線と接地線との間に発生する雷サージ過電圧を対象としている。この際、相線間は短絡しているので、相線間バリスタは検討対象から除外している。SPD30が動作すると、スイッチがオンになるので、SPD30の制限電圧Vsは0Vとすることができる。なお、バリスタ式の場合の制限電圧は、バリスタのVI特性によって決まる。
The
低圧配線10は、例えば、直径2mmで3芯のVVFケーブルとし、1芯を接地線(符号Eで表す)、他の2芯を相線(符号Lで表す電源線、及び符号Nで表すN相線)とするが、これに限定されるものではない。相線は、上位の配電系統の幹線を経由して変圧器(不図示)の巻線を介して接続され、相線のうちのN相線は系統接地極(B種接地極)に接続される。実験では、VVFケーブルは、建物の構造体鉄骨との距離を再現するため、地面に敷いた銅板から0.5m上に設置した。
The low-
(第1実施形態)
建物内の電気設備では、N相線用のB種接地(系統接地)と機器などの保護接地(例えば、筐体接地など)が個別に埋設される。このため、落雷によって接地極間には大地電位分布に従って電位差が生じ、接地線に雷サージが侵入する。第1実施形態では、まず、建物(ビル構造体)から接地線を経由して低圧配線10に雷サージが侵入する場合について説明する。
First Embodiment
In electrical equipment within a building, a type B ground (system ground) for an N-phase line and a protective ground (e.g., a housing ground) for equipment are buried separately. Therefore, a lightning strike generates a potential difference between the ground electrodes according to the earth potential distribution, and a lightning surge penetrates into the ground wire. In the first embodiment, a case in which a lightning surge penetrates into the low-
図2は第1実施形態の構築した電気設備の解析回路の一例を示す図である。図2に示すように、低圧配線10のN相線と電源線Lは変圧器(不図示)2次側で接続され、N相線はB種接地極(系統接地極)に接続される。B種接地極への接地線は、抵抗Rb及びインダクタンスLbの直列回路で表すことができ、接地抵抗は符号Rで表している。SPD30のD種接地極(筐体接地極)への接地線は、抵抗Rg及びインダクタンスLgの直列回路で表すことができる。SPD30内部の配線による内部インダクタンスを符号Leで表す。相線からSPD30への配線のインダクタンスを符号Lfで表す。インダクタンスLg+Le+LfをSPD関連インダクタンスLsで表すとする。符号Vgは、接地線から侵入する雷サージ波形を模擬する電圧源である。
2 is a diagram showing an example of an analysis circuit of an electrical equipment constructed in the first embodiment. As shown in FIG. 2, the N-phase wire of the low-
雷サージ電圧は、波高値、波頭時間(波頭長ともいう)、波尾時間(波尾長ともいう)で表すことができる。波高値は30kVとすることができるが、これに限定されない。雷サージとしては、雷サージ試験に用いられる規格波形である、波頭時間/波尾時間が、0.25/100μsである後続雷撃、1.2/50μsである耐インパルス試験電圧、10/350μsである直撃雷撃、8/20μsである誘導雷波形を用いるが、これらの波形に限定されるものではない。 The lightning surge voltage can be expressed by the crest value, the crest time (also called the crest length), and the tail time (also called the tail length). The crest value can be 30 kV, but is not limited to this. The lightning surge uses standard waveforms used in lightning surge tests, such as a trailing lightning stroke with a crest time/tail time of 0.25/100 μs, an impulse withstand test voltage of 1.2/50 μs, a direct lightning stroke with a crest time/tail time of 10/350 μs, and an induced lightning waveform with a crest time/tail time of 8/20 μs, but is not limited to these waveforms.
SPD30の設置個所(低圧配線10の一端)の雷サージ過電圧(以下、過電圧といういう)をV1(第1電圧)とし、低圧配線10の負荷が接続される末端(他端)の雷サージ過電圧をV2(第2電圧)とする。第1電圧V1は、N相線と接地線Eとの間の過電圧であり、第2電圧V2は、低圧配線10の末端が開放状態での電源線Lと接地線Eとの間の過電圧である。
The lightning surge overvoltage (hereinafter referred to as overvoltage) at the installation location of the SPD 30 (one end of the low-voltage wiring 10) is V1 (first voltage), and the lightning surge overvoltage at the end (other end) of the low-
図3は接地系統の数値例を示す図である。本実施の形態では、B種接地(系統接地)として、接地抵抗Rを30Ω、接地線の抵抗Rbを1mΩ、接地線のインダクタンスLbを0.1μHとした。D種接地(筐体接地)として、接地線の抵抗Rgを5mΩ、接地線のインダクタンスLgを1μH、SPD30の内部インダクタンスLeを0.3μH、SPD30の配線のインダクタンスLfを0.7μHとした。SPD関連インダクタンスLs(=Lg+Le+Lf)は2μHとなる。なお、数値は一例であって、図3に示す値に限定されるものではない。
Figure 3 shows an example of values for the ground system. In this embodiment, for type B grounding (system grounding), the ground resistance R is 30Ω, the ground wire resistance Rb is 1 mΩ, and the ground wire inductance Lb is 0.1 μH. For type D grounding (chassis grounding), the ground wire resistance Rg is 5 mΩ, the ground wire inductance Lg is 1 μH, the internal inductance Le of the
図4は情報処理装置50の構成の一例を示す図である。情報処理装置50は、ユーザ(例えば、電気設備の設計、点検、保守などを行う担当者など)が携帯可能なタブレット端末、スマートフォン等でもよく、あるいは、パーソナルコンピュータでもよい。情報処理装置50は、ユーザが所定のパラメータを設定(又は入力)するだけで、低圧配線10の末端の第2電圧V2、SPD30が設置された、低圧配線10の一端の第1電圧V1を簡単に算出することができる。また、情報処理装置50は、SPD30の保護範囲(低圧配線10の長さ)を簡単に特定することができる。情報処理装置50は、装置全体を制御する制御部51、通信部52、記憶部53、表示パネル54、操作部55、表示処理部56、第1電圧算出部57、第2電圧算出部58、反射回数算出部59、保護範囲特定部60、及び要否判定部61を備える。
Figure 4 is a diagram showing an example of the configuration of the
制御部51は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)などで構成することができる。記憶部53に記憶したアプリケーション(アプリ)をCPUで実行することにより、情報処理装置50上でアプリを動作させることができる。
The
記憶部53は、半導体メモリ又はハードディスク等で構成され、所要の情報を記憶することができる。記憶部53は、図2に例示した解析回路、図3に例示した回路素子の数値などを記憶することができる。記憶部53は、ユーザが設定(又は入力)したパラメータを記憶してもよい。また、記憶部53は、情報処理装置50による処理結果、処理途中の情報などを記憶してもよい。
The
通信部52は、通信モジュールを備え、外部の装置との間で有線通信又は無線通信を行うことができる。通信部52は、外部の装置との間で情報の送受信を行うことができる。通信部52は、外部の装置からパラメータを受信して取得することができる。
The
表示パネル54は、液晶パネル又は有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等で構成することができる。操作部55は、ユーザがパラメータを設定(又は入力)する操作を受け付けることでパラメータを取得することができる。操作部55は、例えば、表示パネル54に組み込まれたタッチパネルで構成することができ、ユーザが表示パネル54上で行う所定の操作を行うことができる。操作部55は、表示パネル54に表示したキ-ボード上の操作を行うことができる。操作部55は、ハードウェアキーボード、マウスなどでもよい。
The
表示処理部56は、表示パネル54に所要の画面を表示するための処理を行う。
The
第1電圧算出部57は、SPD(避雷器)30の放電開始電圧Vf、SPD30の制限電圧Vs、及び雷サージによってSPD30を流れるサージ電流の波高値を含むパラメータ(第2パラメータ)に基づいて、SPD30が設置された箇所(低圧配線10の一端のN相線と接地線Eとの間)の第1電圧V1(過電圧)を算出する。第2パラメータは、ユーザが操作部55を操作することにより取得してもよく、通信部52を介して外部の装置から取得してもよい。第1電圧V1の算出方法の詳細は後述する。
The first
第2電圧算出部58は、雷サージの波頭時間tr、雷サージによって低圧配線10の一端に生じる第1電圧V1、及び低圧配線10の一端から他端までの長さ(配線長)Lを含むパラメータ(第1パラメータ)に基づいて、負荷(機器)が接続される低圧配線10の末端(他端)の第2電圧V2(過電圧)を算出する。第1パラメータは、ユーザが操作部55を操作することにより取得してもよく、通信部52を介して外部の装置から取得してもよい。第1電圧V1は、第1電圧算出部57で算出した値を用いてもよい。第2電圧V2の算出方法の詳細は後述する。
The second
これにより、雷サージによって、分電盤20から後に接続される低圧配線10の末端に発生する電圧を簡易に評価できる。
This makes it easy to evaluate the voltage generated at the end of the low-
反射回数算出部59は、低圧配線10に侵入した雷サージが、低圧配線10の一端(短絡端)と他端(開放端)との間を反射しながら往復する際の反射回数を算出する。反射回数の算出方法の詳細は後述する。
The reflection
保護範囲特定部60は、特定部としての機能を有し、SPD30の保護範囲を特定する。低圧配線10の一端にSPD30が設置され、他端に機器(負荷)が接続された場合に、SPD30が当該機器を保護することができる低圧配線の最大長とすることができる。一般的には、SPD30の設置個所から離れるほど、雷サージ過電圧が増加するので、低圧配線10の長さ保護範囲を超えると、低圧配線10の末端での過電圧(第2電圧V2)が機器の耐電圧を超えることになり、機器を保護するための低圧配線10の配線長を把握することは重要である。保護範囲の特定方法の詳細は後述する。
The protection
要否判定部61は、判定部としての機能を有し、第2電圧算出部58で算出した第2電圧V2に基づいて、低圧配線10の他端でのSPDの要否を判定する。例えば、他端に接続される機器の耐電圧をVmとすると、V2>Vmの場合、低圧配線10の他端にSPDを設置する必要があると判定できる。
The
第1電圧V1、及び第2電圧V2を算出するための評価関数の妥当性を確認するためにEMTP(Electro Magnetic Transients Program)解析手法を用いた。EMTPは、電気設備をモデル化し、電気設備に侵入する雷サージをモデルに入力して、所要箇所の電圧や電流を計算することができる数値解析的手法である。しかし、EMTPは習熟した技術者でなければ取り扱いが難しいという欠点がある。本実施の形態では、EMTPを用いて、低圧配線10の一端の第1電圧V1′及び他端の第2電圧V2′を計算し、その結果に基づいて、簡便な方法で(例えば、単にパラメータを入力するだけで)第1電圧V1及び第2電圧V2を算出するための評価関数を導出している。
The EMTP (Electro Magnetic Transients Program) analysis method was used to confirm the validity of the evaluation function for calculating the first voltage V1 and the second voltage V2. EMTP is a numerical analysis method that models electrical equipment and inputs the lightning surge that penetrates the electrical equipment into the model to calculate the voltage and current at required locations. However, EMTP has the disadvantage that it is difficult to use unless you are an experienced engineer. In this embodiment, EMTP is used to calculate the first voltage V1' at one end of the low-
図5はEMTP解析に用いる電気設備のモデルの一例を示す図である。モデルでは、ビル構造体、あるいは接地極から接地線に雷サージが侵入する経路を想定している。低圧配線は、直径2mmで3芯のVVFケーブルを使用し、1芯を接地線Eとし、他の2芯を相線(L、N)とした。VVFケーブルは、構造体との距離を再現するため、地面に敷いた銅板から0.5m上に設置している。相線は幹線を経由して変圧器2次側で接続され、N相線はB種接地極に接続されている。実験では、SPDを配置した箇所で相線間を接続し、B種接地を想定した30Ωの抵抗を介して接地されている。SPD用の接地線とB種接地線は、5.5mm2 のIV線を用いた。SPDを配置した箇所での過電圧をV1′とし、VVFケーブルの末端(開放端)での過電圧をV2′とする。 FIG. 5 is a diagram showing an example of a model of electrical equipment used in EMTP analysis. In the model, a route of a lightning surge entering a building structure or a grounding electrode to a grounding wire is assumed. A 3-core VVF cable with a diameter of 2 mm is used for the low-voltage wiring, with one core being the grounding wire E and the other two cores being phase wires (L, N). The VVF cable is installed 0.5 m above a copper plate laid on the ground to reproduce the distance from the structure. The phase wires are connected to the secondary side of the transformer via the trunk line, and the N phase wire is connected to a B-type grounding electrode. In the experiment, the phase wires are connected at the location where the SPD is placed, and are grounded via a 30 Ω resistor assuming B-type grounding. A 5.5 mm 2 IV wire is used for the grounding wire for the SPD and the B-type grounding wire. The overvoltage at the location where the SPD is placed is V1', and the overvoltage at the end (open end) of the VVF cable is V2'.
