高構造物（すみだタワー）の雷サージ解析加藤正平 (東洋大学) 溝部都孝 (九州山光社) Lightning Surge Analysis of Sumida Tower Shohei Kato (Toyo University), Kunitaka Mizobe (Kyushu Sankousha Inc.) 使用する。電源(内部抵抗 600Ω）はアンテナ先端に設置し、雷 1. はじめに東京都墨田区に建設が決まった第 2 東京タワーの概要、基本デザインが公表されている(1)。鉄塔構造は東京タワーより細身になっているが、トロントタワーのような円筒状ではなく、トラス構造を採用している。世界一の高さとなる放送塔のため、多数の落雷が予想され、また発生する雷サージも、従来の低い鉄塔とは異なる特性や波高値が考えられる。今回、数値電磁界解析法(モーメント法)を使用して、基本デザインに基づいた鉄塔について雷サージ解析を行い、鉄塔各部における電力線に現れる電圧について検討を行った。道は垂直に上空へ 1.8km 伸ばした。電力線モデルは裸線を使用し、エレベータシャフトに沿い、アンテナ基部まで設け、大地、各展望台、アンテナ部と 1kΩ で接続している。解析は、総計 10887 本のセグメントを使用し、周波数ステップ 10kHz、512 点の周波数特性からサージ特性を求める。 3.解析結果図 2 にステップ電圧 1V を使用した場合の塔頂電流を示す。電流の最初の増加は、鉄塔トラスからの反射によるものであり、2 番目の増加は大地からの反射波によるものである。図 3 に塔頂部に現れる電圧を示す。初期に負に振れる低い電圧が現れる 2.解析モデル直径 10cm で長さ 10m 前後のワイヤセグメントを使用して幾何学モデルを作成した。図 1 にモデルの概要を示す。外殻に加えて、エレベータシャフトを中央部分に第 2 展望台(高さ 450m）までモデル化している。ただし、第 1 展望台（高さ 350m)から第 2 展望台までの規模は大地から第 1 展望台までの 1/4 としている。鉄塔が、大地端からの反射が到達して正に大きく増大する。この特性は、サージが電力線とエレベータシャフト間をディファレンシャルモードで伝搬することに起因する。今回の解析では直角波電圧源を仮定したため、発生雷サージ電圧は最大の条件であり、また被誘導線も裸線としている。ケーブルであれば、より低いサージ過電圧になるものと考えられる。 4.まとめすみだタワーの雷サージ特性を、モーメント法を使用して解析した。電力線に現われる過電圧はディファレンシャルモードのため、大地側の接地インピーダンスに依存する結果が得られた。の円筒部は 18 角形近似を使用し、展望台も床面をワイヤで構成した 18 個の 4 文 http://www.rising-east.jp/ (1) 献角形でモデル化した。大図 1 すみだタワーモデル 2.0 地は完全導体とし、鏡像を Fig.1 Sumida tower model Surge impedance (V/A) 1.5 1.0 Current (mA) 0.8 0.6 0.4 0.2 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 0.0 -1.5 0 -0.2 0 2 4 6 8 10 2 4 6 8 Time (µs) Time (µs) 図 3 電力線誘導電圧（塔頂部）図 2 塔頂電源電流 Fig.2 Source current at tower top Fig.3 Induced voltage on power line at tower top 10