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■論文No. 1335
■ページ数 47ページ
■発行日
2015/02/25
■タイトル

雷性状を考慮した風力発電設備の耐雷技術

■タイトル(英語)

Lightning Protection for Wind Power considering Lightning Properties

■著者名 雷性状を考慮した風力発電設備耐雷技術調査専門委員会
■著者名(英語) Investigating R&D Committee on lightning protection technology for wind power generation considering lightning properties
■価格 会員 ¥3,828 一般 ¥4,785
■書籍種類 技術報告
■グループ名 【B】電力・エネルギー部門
■本誌掲載ページ ページ
■キーワード 風力発電,雷性状,冬季雷,リスクマネジメント/Wind power, Lightning properties, Winter lightning, Risk management
■要約(日本語) 風力発電は火力発電と比べて二酸化炭素排出量が少なく,再生可能エネルギーのなかでは発電コストが安価なことから,地球温暖化防止の観点から2000年頃より欧米を中心に導入が急速に拡大した。一方で,我が国での風力発電の導入量は,技術的・法制的な問題や環境対応上の問題によって風力発電の導入量は停滞している。現在の風力発電設備の耐雷設計指針は,主に欧米におけるものが準用されており,通常の夏季雷が主対象である。我が国の風力発電設備は,日本海側に多く建設されており,冬季雷と呼ばれる特異な雷にさらされる。冬季雷は,上向きに放電が進展することや,大きな電荷量を有する雷電流など,風車にとり極めて厳しい性状を有している。この特異な雷放電に対して,より効果的な雷害対策を立案するため,本報告書では,冬季雷の性状と雷害様相の関係を調べることと,それに対する雷害対策手法の方向性を明らかにすることを目的とした。主な調査結果は以下の通りである。
(1) 国内外の風力発電設備における雷害対策手法の調査,
(2) 冬季雷による風力発電設備と電力設備の雷被害の詳細調査,
(3) 冬季雷の風力発電設備の落雷頻度の推定手法の検討と独立避雷塔の可能性の検討,
(4) 風力発電設備落雷時の雷過電圧・電流伝搬経路と通過電荷量の検討,
(5) 冬季雷電流波形と接地抵抗を考慮した避雷器とサージ保護デバイスの選定法の検討,
(6) 修理費用軽減等を考慮した冬季雷リスクマネジメント手法の開発。
 以上の調査により,風車の部品,連系電力線,通信線のそれぞれの雷害の発生様相があきらかにされ,我が国の冬季雷が風車ブレード被害に重大な影響を与えることや,さらに,連系する配電線や通信線への風車からの雷電流の逆流による被害の様相などが明らかになった。
■要約(英語) With less carbon emission than thermal power generations and lower cost than other renewables, wind energy has rapidly expanded in Europe and the United States since 2000s to mitigate the global warming. On the other hand, wind power development in Japan has not been lively so much because of environmental and legislative barriers. As many standards for wind turbines have been established mainly for the natural environment in Europe and North America, where only normal summer lightning is considered. On the other hand, many of wind power plants in Japan are installed in costal areas of the Sea of Japan and suffered from so-called “winter lightning”. The winter lightning has special properties like upper flash leader and high electric charge, both of which threaten wind turbine very much. The main purpose of the present report is to investigate the relationship between the properties of the winter lightning and damage aspects of wind turbine due to lightning. Another goal is to identify the direction of countermeasures for lightning protection of wind turbines in Japan.The main contents and results of the report are as follows; (1) investigation on lightning protection measures for wind power in Japan and other countries, (2) investigation on damages suffered from winter lightning in wind power plants, (3) examination on estimation methodology of strike frequency of winter lightning against wind turbines and shielding effect by an independent lightning tower, (4) study on surge propagation paths and their electric charges due to winter lightning, (5) consideration on selection methodology of surge protection devices (SPDs) and arresters taking into account winter lightning current and earth impedance and (6) development of risk management for winter lightning taking into account mitigation of repairing costs. After above investigations, damage spects in wind turbine components, power lines and communication line due to lightning has been clarified. It became also evident how the winter lightning in Japan gives serious influence to wind turbine incidents and power and communication lines due to back flow surge from wind turbine.
■版 型 A4
■PDFファイルサイズ 4,493Kバイト
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