まず、EMTP解析による過電圧V1′に基づいて、第1電圧V1を算出するための評価関数を求める方法について説明する。 First, we will explain how to find the evaluation function for calculating the first voltage V1 based on the overvoltage V1' obtained by EMTP analysis.
図6は第1電圧V1を算出するための評価関数に用いるパラメータの一例を示す図である。図6に示すように、SPDの放電開始電圧をVfとし、SPDの制限電圧をVsとし、SPD関連インダクタンスをLsとし、SPDを流れる雷サージ電流の波高値をIとし、SPDを流れる雷サージ電流の波頭時間をtrとする。すなわち、雷サージ電流の波頭時間trは、雷サージ電流の値が波高値に達するまでの時間である。なお、SPD関連インダクタンスLsは、Ls=Ld+Le+Lfで表すことができる。LdはSPDの接地線のインダクタンスであり、LeはSPD内部の配線の内部インダクタンスであり、LfはSPDの配線のインダクタンスである。SPDの放電開始電圧Vfは1.3kVとし、SPDの制限電圧Vsは0Vとし、SPD関連インダクタンスLsは2μHとした。すなわち、Vf、Vs、Lfは、SPDの仕様、及びSPDの配線仕様や配線長によって決まる。本実施の形態では、SPDがギャップ式であるため、Vs=0Vとしたが、SPDがバリスタ式の場合には、SPDのVI特性に応じたVsを用いればよい。 Figure 6 is a diagram showing an example of parameters used in the evaluation function for calculating the first voltage V1. As shown in Figure 6, the discharge start voltage of the SPD is Vf, the limit voltage of the SPD is Vs, the SPD-related inductance is Ls, the peak value of the lightning surge current flowing through the SPD is I, and the crest time of the lightning surge current flowing through the SPD is tr. That is, the crest time tr of the lightning surge current is the time until the value of the lightning surge current reaches the crest value. The SPD-related inductance Ls can be expressed as Ls = Ld + Le + Lf. Ld is the inductance of the ground line of the SPD, Le is the internal inductance of the wiring inside the SPD, and Lf is the inductance of the wiring of the SPD. The discharge start voltage Vf of the SPD is 1.3 kV, the limit voltage Vs of the SPD is 0 V, and the SPD-related inductance Ls is 2 μH. That is, Vf, Vs, and Lf are determined by the SPD specifications and the SPD wiring specifications and wiring length. In this embodiment, since the SPD is a gap type, Vs = 0 V, but if the SPD is a varistor type, Vs according to the VI characteristics of the SPD can be used.
図7はEMTP解析の第1例を示す図である。図7は、雷サージ波形の波頭時間/波尾時間が、それぞれ0.25/100μs、1.2/50μs、10/350μsの場合の、EMTP解析による過電圧V1′の波形を示す。VVFケーブルの長さは、それぞれ5m、10m、30m、及び50mの場合の過電圧V1′が示されている。 Figure 7 shows a first example of EMTP analysis. Figure 7 shows the waveform of overvoltage V1' obtained by EMTP analysis when the crest time/tail time of the lightning surge waveform are 0.25/100 μs, 1.2/50 μs, and 10/350 μs, respectively. Overvoltage V1' is shown when the VVF cable lengths are 5 m, 10 m, 30 m, and 50 m, respectively.
雷サージ波形の波頭時間/波尾時間が0.25/100μsの場合、Vf=-1.3kVであり、符号Pで示すピーク電圧がLs・dI/dtを表し、その値は-8.8kVである。雷サージ波形の波頭時間/波尾時間が1.2/50μsの場合、Vf=-1.3kVであり、符号Pで示すピーク電圧がLs・dI/dtを表し、その値は-2.16kVである。雷サージ波形の波頭時間/波尾時間が10/350μsの場合、Vf=-1.3kVであり、符号Pで示すピーク電圧がLs・dI/dtを表し、その値は-0.25kVである。 When the crest time/tail time of the lightning surge waveform is 0.25/100μs, Vf = -1.3kV, the peak voltage indicated by the symbol P represents Ls·dI/dt, and its value is -8.8kV. When the crest time/tail time of the lightning surge waveform is 1.2/50μs, Vf = -1.3kV, the peak voltage indicated by the symbol P represents Ls·dI/dt, and its value is -2.16kV. When the crest time/tail time of the lightning surge waveform is 10/350μs, Vf = -1.3kV, the peak voltage indicated by the symbol P represents Ls·dI/dt, and its value is -0.25kV.
0.25/100μs、1.2/50μs、及び10/350μsの各場合において、過電圧V′の最大ピークに注目すると、0.25/100μs、及び1.2/50μsの場合は、Ls・dI/dtが最大ピークとなり、10/350μsの場合は、Vfが最大ピークとなっていることが分かる。すなわち、|Ls・dI/dt|>|Vf|の場合、過電圧V1′は、V1′=Ls・dI/dtで表すことができ、|Ls・dI/dt|<|Vf|の場合、V1′=Vs、ギャップ式の場合はVs=0であるから、V1′=Vfで表すことができる。 If we look at the maximum peak of the overvoltage V' in the cases of 0.25/100μs, 1.2/50μs, and 10/350μs, we can see that in the cases of 0.25/100μs and 1.2/50μs, Ls·dI/dt is the maximum peak, and in the case of 10/350μs, Vf is the maximum peak. In other words, when |Ls·dI/dt|>|Vf|, the overvoltage V1' can be expressed as V1'=Ls·dI/dt, and when |Ls·dI/dt|<|Vf|, V1'=Vs, and in the case of the gap type, Vs=0, so it can be expressed as V1'=Vf.
図8はEMTP解析の第2例を示す図である。図8は、ハイドラ関数を用いた雷サージ波形の波頭時間/波尾時間が、それぞれ0.25/100μs、1.2/50μs、10/350μsの場合のSPDを流れる電流I、過電圧V1′、及びLs・dI/dtを表す。Ls・dI/dtは、電流Iを用いて計算したものである。過電圧V1′とLs・dI/dtに注目すると、過電圧V1′は、V1′=Ls・dI/dtにより算出できることが分かる。ただし、V1′とLs・dI/dtとは若干の差異があるので、その差異を補正することにより、さらに精度よく過電圧V1′を再現することができる。 Figure 8 shows a second example of EMTP analysis. Figure 8 shows the current I flowing through the SPD, overvoltage V1', and Ls·dI/dt when the crest time/tail time of the lightning surge waveform using the Hydra function are 0.25/100 μs, 1.2/50 μs, and 10/350 μs, respectively. Ls·dI/dt is calculated using the current I. Focusing on overvoltage V1' and Ls·dI/dt, it can be seen that overvoltage V1' can be calculated by V1' = Ls·dI/dt. However, since there is a slight difference between V1' and Ls·dI/dt, by correcting this difference, overvoltage V1' can be reproduced with even greater accuracy.
図9は補正係数の算出例を示す図である。図9では、波頭時間(tr)毎に、雷サージ電流の波高値I(kA)、波頭俊度(I/tr)、ハイドラ関数から得られる波頭俊度dI/dt、及び補正係数が示されている。 Figure 9 shows an example of how the correction coefficient is calculated. In Figure 9, the crest value I (kA) of the lightning surge current, the crest speed (I/tr), the crest speed dI/dt obtained from the Hydra function, and the correction coefficient are shown for each crest time (tr).
波頭時間trが0.25μsの場合、雷サージ電流の波高値Iを1kAとすると、波頭俊度(I/tr)は4(=1/0.25)となる。なお、雷サージ電流の波高値Iは、雷サージ電圧の波高値を30kVとし、系統接地(B種接地)の接地抵抗Rを30Ωとすると、I=30kv/30Ω=1kAの如く簡単に計算してもよい。ハイドラ関数から得られる波頭俊度dI/dtは、図8の波形から計算すると4.4となる。ハイドラ関数から得られる波頭俊度dI/dtは、雷サージ電流の波高値と波頭時間から計算する値に比べて、1.1倍大きくなるので、雷サージ電流の波高値と波頭時間から第1電圧V1を算出する場合には、補正係数Bとして、B=1.1を用いることにより、第1電圧V1の精度を向上させることができる。 When the crest time tr is 0.25 μs, if the crest value I of the lightning surge current is 1 kA, the crest speed (I/tr) is 4 (= 1/0.25). The crest value I of the lightning surge current may be calculated simply as I = 30 kv/30 Ω = 1 kA if the crest value of the lightning surge voltage is 30 kV and the ground resistance R of the system ground (class B ground) is 30 Ω. The crest speed dI/dt obtained from the Hydra function is 4.4 when calculated from the waveform in Figure 8. The crest speed dI/dt obtained from the Hydra function is 1.1 times larger than the value calculated from the crest value and crest time of the lightning surge current, so when calculating the first voltage V1 from the crest value and crest time of the lightning surge current, the accuracy of the first voltage V1 can be improved by using B = 1.1 as the correction coefficient B.
