Departmental Bulletin Paper 極超長波の空電観測による落雷の電荷量推定に関する研究
Estimation of lightning charges by ELF network observations

成田, 知巳

51 ( 1 )  , pp.39 - 46 , 2017-03-31 , 湘南工科大学
大電荷量を伴う落雷によるものと推定される架空地線の溶損被害が発生している。耐雷性能を強化した架空地線に張替え中であるが、現状では従来型は数千kmも導入されているため設備の更新に長期間を要することから,被雷後の巡視点検と改修要否判断の効率化のために落雷の電荷量の推定手法が重要となる。落雷の電荷量を推定する手法には,静電界の変化による電荷量の推定手法があるが、数10 km程度までしかできないという欠点がある。一方,地球物理学の分野において注目されている電荷モーメントの手法は,長距離伝搬にて減衰の少ない極超長波(ELF)である3 Hz ~ 3 kHzの周波数帯の電磁放射波形を用いるため、一つの受信装置で送電線全体を把握できる可能性がある。論文では,本手法の電力分野への適用を検討した。具体的には66 kVや154 kV送電線に適用されている架空地線OPGW60 mm2が溶損した2事例について,溶損量から求めた電荷量と落雷点から約1000 km離れた北海道のELF受信装置で観測された対地雷に伴うELF帯電磁放射データから求めた電荷量を比較・検討した。
Cloud-to-ground strokes with a large charge transfer are known to damage the overhead ground wire in various locations in Japan. Despite requirement to identify promptly the possible damages after lightning strokes, the remote estimation of the charge amount lowers to the ground is technically difficult in general. Recently Extremely Low Frequency (ELF) radiations associated with intensive lightning strokes have been used as one of the effective tools to estimate lightning charge moment and transfer even 1000 km away from the lightning location. In this paper we focus on the two lightning strokes with damages in the overhead wire identified by Lightning Location System (LLS) operated by Tokyo Electric Power Company (TEPCO). Amount of charge transfers for these two events were derived by the continuous ELF transient measurement inMoshiri Hokkaido operated by The University of Electro-Communications (UEC). The estimated charge transfer values were compared with those estimated from the condition of melting overhead wires. The amount of charge transfer from ELF measurement for the two lightning strokes were 350 C and 320 C, while relevant charge transfer values estimated from melting wires were 256 C and 162 C respectively. The ratio of lightning charge transfer values estimated from the melted condition of overhead wire to ELF transient was ranging from 0.5 to 0.7. Therefore we conclude that estimating the charge transfer value for intensive lightning by using ELF transient technique is an effective tool to identify and estimate the possible damages of overhead group wires remotely.

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