波頭時間trが1.2μsの場合、雷サージ電流の波高値Iを1kAとすると、波頭俊度(I/tr)は0.83(=1/1.2)となる。ハイドラ関数から得られる波頭俊度dI/dtは、図8の波形から計算すると1.08となる。ハイドラ関数から得られる波頭俊度dI/dtは、雷サージ電流の波高値と波頭時間から計算する値に比べて、1.3倍大きくなるので、雷サージ電流の波高値と波頭時間から第1電圧V1を算出する場合には、補正係数Bとして、B=1.3を用いることにより、第1電圧V1の精度を向上させることができる。 When the crest time tr is 1.2 μs and the crest value I of the lightning surge current is 1 kA, the crest speed (I/tr) is 0.83 (= 1/1.2). The crest speed dI/dt obtained from the Hydra function is 1.08 when calculated from the waveform in Figure 8. The crest speed dI/dt obtained from the Hydra function is 1.3 times larger than the value calculated from the crest value and crest time of the lightning surge current, so when calculating the first voltage V1 from the crest value and crest time of the lightning surge current, the accuracy of the first voltage V1 can be improved by using a correction coefficient B of B = 1.3.
波頭時間trが10μsの場合、第1電圧V1は、V1=Vfによって計算され、波頭俊度dI/dtは用いないので、補正係数は必要ない。この場合、補正係数B=1とすることができる。 When the crest time tr is 10 μs, the first voltage V1 is calculated by V1 = Vf, and the crest speed dI/dt is not used, so no correction coefficient is required. In this case, the correction coefficient B can be set to 1.
EMTP解析結果を用いて、第1電圧V1を算出するための評価関数は、以下のように纏めることができる。 Using the EMTP analysis results, the evaluation function for calculating the first voltage V1 can be summarized as follows:
図10は第1電圧V1算出のための評価関数を示す図である。第1電圧V1は、|Ls・dI/dt|<|Vf|の場合、V1=Vfという式で算出できる。また、。第1電圧V1は、|Ls・dI/dt|>|Vf|の場合、V1=Vs+B・Ls・dI/dtという式で算出できる。より安全側に見積もるためには、V1=β1・V1のように算出することにより、第1電圧V1を高めに見積もってもよい。ここで、β1>1である。 Figure 10 shows the evaluation function for calculating the first voltage V1. When |Ls·dI/dt|<|Vf|, the first voltage V1 can be calculated by the formula V1=Vf. When |Ls·dI/dt|>|Vf|, the first voltage V1 can be calculated by the formula V1=Vs+B·Ls·dI/dt. To estimate on the safe side, the first voltage V1 can be estimated higher by calculating V1=β1·V1, where β1>1.
上述のように、第1電圧算出部57は、雷サージ電流の時間変化dI/dt及び関連インダクタンスLsの乗算値と、SPD30の放電開始電圧Vfとの大小に応じて、異なる演算式を用いて第1電圧を算出することができる。これにより、波頭時間及び波尾時間が異なる各雷サージに対する、SPD30の設置個所での過電圧(第1電圧V1)を精度よく算出することができる。なお、雷サージ電流の時間変化dI/dtは、雷サージ電流の波高値をIとし、波頭時間をtrとすると、I/trという式で算出してもよい。
As described above, the first
また、第1電圧算出部57は、雷サージの波頭時間trに応じた補正係数Bを用いて第1電圧を算出することができる。これにより、SPD30の設置個所での過電圧(第1電圧V1)を精度よく算出することができる。
The first
図11は本実施形態による第1電圧V1の評価の一例を示す図である。図11には、波頭時間trが0.25μs、1.2μs、及び10μsそれぞれについて、配線長Lが5m、10m、30m、及び50mのときのEMTPによる過電圧V1′の計算値と、本実施形態による第1電圧V1の計算値を示している。図11から分かるように、本実施の形態によれば、誤差{=(V1-V1′)/V1′}は、-7.7%~3.4%の範囲内にあり、十分に実用可能であることが分かる。 Figure 11 is a diagram showing an example of an evaluation of the first voltage V1 according to this embodiment. Figure 11 shows the calculated values of overvoltage V1' by EMTP when the crest time tr is 0.25 μs, 1.2 μs, and 10 μs, and the calculated values of the first voltage V1 according to this embodiment when the wiring length L is 5 m, 10 m, 30 m, and 50 m. As can be seen from Figure 11, according to this embodiment, the error {= (V1 - V1') / V1'} is within the range of -7.7% to 3.4%, which shows that this is fully practical.
次に、第2電圧V2を算出するための評価関数を求める方法について説明する。 Next, we will explain how to find the evaluation function for calculating the second voltage V2.
図12は低圧配線10に侵入する雷サージの一例を示す図である。低圧配線10の一端側から侵入した雷サージは、低圧配線10を伝播して、他端に到達する。以下の説明では、雷サージの先頭が他端に到達した時刻を基準とし、t=0とする。一端(分電盤側)は短絡端とし、他端(負荷側)は開放端としている。
Figure 12 is a diagram showing an example of a lightning surge entering the low-
図13は第2電圧V2を算出するための評価関数に用いるパラメータの一例を示す図である。図13に示すように、低圧配線10の配線長(一端から他端までの長さ)をLとし、雷サージの波頭時間をtrとし、雷サージの伝播速度をcとし、雷サージの往復時間をtoとし、反射回数をnとする。雷サージの往復時間toは、雷サージが低圧配線10の一端と他端とを往復するのに要する時間であり、to=2L/cで計算できる。反射回数は、雷サージの先頭が他端に到達した時刻(t=0)から他端の電圧が波高値に達するまでの時間trまでの間に、雷サージが反射して繰り返し他端に到達する回数を表す。反射回数nは、n=tr/toで計算でき、n=a.bで表すことができる。ここで、aは整数部分であり、bは少数部分である。雷サージの伝播速度cは、光の速さ3×108 m/sよりも若干遅くなる。具体的には、低圧配線10などのケーブルの絶縁体の比誘電率をεとし、比透磁率を1とすると、雷サージの伝播速度c=c0/√εで表すことができる。c0は真空中の光の速さである。比誘電率εは、ε>1であるので、雷サージの伝播速度cは、光の速さよりも遅くなる。雷サージの伝播速度cの値は、予め記憶部53に記憶してもよく、操作部55を介して、低圧配線10の比誘電率を取得し、取得した比誘電率を用いて算出してもよい。
13 is a diagram showing an example of parameters used in an evaluation function for calculating the second voltage V2. As shown in FIG. 13, the wiring length (length from one end to the other end) of the low-
次に、低圧配線10の他端に到達した雷サージが当該他端で反射し、低圧配線10を伝播して一端で再度反射して他端に再度到達し、低圧配線10の一端と他端との間で反射を繰り返すときの第2電圧V2について説明する。
Next, we will explain the second voltage V2 when a lightning surge that reaches the other end of the low-
図14は反射回数が0の場合の第2電圧V2の一例を示す図である。図14Aは、雷サージの反射の様子を示し、図14Bは第2電圧V2の様子を示す。図14Aに示すように、t=0において、雷サージV1が他端に到達し、他端で反射する。他端は開放端なので電流が流れないためエネルギーが吸収されることなく同じ極性の電圧V1が低圧配線10を戻ることになる。このため、他端の電圧はV1の2倍となる。低圧配線10を一端に向かって伝播する電圧V1は、一端に達し、一端で反射する。一端は短絡端なので強制的に電圧が0になる。電圧が0になるためには、伝播してきた電圧V1を打ち消す必要があるため、反対極性の電圧-V1が発生し、反射波1として他端に向かって伝播する。低圧配線10を伝播する電圧は、他端では同一極性の電圧となって反射し、一端では逆極性の電圧となって反射する。反射波1が他端に到達する時刻toは、to=2L/cとなる。
Figure 14 is a diagram showing an example of the second voltage V2 when the number of reflections is 0. Figure 14A shows the reflection of a lightning surge, and Figure 14B shows the second voltage V2. As shown in Figure 14A, at t = 0, the lightning surge V1 reaches the other end and is reflected at the other end. Since the other end is an open end, no current flows, so no energy is absorbed and the voltage V1 of the same polarity returns through the low-
図14Bに示すように、t=0で到達した電圧V1は、2倍の電圧となって上昇し、波頭時間trにおいて2・V1となる。すなわち、第2電圧V2=2・V1となる。反射回数nが0であるから、反射波は波頭時間内に到達しておらず、反射波1は、t=trにおいては他端に到達していない。すなわち、反射回数が0の場合、to>trとなる。t=toにおいて、逆極性の電圧-V1が到達するので、他端の第2電圧V2は、時刻to以降、下降する。図14Bから分かるように、第2電圧V2の最大値は2・V1となる。従って、反射回数n(整数部分a)が0の場合、第2電圧V2は、V2=2・V1という式で算出することができる。
As shown in FIG. 14B, the voltage V1 that arrives at t=0 rises to twice the voltage, becoming 2·V1 at the crest time tr. That is, the second voltage V2=2·V1. Because the number of reflections n is 0, the reflected wave does not arrive within the crest time, and the reflected
図15は反射回数が1の場合の第2電圧V2の一例を示す図である。図15Aは、図14Aの場合と同様なので説明は省略する。反射回数が1なので、波頭時間内に反射波1が他端に1回到達したことになる。すなわち、反射回数が1の場合、to<trとなる。図15Bに示すように、t=0で到達した電圧V1は、2倍の電圧となって上昇する。しかし、第2電圧V2が、電圧2・V1(最大値)になる前に逆極性の反射波1が到達するので、第2電圧V2は、一定電圧となる。t=trになると、電圧V1の上昇が無くなるので、第2電圧V2は下降する。図15Bから分かるように、第2電圧V2の最大値は、V2=2・V1・to/trという式で算出することができる。
Figure 15 is a diagram showing an example of the second voltage V2 when the number of reflections is 1. Since Figure 15A is similar to the case of Figure 14A, the explanation will be omitted. Since the number of reflections is 1, the reflected
図16は反射回数が2の場合の第2電圧V2の一例を示す図である。図16Aは、図14Aの場合と同様である。図16Aでは、反射波1、2、3を図示している。一端では反射波が逆極性になり、他端では反射波は同一極性のままである。従って、反射波1は一端で1回反射しているので、-V1となる。反射波2は一端で2回反射しているので、V1となる。反射波3は一端で3回反射しているので、-V1となる。すなわち、反射回数が奇数の場合には、反射波の逆極性となり、反射回数が偶数の場合には、反射波の同極性となる。
Figure 16 shows an example of the second voltage V2 when the number of reflections is 2. Figure 16A is similar to the case of Figure 14A. Figure 16A shows
図16Bに示すように、反射回数が2なので、波頭時間内に反射波が2回(反射波1、2)他端に到達したことになる。すなわち、反射回数が2の場合、2・to<trとなる。図15Bの場合と同様に、t=0で到達した電圧V1は、2倍の電圧となって上昇する。しかし、第2電圧V2が、電圧2・V1(最大値)になる前の時刻toにおいて、逆極性の反射波1が到達するので、第2電圧V2は、一定電圧となる。時刻2・toにおいて、同極性の反射波2が到達するので、第2電圧V2は再び上昇する。t=trになると、電圧V1の上昇が無くなるので、第2電圧V2は一定となる。
As shown in FIG. 16B, the number of reflections is 2, so the reflected wave arrives at the other end twice (reflected
反射回数nをn=a.bで表すと、a=2となる。図16Bから、時刻trと時刻2・toの時間差Δtは、Δt=0.b×toで表すことができる。従って、時刻2・toから時刻trまでの第2電圧V2の増加量ΔV2は、ΔV2=2・V1×0.b×to/trで表すことができる。時刻toから時刻2・toまでの第2電圧は、2・V1・to/trであるから、第2電圧V2の最大値は、V2=2・V1・to・(1.b)/trという式で算出することができる。
If the number of reflections n is expressed as n = a.b, then a = 2. From FIG. 16B, the time difference Δt between time tr and
図17は反射回数が3の場合の第2電圧V2の一例を示す図である。図17Aは、図16Aの場合と同様である。図17Bに示すように、反射回数が3なので、波頭時間内に反射波が3回(反射波1、2、3)他端に到達したことになる。すなわち、反射回数が3の場合、3・to<trとなる。図16Bの場合と同様に、t=0で到達した電圧V1は、2倍の電圧となって上昇する。しかし、第2電圧V2が、電圧2・V1(最大値)になる前の時刻toにおいて、逆極性の反射波1が到達するので、第2電圧V2は、一定電圧となる。また、時刻2・toにおいて、同極性の反射波2が到達するので、第2電圧V2は再び上昇する。さらに、時刻3・toにおいて、逆極性の反射波3が到達するので、第2電圧V2は一定となる。t=trになると、電圧V1の上昇が無くなるので、反射波3の影響により、第2電圧V2は下降する。時刻toから時刻2・toまでの第2電圧は、2・V1・to/trであり、時刻2・toから時刻3・toまでの第2電圧の増加量も、2・V1・to/trであるから、第2電圧V2の最大値は、V2=2・V1・to・2/trという式で算出することができる。
Figure 17 is a diagram showing an example of the second voltage V2 when the number of reflections is 3. Figure 17A is the same as the case of Figure 16A. As shown in Figure 17B, since the number of reflections is 3, the reflected wave reaches the other end three times (reflected
上述のように、第2電圧V2は、奇数回目の反射波が他端に到達すると、到達時点以降は一定値となり、偶数回目の反射波が到達すると、到達時点以降は上昇する。すなわち、反射回数が奇数か偶数かに応じて、第2電圧の状態が異なる。 As described above, when an odd-numbered reflected wave reaches the other end, the second voltage V2 becomes a constant value from that point onward, and when an even-numbered reflected wave arrives, the second voltage V2 increases from that point onward. In other words, the state of the second voltage differs depending on whether the number of reflections is odd or even.
図18は第2電圧V2算出のための評価関数を示す図である。反射回数nをn=a.bと表す。ここで、aは整数部分を示し、bは少数部分を示す。aが奇数の場合、係数AをA=(a+1)/bと定義し、aが偶数の場合、係数AをA=(a/2)+bと定義する。第2電圧V2は、a=0の場合、V2=2・V1という式で算出することができ、a≧1の場合、V2={2・V1・to/tr}・Aという式で算出することができる。 Figure 18 shows the evaluation function for calculating the second voltage V2. The number of reflections n is expressed as n = a.b. Here, a indicates the integer part and b indicates the decimal part. When a is an odd number, the coefficient A is defined as A = (a + 1)/b, and when a is an even number, the coefficient A is defined as A = (a/2) + b. When a = 0, the second voltage V2 can be calculated using the formula V2 = 2 · V1, and when a ≥ 1, the second voltage V2 can be calculated using the formula V2 = {2 · V1 · to/tr} · A.
上述のように、反射回数算出部59は、低圧配線10の一端から他端に到達した雷サージが、一端と他端との間で反射を繰り返し、他端の電圧が波高値に達するまでの時間内に、他端に再度到達する回数を示す反射回数を算出する。第2電圧算出部58は、反射回数算出部59で算出した反射回数に基づいて第2電圧を算出することができる。反射波の反射回数に応じて、末端における過電圧の様子が異なるので、反射回数を考慮することにより、実際の過電圧の状況を再現することができる。
As described above, the reflection
第2電圧算出部58は、反射回数算出部59で算出した反射回数が偶数か奇数かに応じて異なる演算式を用いて第2電圧を算出することができる。反射回数が偶数か奇数かに応じて末端における過電圧の様子が異なるので、反射回数が偶数か奇数かを考慮することにより、実際の過電圧の状況を再現することができる。
The second
前述のように、具体的には、第2電圧算出部58は、反射回数が0である場合、式(2×V1)により第2電圧V2を算出することができる。ここで、V1は一端の過電圧である第1電圧である。また、第2電圧算出部58は、反射回数が1以上である場合、式(2×V1×t0×A/tr)により第2電圧V2を算出することができる。ここで、V1は一端の過電圧である第1電圧であり、toは雷サージの低圧配線10の一端と他端とを往復する往復時間であり、trは雷サージの波頭時間であり、Aは反射回数の整数部分aが奇数の場合、A=(a+1)/2とし、整数部分aが偶数の場合、A=b+a/2とし、bは反射回数の少数部分とする。
As described above, specifically, when the number of reflections is 0, the second
上述のように、雷サージによって、分電盤20から後に接続される低圧配線10の末端に発生する電圧を簡易に評価できる。
As described above, it is possible to easily evaluate the voltage generated at the end of the low-
図19は本実施形態による第2電圧V2の評価の一例を示す図である。図19には、波頭時間trが0.25μs、1.2μs、及び10μsそれぞれについて、配線長Lが5m、10m、30m、及び50mのときのEMTPによる過電圧V1′、V2′の計算値と、本実施形態による第2電圧V2の計算値を示している。図19から分かるように、本実施の形態によれば、誤差{=(V2-V2′)/V2′}は、-11.6%~4.9%の範囲内にあり、十分に実用可能であることが分かる。 Figure 19 shows an example of the evaluation of the second voltage V2 according to this embodiment. Figure 19 shows the calculated values of overvoltages V1' and V2' by EMTP when the crest time tr is 0.25 μs, 1.2 μs, and 10 μs, and the calculated value of the second voltage V2 according to this embodiment when the wiring length L is 5 m, 10 m, 30 m, and 50 m. As can be seen from Figure 19, according to this embodiment, the error {= (V2 - V2') / V2'} is within the range of -11.6% to 4.9%, which shows that this is fully practical.
図20はEMTP解析の一例を示す図である。図20は、雷サージ波形の波頭時間/波尾時間が、それぞれ0.25/100μs、1.2/50μs、10/350μsの場合の、EMTP解析による過電圧V2′の波形を示す。VVFケーブルの長さは、それぞれ5m、10m、30m、及び50mの場合の過電圧V2′が示されている。図20に示す各波形のピーク値が、図19のEMTPによる過電圧V2′の計算値を表している。 Figure 20 shows an example of an EMTP analysis. Figure 20 shows the waveform of overvoltage V2' by EMTP analysis when the crest time/tail time of the lightning surge waveform are 0.25/100 μs, 1.2/50 μs, and 10/350 μs, respectively. Overvoltage V2' is shown when the VVF cable length is 5 m, 10 m, 30 m, and 50 m, respectively. The peak value of each waveform shown in Figure 20 represents the calculated value of overvoltage V2' by EMTP in Figure 19.
第2電圧V2の精度をさらに向上させるため、SPD30の設置個所(低圧配線10の一端)、及び負荷端(低圧配線10の他端)での雷サージの増減を考慮してもよい。一端及び他端での反射係数をそれぞれα1、α2とすると、a=0の場合、V2={α1・α2}・2・V1という式で算出してもよく、a≧1の場合、V2={α1・α2}・{2・V1・to/tr}・Aという式で算出してもよい。また、より安全側に見積もるためには、V2=β2・V2のように算出することにより、第2電圧V2を高めに見積もってもよい。ここで、β2>1である。 To further improve the accuracy of the second voltage V2, the increase or decrease of the lightning surge at the installation location of the SPD 30 (one end of the low-voltage wiring 10) and at the load end (the other end of the low-voltage wiring 10) may be taken into consideration. If the reflection coefficients at one end and the other end are α1 and α2, respectively, when a = 0, V2 may be calculated using the formula V2 = {α1 α2} 2 V1, and when a ≥ 1, V2 may be calculated using the formula V2 = {α1 α2} 2 V1 to/tr} A. In addition, to estimate on the safe side, the second voltage V2 may be estimated higher by calculating V2 = β2 V2, where β2 > 1.
(第2実施形態)
第1実施形態では、建物(ビル構造体)から接地線を経由して低圧配線10に雷サージが侵入する場合について説明した。第2実施形態では、電源線(電路)を経由して低圧配線10に雷サージが侵入する場合について説明する。
Second Embodiment
In the first embodiment, a case where a lightning surge enters the low-
図21は第2実施形態の構築した電気設備の解析回路の一例を示す図である。図2に例示した第1実施形態との相違点は、雷サージ波形を模擬する電圧源Vgの位置を、接地線ではなく、電源線Lに接続している点である。D種接地用の接地抵抗をRで表し、接地線の抵抗をRdで表し、接地線のインダクタンスをLdで表している。SPD関連インダクタンスLsは、図2の場合と同様に、Ls=Lg+Le+Lfであらわすことができる。また、雷サージとして、波頭時間/波尾時間を、1.2/50μs、及び8/20μsとした。波高値は30kVとした。解析回路の他の構成や回路素子の数値は、第1実施形態と同様である。 Figure 21 is a diagram showing an example of an analysis circuit for electrical equipment constructed in the second embodiment. The difference from the first embodiment shown in Figure 2 is that the position of the voltage source Vg that simulates the lightning surge waveform is connected to the power line L instead of the ground line. The ground resistance for type D grounding is represented by R, the resistance of the ground line is represented by Rd, and the inductance of the ground line is represented by Ld. The SPD-related inductance Ls can be expressed as Ls = Lg + Le + Lf, as in the case of Figure 2. In addition, the crest time / tail time for the lightning surge was set to 1.2 / 50 μs and 8 / 20 μs. The peak value was set to 30 kV. The other configurations of the analysis circuit and the numerical values of the circuit elements are the same as those of the first embodiment.
図22は第2実施形態による第2電圧V2の評価の一例を示す図である。図22には、波頭時間trが1.2μs、及び8μsそれぞれについて、配線長Lが5m、及び150mのときのEMTPによる過電圧V2′の計算値と、本実施形態による第2電圧V2の計算値を示している。図22から分かるように、本実施の形態によれば、誤差{=(V2-V2′)/V2′}は、-7.3%~8.3%の範囲内にあり、十分に実用可能であることが分かる。 Figure 22 is a diagram showing an example of evaluation of the second voltage V2 according to the second embodiment. Figure 22 shows the calculated values of overvoltage V2' by EMTP when the crest time tr is 1.2 μs and 8 μs, and the calculated values of the second voltage V2 according to this embodiment when the wiring length L is 5 m and 150 m. As can be seen from Figure 22, according to this embodiment, the error {= (V2 - V2') / V2'} is within the range of -7.3% to 8.3%, which shows that this is fully practical.
図23は第2実施形態のEMTP解析の一例を示す図である。図23は、雷サージ波形の波頭時間/波尾時間が、それぞれ1.2/50μs、8/20μsの場合の、EMTP解析による過電圧V2′の波形を示す。VVFケーブルの長さは、それぞれ5m、10m、100m、及び150mの場合の過電圧V2′が示されている。図23に示す各波形のピーク値が、図22のEMTPによる過電圧V2′の計算値を表している。 Figure 23 is a diagram showing an example of an EMTP analysis of the second embodiment. Figure 23 shows the waveform of overvoltage V2' obtained by EMTP analysis when the crest time/tail time of the lightning surge waveform are 1.2/50 μs and 8/20 μs, respectively. The overvoltage V2' is shown when the VVF cable length is 5 m, 10 m, 100 m, and 150 m, respectively. The peak value of each waveform shown in Figure 23 represents the calculated value of overvoltage V2' by EMTP in Figure 22.
上述のように、第2実施形態においても、図18に例示した評価関数を用いることができる。また、第2実施形態において、図11に例示した評価関数を用いてもよい。 As described above, the evaluation function illustrated in FIG. 18 can be used in the second embodiment. Also, the evaluation function illustrated in FIG. 11 can be used in the second embodiment.
(第3実施形態)
次に、SPD30の保護範囲について説明する。以下に説明する保護範囲は、第1実施形態及び第2実施形態の両方に適用可能である。
Third Embodiment
Next, a description will be given of the protection range of the
図24はSPD30の保護範囲の一例を示す図である。保護範囲の特定方法は、条件に応じて、例えば、3つの場合に分けることができる。まず、第1電圧V1≧機器の耐電圧Vmの場合、SPD30を設けた場所の電圧V1(過電圧)が機器の耐電圧Vm以上なので、電圧V1を下げるべくSPDの再選定を要する。
Figure 24 is a diagram showing an example of the protection range of
2・V1<Vmの場合、機器を設ける末端の第2電圧V2の最大値(2・V1)が機器の耐電圧Vmを超えないので、SPD30と機器との間の低圧配線10の配線長は、制限なく、所要の長さにすることが可能である。
When 2·V1<Vm, the maximum value (2·V1) of the second voltage V2 at the end where the device is installed does not exceed the withstand voltage Vm of the device, so the length of the low-
前述の2つの条件を充足しない場合、すなわち、Vm/2≦V1<Vmの場合、2通りの特定方法がある。第1の方法は、機器を設けた場所の電圧V2(過電圧)が機器の耐電圧Vmを超えないように配線長を選定することによりSPD30の保護範囲を特定する。第2の方法は、1回の反射の場合と複数回の反射の場合それぞれのSPDの保護範囲(配線長)を特定し、距離の短い方をSPDの保護範囲とする。以下、第1の方法と第2の方法について、具体例を用いて説明する。
If the two conditions mentioned above are not met, i.e., Vm/2≦V1<Vm, there are two ways to specify the range of protection of the
図25はSPD30の保護範囲特定の第1の方法を示す図である。パラメータとして、雷サージの波頭時間trを1μsとし、第1電圧V1を2.2kVとし、雷サージの伝播速度cを2.8×108 m/sとし、機器の耐電圧Vmを2.5kVとする。低圧配線10の一端から他端までの長さである配線長Lを5mとする。反射回数nは、tr/to=tr/(2L/c)=28となる。すなわち、a=28、b=0となる。反射回数は偶数なので、A=(a/2)+b=14となる。第2電圧V2は、V2={2・V1・to/tr}・A=2.2kVとなる。
25 is a diagram showing a first method for identifying the protection range of the
配線長Lを15mとすると、反射回数nは9.33となり、a=9、b=0.33となる。反射回数は奇数なので、A=(a+1)/2=5となる。第2電圧V2は、V2={2・V1・to/tr}・A=2.35kVとなる。配線長Lを20mとすると、反射回数nは7となり、a=7、b=0となる。反射回数は奇数なので、A=(a+1)/2=4となる。第2電圧V2は、V2={2・V1・to/tr}・A=2.51kVとなる。 If the wiring length L is 15 m, the number of reflections n is 9.33, so a = 9, b = 0.33. Since the number of reflections is odd, A = (a + 1)/2 = 5. The second voltage V2 is V2 = {2 V1 to/tr} A = 2.35 kV. If the wiring length L is 20 m, the number of reflections n is 7, so a = 7, b = 0. Since the number of reflections is odd, A = (a + 1)/2 = 4. The second voltage V2 is V2 = {2 V1 to/tr} A = 2.51 kV.
第2電圧V2が機器の耐電圧Vmを超えない範囲で配線長が最も長いのは、配線長L=15mの場合であるから、SPD30の保護範囲を15mとして特定することができる。なお、図25の例では、配線長を5m、15m、20mの場合について検討したが、配線長の選定は、これに限定されるものではなく、例えば、1m毎、2m毎、5m毎、10m毎の如く、適宜の長さについて検討することができる。また、情報処理装置50によって保護範囲を特定する場合、予め配線長の下限又は上限を設定できるようにし、設定された下限又は上限から、ユーザが所望の刻み幅を用いて配線長を徐々に変更して、保護範囲を探索してもよい。
The longest wiring length in the range where the second voltage V2 does not exceed the withstand voltage Vm of the device is when the wiring length L = 15 m, so the protection range of the
上述のように、保護範囲特定部60は、第2電圧算出部58で算出した、低圧配線10の複数の配線長それぞれに対する第2電圧V2と、他端に接続される機器の耐電圧Vmとを比較して、SPD30の保護可能な配線長を特定することができる。
As described above, the protection
EMTPを用いた解析では、SPDが保護可能な範囲(配線長)を解として出力することができないが、本実施の形態によれば、簡易にSPD30の保護範囲を特定できる。
In an analysis using EMTP, it is not possible to output the range (wiring length) that the SPD can protect as a solution, but according to this embodiment, the protection range of the
図26はSPD30の保護範囲特定の第2の方法を示す図である。パラメータは、図25の第1の方法と同様である。反射回数が1回の場合、第2電圧V2は、V2=2・V1・to/trとなる。Vm>V2となる配線長L1は、L1<Vm・c・tr/(4・V1)となり、L1=79.5mとなる。反射回数が2回以上の場合、第2電圧V2は、V2={2・V1・to/tr}・Aとなる。反射回数を奇数と仮定すると、A=(a+1)/2は、(n+1)/2で近似することができ、Vm>V2となる配線長L2は、L2<{(Vm/V1)-1}・c・tr/2となり、L2=19.1mとなる。L1とL2の短い方を保護範囲とすることができ、SPD30の保護範囲を19.1mとして特定することができる。
Figure 26 is a diagram showing a second method for identifying the protection range of
上述のように、保護範囲特定部60は、第1配線長算出部及び第2配線長算出部としての機能を有し、反射回数が1回の場合に第2電圧算出部58で算出した第2電圧が、他端に接続される機器の耐電圧Vm以下となる第1配線長L1を算出し、反射回数が複数回の場合に第2電圧算出部58で算出した第2電圧が、耐電圧Vm以下となる第2配線長L2を算出する。保護範囲特定部60は、算出した第1配線長L1と第2配線長L2との短い方の配線長を、SPD30の保護可能な配線長として特定することができる。
As described above, the protection
EMTPを用いた解析では、SPDが保護可能な範囲(配線長)を解として出力することができないが、本実施の形態によれば、簡易にSPD30の保護範囲を特定できる。
In an analysis using EMTP, it is not possible to output the range (wiring length) that the SPD can protect as a solution, but according to this embodiment, the protection range of the
図27は情報処理装置50による第1電圧V1の算出処理の手順を示すフローチャートである。以下では、便宜上、処理の主体を制御部51として説明する。制御部51は、SPD30の放電開始電圧Vf、SPD30の制限電圧Vs、SPD関連インダクタンスLs、雷サージの波頭時間tr、SPD30に流れる雷サージ電流の波高値I、機器の耐電圧Vmの各パラメータのパラメータ値を取得する(S11)。
Figure 27 is a flowchart showing the procedure for the calculation process of the first voltage V1 by the
制御部51は、|Vf|>|Ls・dI/dt|であるか否かを判定する(S12)。ここでは、dI/dtは、式(I/tr)を用いて算出してもよい。|Vf|>|Ls・dI/dt|である場合(S12でYES)、制御部51は、第1電圧V1を、V1=Vfという式で算出し(S13)、Vm≧V1であるか否かを判定する(S14)。
The
Vm≧V1である場合(S14でYES)、制御部51は、処理を終了し、Vm≧V1でない場合(S14でNO)、SPDの再選定の必要性を通知し(S15)、処理を終了する。必要性の通知は、表示パネル54に表示してもよく、音声で出力してもよい。また、通信部52を介して外部の装置に通知してもよい。
If Vm≧V1 (YES in S14), the
|Vf|>|Ls・dI/dt|でない場合(S12でNO)、制御部51は、波頭時間trに応じた補正係数Bを選定し(S16)、第1電圧V1を、V1=Vs+B・Ls・dI/dtという式で算出し(S17)、Vm≧V1であるか否かを判定する(S18)。
If |Vf|>|Ls·dI/dt| is not satisfied (NO in S12), the
Vm≧V1である場合(S18でYES)、制御部51は、処理を終了し、Vm≧V1でない場合(S18でNO)、SPD関連インダクタンスの低減の必要性を通知し(S19)、処理を終了する。必要性の通知は、表示パネル54に表示してもよく、音声で出力してもよい。また、通信部52を介して外部の装置に通知してもよい。通知内容は、予め作成しておき、記憶部53に記憶しておけばよい。
If Vm≧V1 (YES in S18), the
図28は情報処理装置50による第2電圧V2の算出処理の手順を示すフローチャートである。制御部51は、低圧配線10の配線長L、雷サージの波頭時間tr、低圧配線10の一端の過電圧である第1電圧V1の各パラメータのパラメータ値を取得する(S31)。第1電圧V1は、ユーザが入力した値でもよく、第1電圧算出部57で算出した電圧でもよい。
Figure 28 is a flowchart showing the procedure of the calculation process of the second voltage V2 by the
制御部51は、雷サージの往復時間toを算出する(S32)。往復時間toは、2L/cという式で算出できる。ここで、cは雷サージの伝播速度である。制御部51は、反射波の反射回数n=a.bを算出する(S33)。反射回数nは、tr/to=tr/(2L/c)という式で算出できる。制御部51は、反射回数nの整数部分a=0であるか否かを判定し(S34)、a=0である場合(S34でYES)、第2電圧V2を、V2=2・V1という式で算出し(S35)、後述のステップS40の処理を行う。
The
a=0でない場合(S34でNO)、制御部51は、整数部分aが偶数か奇数かを判定する(S36)。aが偶数である場合(S36で偶数)、制御部51は、係数Aを、A=(a/2)+bという式で算出し(S37)、第2電圧V2を、V2={2・V1・to/tr}・Aという式で算出し(S38)、後述のステップS40の処理を行う。aが奇数である場合(S36で奇数)、制御部51は、係数Aを、A=(a+1)/2という式で算出し(S39)、ステップS38の処理を行う。
If a is not 0 (NO in S34), the
制御部51は、機器の耐電圧Vm≧V2であるか否かを判定し(S40)、Vm≧Vである場合(S40でYES)、負荷端にSPDは必要ない旨を通知し(S41)、処理を終了する。Vm≧Vでない場合(S40でNO)、制御部51は、負荷端にSPDが必要である旨を通知し(S42)、処理を終了する。通知は、表示パネル54に表示してもよく、音声で出力してもよい。また、通信部52を介して外部の装置に通知してもよい。通知内容は、予め作成しておき、記憶部53に記憶しておけばよい。
The
図29は情報処理装置50による保護範囲特定の第1の方法の処理手順を示すフローチャートである。制御部51は、雷サージの波頭時間tr、第1電圧V1、機器の耐電圧Vmの各パラメータのパラメータ値を取得する(S51)。第1電圧V1は、ユーザが入力した値でもよく、第1電圧算出部57で算出した電圧でもよい。制御部51は、カウンタN=1に設定し(S52)、低圧配線10の配線長Lを、L=α・Nという式で選定する(S53)。αはユーザが自由に設定できる、配線長を変更するための刻み幅である。
Figure 29 is a flowchart showing the processing steps of the first method of identifying the protection range by the
制御部51は、雷サージの往復時間toを算出する(S54)。往復時間toは、2L/cという式で算出できる。ここで、cは雷サージの伝播速度である。制御部51は、反射波の反射回数n=a.bを算出する(S55)。反射回数nは、tr/to=tr/(2L/c)という式で算出できる。制御部51は、反射回数nの整数部分a=0であるか否かを判定し(S56)、a=0である場合(S56でYES)、第2電圧V2を、V2=2・V1という式で算出し(S57)、後述のステップS62の処理を行う。
The
a=0でない場合(S56でNO)、制御部51は、整数部分aが偶数か奇数かを判定する(S58)。aが奇数である場合(S58で奇数)、制御部51は、係数Aを、A=(a+1)/2という式で算出し(S59)、第2電圧V2を、V2={2・V1・to/tr}・Aという式で算出し(S60)、後述のステップS62の処理を行う。aが偶数である場合(S58で偶数)、制御部51は、係数Aを、A=(a/2)+bという式で算出し(S61)、ステップS60の処理を行う。
If a is not 0 (NO in S56), the
制御部51は、第2電圧V2≧機器の耐電圧Vmであるか否かを判定し(S62)、V2≧Vmでない場合(S62でNO)、カウンタNに1を加算し(S63)、ステップS53以降の処理を繰り返す。V2≧Vmである場合(S62でYES)、制御部51は、SPD30の保護範囲を、L=α・(N-1)とし(S64)、処理を終了する。
The
図30は情報処理装置50による保護範囲特定の第2の方法の処理手順を示すフローチャートである。制御部51は、雷サージの波頭時間tr、第1電圧V1、機器の耐電圧Vmの各パラメータのパラメータ値を取得する(S71)。第1電圧V1は、ユーザが入力した値でもよく、第1電圧算出部57で算出した電圧でもよい。制御部51は、第1配線長L1を、L1=Vm・c・tr/(4・V1)という式で算出する(S72)。
Figure 30 is a flowchart showing the processing steps of the second method of identifying the protection range by the
制御部51は、第2配線長L2を、L2={(Vm/V1)-1}・c・tr/2という式で算出する(S73)。制御部51は、L1<L2であるか否かを判定し(S74)、L1<L2である場合(S74でYES)、SPD30の保護範囲をL1とし(S75)、処理を終了する。L1<L2でない場合(S74でNO)、制御部51は、SPD30の保護範囲をL2とし(S76)、処理を終了する。
The
図29及び図30に示す処理は、Vm/2≦V1<Vmという条件が充足しているものとしている。仮に、V1≧Vmの場合には、SPD30を設けた場所の過電圧が機器の耐電圧以上なので、「SPDの再選定、あるいは接地線長の再検討が必要です」の如くの通知を行ってもよい。また、2・V1<Vmの場合には、機器を設ける末端の第2電圧V2の最大値が機器の耐電圧Vmを超えないので、「SPDと機器との間の低圧配線の配線長は、所要の長さにすることが可能です」の如くの通知を行ってもよい。
29 and 30 assume that the condition Vm/2≦V1<Vm is satisfied. If V1≧Vm, the overvoltage at the location where the
情報処理装置50は、CPU(プロセッサ)、RAMなどを備えたコンピュータを用いて実現することもできる。図27~図30に示すような処理の手順を定めたコンピュータプログラム(記録媒体に記録可能)をコンピュータに備えられたRAMにロードし、コンピュータプログラム(アプリ)をCPU(プロセッサ)で実行することにより、コンピュータ上で情報処理装置50を実現することができる。
The
情報処理装置50は、表示装置としての機能を有する。例えば、ユーザが、情報処理装置50にパラメータ値を入力し、あるいは複数のパラメータ値の中から所望のパラメータ値を選択してパラメータ値を設定することにより、情報処理装置50は処理結果を表示することができる。
The
図31はSPD設置個所の過電圧算定画面110の一例を示す図である。図31に示すように、ユーザは、パラメータ値として、雷サージの電流波高値I、波頭時間tr、SPDの制限電圧Vs、SPDの放電開始電圧Vf、SPD関連インダクタンスLs、機器の耐電圧Vmの各値を入力又は設定することができる。「クリア」アイコンを操作すると、パラメータ値をクリアすることができ、再度、所望のパラメータ値を入力又は設定できる。「算定」アイコンを操作すると、入力又は設定されたパラメータ値を用いて、情報処理装置50は、第1電圧V1を算出し、算出結果が表示される。
Figure 31 is a diagram showing an example of an
評価内容には、第1電圧V1の算出結果に応じて、評価内容が通知される。評価内容は、例えば、「SPD設置個所の過電圧は、負荷の耐電圧を超えており、SPDの再選定または接地線のインダクタンスを減らす必要があります」の如く、対応策を提供することができる。これにより、ユーザは、雷による過電圧が機器の耐電圧を超えることが分かるだけでなく、電気設備のどの構成要素(例えば、接地線のインピーダンス、SPD)に着目すればよいかが分かるとともに、電気設備をどのように再設計すればよいかが分かる。評価内容は、これに限定されるものではない。 The evaluation content is notified according to the calculation result of the first voltage V1. The evaluation content can provide countermeasures such as, for example, "The overvoltage at the SPD installation location exceeds the withstand voltage of the load, and it is necessary to reselect the SPD or reduce the inductance of the grounding wire." This not only lets the user know that the overvoltage caused by lightning exceeds the withstand voltage of the equipment, but also tells which components of the electrical equipment to focus on (e.g., the impedance of the grounding wire, the SPD) and how to redesign the electrical equipment. The evaluation content is not limited to this.
図32は負荷設置個所の過電圧算定画面120の一例を示す図である。図32に示すように、ユーザは、パラメータ値として、雷サージの波頭時間tr、低圧配線10の配線長L、SPD設置個所の電圧(過電圧)V1の各値を入力又は設定することができる。また、「詳細パラメータ設定」アイコンを操作して、詳細パラメータを設定してもよい。詳細パラメータは、例えば、低圧配線10の比誘電率、SPD側の反射係数α1、負荷側の反射係数α2、過電圧に対する安全係数β2などを含めることができる。「算定」アイコンを操作すると、入力又は設定されたパラメータ値を用いて、情報処理装置50は、第2電圧V2を算出し、算出結果が表示される。
Figure 32 is a diagram showing an example of an
評価内容には、第2電圧V2の算出結果に応じて、評価内容が通知される。評価内容は、例えば、「ケーブル末端に、SPDが必要です」、あるいは「ケーブル末端に、SPDは必要ありません」の如く、対応策を提供することができる。なお、評価内容は、これに限定されるものではない。 The evaluation content is notified according to the calculation result of the second voltage V2. The evaluation content can provide a countermeasure, such as, for example, "An SPD is required at the end of the cable" or "An SPD is not required at the end of the cable." Note that the evaluation content is not limited to this.
上述のように、情報処理装置50は、雷サージの波頭時間tr、雷サージによってSPD30が接続された低圧配線10の一端に生じる第1電圧V1、及び低圧配線10の一端から他端までの配線長Lを含むパラメータの設定を受け付ける受付画面を表示し、受付画面で設定されたパラメータに基づいて算出された他端の第2電圧V2を表示することができる。また、情報処理装置50は、他端に接続される機器の耐電圧Vmの設定を受け付ける受付画面を表示し、受付画面で設定された耐電圧に基づいて判定された、他端でのSPDの要否の判定結果を表示することができる。
As described above, the
これにより、ユーザは、雷による過電圧が機器の耐電圧を超えることが分かるだけでなく、電気設備のどの構成要素(例えば、SPD)に着目すればよいかが分かるとともに、電気設備をどのように再設計すればよいかが分かる。 This not only lets users know that lightning-induced overvoltages exceed the withstand voltage of equipment, but also tells them which components of electrical equipment (e.g., SPDs) to focus on and how to redesign the electrical equipment.
図33はSPDの保護範囲算定画面130の一例を示す図である。図33に示すように、ユーザは、パラメータ値として、雷サージの波頭時間tr、機器の耐電圧Vm、SPD設置個所の電圧(過電圧)V1の各値を入力又は設定することができる。「算定」アイコンを操作すると、入力又は設定されたパラメータ値を用いて、情報処理装置50は、SPDの保護範囲を特定し、結果が表示される。評価内容は、例えば、「SPDの再選定、あるいは接地線長の再検討が必要です」、あるいは、「SPDと機器との間の低圧配線の配線長は、所要の長さにすることが可能です(ケーブル長さに制限はありません)」とすることができる。
Figure 33 is a diagram showing an example of an SPD protection
上述のように、情報処理装置50は、雷サージの波頭時間tr、雷サージによってSPD30が接続された低圧配線10の一端に生じる第1電圧V1、及び低圧配線10の他端に接続される機器の耐電圧Vmを含むパラメータの設定を受け付ける受付画面を表示し、受付画面で設定されたパラメータに基づいて特定された、SPDの保護可能な配線長を表示することができる。
As described above, the
これにより、ユーザは、パラメータを入力又は設定するだけで、SPD30が保護可能な範囲(ケーブル長)を得ることができる。
This allows the user to obtain the range (cable length) that the
本実施の形態によれば、複雑な数値解析的手法を用いることなく、簡便な方法で、かつ数値解析的手法と比較して実用上許容な誤差範囲の精度で、雷サージが侵入した場合の、分電盤内のSPD設置個所での過電圧、分電盤から配線された低圧配線の末端での過電圧を算出することができる。また、本実施の形態によれば、数値解析的手法では解が得られない、SPDの保護範囲を、簡便な方法で求めることが可能となる。さらに、本実施の形態によれば、雷サージへの対応策として、電気設備のどの構成要素に着目すればよいかが分かるとともに、電気設備をどのように再設計すればよいかが分かる。 According to this embodiment, it is possible to calculate the overvoltage at the location where the SPD is installed in the distribution board and the overvoltage at the end of the low-voltage wiring laid out from the distribution board when a lightning surge enters, in a simple manner without using complex numerical analysis methods, and with accuracy within a practically acceptable error range compared to numerical analysis methods. Also, according to this embodiment, it is possible to determine the protection range of the SPD in a simple manner, which is not possible to obtain using numerical analysis methods. Furthermore, according to this embodiment, it is possible to know which components of the electrical equipment should be focused on as a countermeasure against lightning surges, and to know how to redesign the electrical equipment.
本実施の形態の情報処理装置は、一端に避雷器が接続された配線の他端の電圧を算出する情報処理装置であって、雷サージの波頭時間、前記雷サージによって前記一端に生じる第1電圧、及び前記一端から前記他端までの配線長を含む第1パラメータを取得する第1取得部と、前記第1取得部で取得した第1パラメータに基づいて、前記他端の第2電圧を算出する第2電圧算出部とを備える。 The information processing device of this embodiment is an information processing device that calculates the voltage at one end of a wiring to which a lightning arrester is connected, and includes a first acquisition unit that acquires first parameters including the crest time of a lightning surge, a first voltage generated at the one end by the lightning surge, and the wiring length from the one end to the other end, and a second voltage calculation unit that calculates a second voltage at the other end based on the first parameters acquired by the first acquisition unit.
本実施の形態の情報処理装置は、前記避雷器の放電開始電圧、前記避雷器の制限電圧、前記避雷器の接地線のインダクタンスを含む避雷器の関連インダクタンス、及び前記雷サージによって前記避雷器を流れるサージ電流の波高値を含む第2パラメータを取得する第2取得部と、前記第2取得部で取得した第2パラメータに基づいて前記第1電圧を算出する第1電圧算出部とを備え、前記第1取得部は、前記第1電圧算出部で算出した第1電圧を取得する。 The information processing device of this embodiment includes a second acquisition unit that acquires second parameters including the discharge start voltage of the lightning arrester, the limit voltage of the lightning arrester, the associated inductance of the lightning arrester including the inductance of the grounding wire of the lightning arrester, and the peak value of the surge current flowing through the lightning arrester due to the lightning surge, and a first voltage calculation unit that calculates the first voltage based on the second parameters acquired by the second acquisition unit, and the first acquisition unit acquires the first voltage calculated by the first voltage calculation unit.
本実施の形態の情報処理装置において、前記第1電圧算出部は、前記サージ電流の時間変化及び前記関連インダクタンスの乗算値と、前記避雷器の放電開始電圧との大小に応じて、異なる演算式を用いて第1電圧を算出する。 In the information processing device of this embodiment, the first voltage calculation unit calculates the first voltage using different calculation formulas depending on the magnitude of the time change of the surge current and the multiplication value of the associated inductance, and the discharge start voltage of the lightning arrester.
本実施の形態の情報処理装置において、前記第1電圧算出部は、雷サージの波頭時間に応じた補正係数を用いて第1電圧を算出する。 In the information processing device of this embodiment, the first voltage calculation unit calculates the first voltage using a correction coefficient according to the crest time of the lightning surge.
本実施の形態の情報処理装置は、前記一端から他端に到達した雷サージが、前記一端と他端との間で反射を繰り返し、前記他端の電圧が波高値に達するまでの時間内に、前記他端に再度到達する回数を示す反射回数を算出する反射回数算出部を備え、前記第2電圧算出部は、前記反射回数算出部で算出した反射回数に基づいて第2電圧を算出する。 The information processing device of this embodiment includes a reflection count calculation unit that calculates the number of reflections indicating the number of times that a lightning surge that has reached the other end from one end is repeatedly reflected between the one end and the other end and reaches the other end again within the time until the voltage at the other end reaches a peak value, and the second voltage calculation unit calculates a second voltage based on the reflection count calculated by the reflection count calculation unit.
本実施の形態の情報処理装置において、前記第2電圧算出部は、前記反射回数算出部で算出した反射回数が偶数か奇数かに応じて異なる演算式を用いて第2電圧を算出する。 In the information processing device of this embodiment, the second voltage calculation unit calculates the second voltage using a different formula depending on whether the number of reflections calculated by the reflection number calculation unit is an even number or an odd number.
本実施の形態の情報処理装置において、前記第2電圧算出部は、前記反射回数が0である場合、式(2×V1)により第2電圧を算出する、ここで、V1は前記第1電圧とする。 In the information processing device of this embodiment, when the number of reflections is 0, the second voltage calculation unit calculates the second voltage by the formula (2 x V1), where V1 is the first voltage.
本実施の形態の情報処理装置において、前記第2電圧算出部は、前記反射回数が1以上である場合、式(2×V1×t0×A/tr)により第2電圧を算出する、ここで、V1は前記第1電圧とし、toは雷サージの前記配線の一端と他端とを往復する往復時間とし、trは雷サージの波頭時間とし、Aは前記反射回数の整数部分aが奇数の場合、A=(a+1)/2とし、前記整数部分aが偶数の場合、A=b+a/2とし、bは前記反射回数の少数部分とする。 In the information processing device of this embodiment, when the number of reflections is 1 or more, the second voltage calculation unit calculates the second voltage by the formula (2 x V1 x t0 x A/tr), where V1 is the first voltage, to is the round trip time of the lightning surge between one end of the wiring and the other end, tr is the crest time of the lightning surge, and A is A = (a + 1)/2 when the integer part a of the number of reflections is odd, and A = b + a/2 when the integer part a is even, and b is the decimal part of the number of reflections.
本実施の形態の情報処理装置は、前記反射回数が1回の場合に前記第2電圧算出部で算出した第2電圧が、前記他端に接続される機器の耐電圧以下となる第1配線長を算出する第1配線長算出部と、前記反射回数が複数回の場合に前記第2電圧算出部で算出した第2電圧が、前記耐電圧以下となる第2配線長を算出する第2配線長算出部と、前記第1配線長と前記第2配線長との短い方の配線長を、前記避雷器の保護可能な配線長として特定する特定部とを備える。 The information processing device of this embodiment includes a first wiring length calculation unit that calculates a first wiring length at which the second voltage calculated by the second voltage calculation unit is equal to or less than the withstand voltage of the device connected to the other end when the number of reflections is one, a second wiring length calculation unit that calculates a second wiring length at which the second voltage calculated by the second voltage calculation unit is equal to or less than the withstand voltage when the number of reflections is multiple, and an identification unit that identifies the shorter of the first wiring length and the second wiring length as the wiring length that can be protected by the lightning arrester.
本実施の形態の情報処理装置は、前記第2電圧算出部で算出した、前記配線の複数の配線長それぞれに対する第2電圧と、前記他端に接続される機器の耐電圧とを比較して、前記避雷器の保護可能な配線長を特定する特定部を備える。 The information processing device of this embodiment includes a determination unit that compares the second voltage calculated by the second voltage calculation unit for each of the multiple wiring lengths of the wiring with the withstand voltage of the device connected to the other end to determine the wiring length that can be protected by the lightning arrester.
本実施の形態の情報処理装置は、前記第2電圧算出部で算出した第2電圧に基づいて、前記他端での避雷器の要否を判定する判定部を備える。 The information processing device of this embodiment includes a determination unit that determines whether or not a lightning arrester is required at the other end based on the second voltage calculated by the second voltage calculation unit.
本実施の形態の情報処理方法は、一端に避雷器が接続された配線の他端の電圧を算出する情報処理方法であって、雷サージの波頭時間、前記雷サージによって前記一端に生じる第1電圧、及び前記一端から前記他端までの配線長を含む第1パラメータを取得し、取得した第1パラメータに基づいて、前記他端の第2電圧を算出する。 The information processing method of this embodiment is an information processing method for calculating the voltage at one end of a wiring to which a lightning arrester is connected, and obtains first parameters including the crest time of a lightning surge, a first voltage generated at the one end by the lightning surge, and the wiring length from the one end to the other end, and calculates a second voltage at the other end based on the obtained first parameters.
本実施の形態のコンピュータプログラムは、一端に避雷器が接続された配線の他端の電圧を算出するコンピュータプログラムであって、コンピュータに、雷サージの波頭時間、前記雷サージによって前記一端に生じる第1電圧、及び前記一端から前記他端までの配線長を含む第1パラメータを取得し、取得した第1パラメータに基づいて、前記他端の第2電圧を算出する、処理を実行させる。 The computer program of this embodiment is a computer program that calculates the voltage at one end of a wiring to which a lightning arrester is connected, and causes a computer to execute a process of acquiring first parameters including the crest time of a lightning surge, a first voltage generated at the one end by the lightning surge, and the wiring length from the one end to the other end, and calculating a second voltage at the other end based on the acquired first parameters.
本実施の形態の表示方法は、雷サージの波頭時間、前記雷サージによって避雷器が接続された配線の一端に生じる第1電圧、及び前記配線の前記一端から他端までの配線長を含むパラメータの設定を受け付ける受付画面を表示し、前記受付画面で設定されたパラメータに基づいて算出された前記他端の第2電圧を表示する。 The display method of this embodiment displays a reception screen that accepts the setting of parameters including the crest time of the lightning surge, a first voltage generated by the lightning surge at one end of the wiring to which the lightning arrester is connected, and the wiring length from the one end to the other end of the wiring, and displays a second voltage at the other end calculated based on the parameters set on the reception screen.
本実施の形態の表示方法は、前記他端に接続される機器の耐電圧の設定を受け付ける受付画面を表示し、前記受付画面で設定された耐電圧に基づいて判定された、前記他端での避雷器の要否の判定結果を表示する。 The display method of this embodiment displays a reception screen that accepts the setting of the withstand voltage of the device connected to the other end, and displays the result of the determination of whether or not a lightning arrester is required at the other end, based on the withstand voltage set on the reception screen.
本実施の形態の表示方法は、雷サージの波頭時間、前記雷サージによって避雷器が接続された配線の一端に生じる第1電圧、及び前記配線の他端に接続される機器の耐電圧を含むパラメータの設定を受け付ける受付画面を表示し、前記受付画面で設定されたパラメータに基づいて特定された前記避雷器の保護可能な配線長を表示する。 The display method of this embodiment displays a reception screen that accepts the setting of parameters including the crest time of a lightning surge, a first voltage generated by the lightning surge at one end of the wiring to which the lightning arrester is connected, and the withstand voltage of the device connected to the other end of the wiring, and displays the wiring length that can be protected by the lightning arrester, which is identified based on the parameters set on the reception screen.
10 低圧配線
20 分電盤
30 SPD
40 負荷
50 情報処理装置
51 制御部
52 通信部
53 記憶部
54 表示パネル
55 操作部
56 表示処理部
57 第1電圧算出部
58 第2電圧算出部
59 反射回数算出部
60 保護範囲特定部
61 要否判定部
10
40
Claims (16)
雷サージの波頭時間、前記雷サージによって前記一端に生じる第1電圧、及び前記一端から前記他端までの配線長を含む第1パラメータを取得する第1取得部と、
前記第1取得部で取得した第1パラメータに基づいて、前記他端の第2電圧を算出する第2電圧算出部と
を備える、
情報処理装置。 An information processing device for calculating a voltage at one end of a wiring having a lightning arrester connected to the other end,
A first acquisition unit that acquires first parameters including a crest time of a lightning surge, a first voltage generated at the one end by the lightning surge, and a wiring length from the one end to the other end;
and a second voltage calculation unit that calculates a second voltage at the other end based on the first parameter acquired by the first acquisition unit.
Information processing device.
前記第2取得部で取得した第2パラメータに基づいて前記第1電圧を算出する第1電圧算出部と
を備え、
前記第1取得部は、
前記第1電圧算出部で算出した第1電圧を取得する、
請求項1に記載の情報処理装置。 a second acquisition unit that acquires second parameters including a discharge start voltage of the lightning arrester, a limit voltage of the lightning arrester, a related inductance of the lightning arrester including an inductance of a ground wire of the lightning arrester, and a peak value of a surge current flowing through the lightning arrester due to the lightning surge;
a first voltage calculation unit that calculates the first voltage based on the second parameter acquired by the second acquisition unit,
The first acquisition unit is
acquiring the first voltage calculated by the first voltage calculation unit;
The information processing device according to claim 1 .
前記サージ電流の時間変化及び前記関連インダクタンスの乗算値と、前記避雷器の放電開始電圧との大小に応じて、異なる演算式を用いて第1電圧を算出する、
請求項2に記載の情報処理装置。 The first voltage calculation unit
Calculating a first voltage using different calculation formulas depending on the magnitude of the multiplication value of the time change of the surge current and the related inductance and the discharge start voltage of the lightning arrester.
The information processing device according to claim 2 .
雷サージの波頭時間に応じた補正係数を用いて第1電圧を算出する、
請求項2又は請求項3に記載の情報処理装置。 The first voltage calculation unit
Calculating the first voltage using a correction coefficient according to the crest time of the lightning surge;
4. The information processing device according to claim 2.
前記第2電圧算出部は、
前記反射回数算出部で算出した反射回数に基づいて第2電圧を算出する、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の情報処理装置。 a reflection count calculation unit that calculates a reflection count indicating the number of times that a lightning surge that has reached the other end from the one end is repeatedly reflected between the one end and the other end and reaches the other end again within a time until a voltage at the other end reaches a peak value;
The second voltage calculation unit
calculating a second voltage based on the number of reflections calculated by the number-of-reflection calculation unit;
The information processing device according to claim 1 .
前記反射回数算出部で算出した反射回数が偶数か奇数かに応じて異なる演算式を用いて第2電圧を算出する、
請求項5に記載の情報処理装置。 The second voltage calculation unit
calculating a second voltage using a different arithmetic expression depending on whether the number of reflections calculated by the number of reflections calculation unit is an even number or an odd number;
The information processing device according to claim 5 .
前記反射回数が0である場合、式(2×V1)により第2電圧を算出する、
ここで、V1は前記第1電圧とする、
請求項5又は請求項6に記載の情報処理装置。 The second voltage calculation unit
When the number of reflections is 0, the second voltage is calculated by the formula (2×V1).
Here, V1 is the first voltage.
7. The information processing device according to claim 5 or 6.
前記反射回数が1以上である場合、式(2×V1×t0×A/tr)により第2電圧を算出する、
ここで、V1は前記第1電圧とし、toは雷サージの前記配線の一端と他端とを往復する往復時間とし、trは雷サージの波頭時間とし、Aは前記反射回数の整数部分aが奇数の場合、A=(a+1)/2とし、前記整数部分aが偶数の場合、A=b+a/2とし、bは前記反射回数の少数部分とする、
請求項5又は請求項6に記載の情報処理装置。 The second voltage calculation unit
When the number of reflections is 1 or more, the second voltage is calculated by the formula (2×V1×t0×A/tr).
Here, V1 is the first voltage, to is the round trip time of the lightning surge between one end and the other end of the wiring, tr is the crest time of the lightning surge, A is A=(a+1)/2 when the integer part a of the number of reflections is an odd number, and A=b+a/2 when the integer part a is an even number, and b is the decimal part of the number of reflections.
7. The information processing device according to claim 5 or 6.
前記反射回数が複数回の場合に前記第2電圧算出部で算出した第2電圧が、前記耐電圧以下となる第2配線長を算出する第2配線長算出部と、
前記第1配線長と前記第2配線長との短い方の配線長を、前記避雷器の保護可能な配線長として特定する特定部と
を備える、
請求項5から請求項8のいずれか一項に記載の情報処理装置。 a first wiring length calculation unit that calculates a first wiring length such that the second voltage calculated by the second voltage calculation unit is equal to or less than a withstand voltage of a device connected to the other end when the number of reflections is one;
a second wiring length calculation unit that calculates a second wiring length at which the second voltage calculated by the second voltage calculation unit is equal to or less than the withstand voltage when the number of reflections is a plurality of times;
and a determination unit that determines a shorter wiring length of the first wiring length and the second wiring length as a wiring length that can be protected by the lightning arrester.
The information processing device according to claim 5 .
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の情報処理装置。 and a determination unit that compares a second voltage calculated by the second voltage calculation unit for each of the plurality of wiring lengths of the wiring with a withstand voltage of a device connected to the other end, to determine a wiring length that can be protected by the lightning arrester.
The information processing device according to claim 1 .
請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の情報処理装置。 a determination unit that determines whether or not a lightning arrester is required at the other end based on the second voltage calculated by the second voltage calculation unit;
The information processing device according to claim 1 .
雷サージの波頭時間、前記雷サージによって前記一端に生じる第1電圧、及び前記一端から前記他端までの配線長を含む第1パラメータを取得し、
取得した第1パラメータに基づいて、前記他端の第2電圧を算出する、
情報処理方法。 An information processing method for calculating a voltage at one end of a wiring having a lightning arrester connected to the other end, comprising:
Obtaining first parameters including a crest time of a lightning surge, a first voltage generated at the one end by the lightning surge, and a wiring length from the one end to the other end;
Calculating a second voltage at the other end based on the acquired first parameter.
Information processing methods.
コンピュータに、
雷サージの波頭時間、前記雷サージによって前記一端に生じる第1電圧、及び前記一端から前記他端までの配線長を含む第1パラメータを取得し、
取得した第1パラメータに基づいて、前記他端の第2電圧を算出する、
処理を実行させるコンピュータプログラム。 A computer program for calculating a voltage at one end of a wiring having a lightning arrester connected to the other end,
On the computer,
Obtaining first parameters including a crest time of a lightning surge, a first voltage generated at the one end by the lightning surge, and a wiring length from the one end to the other end;
Calculating a second voltage at the other end based on the acquired first parameter.
A computer program that executes a process.
前記受付画面で設定されたパラメータに基づいて算出された前記他端の第2電圧を表示する、
表示方法。 displaying a reception screen for receiving settings of parameters including a crest time of a lightning surge, a first voltage generated at one end of a wiring to which a lightning arrester is connected by the lightning surge, and a wiring length from the one end to the other end of the wiring;
displaying the second voltage at the other end calculated based on the parameters set on the reception screen;
Display method.
前記受付画面で設定された耐電圧に基づいて判定された、前記他端での避雷器の要否の判定結果を表示する、
請求項14に記載の表示方法。 displaying a reception screen for receiving a setting of a withstand voltage of a device to be connected to the other end;
displaying a result of a determination as to whether or not a lightning arrester is required at the other end, the determination being based on the withstand voltage set on the reception screen;
The display method according to claim 14.
前記受付画面で設定されたパラメータに基づいて特定された前記避雷器の保護可能な配線長を表示する、
表示方法。 displaying a reception screen for receiving settings of parameters including a crest time of the lightning surge, a first voltage generated by the lightning surge at one end of a wiring to which the lightning arrester is connected, and a withstand voltage of a device connected to the other end of the wiring;
displaying the wiring length that can be protected by the lightning arrester, which is specified based on the parameters set on the reception screen;
Display method.
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