成果報告書詳細
管理番号20150000000080
タイトル平成20年度-平成24年度成果報告書 風力等自然エネルギー技術研究開発 次世代風力発電技術研究開発 自然環境対応技術等(落雷保護対策)
公開日2015/3/31
報告書年度2008 - 2012
委託先名株式会社東洋設計
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約件名:平成20年度-平成24年度成果報告書「新エネルギー技術研究開発 次世代風力発電技術研究開発 自然環境対応技術等(落雷保護対策)」

本事業は、我が国の風力発電設備導入拡大を目的に、全国規模での落雷電流計測(ピーク電流、電荷量等の計測)、落雷様相観測による雷特性の把握、落雷特性・落雷保護対策と被害実態との相関把握、上記を踏まえた効果的な落雷保護対策を抽出し、高精度落雷リスクマップを作成するとともに、風力発電設備に対してより効果的な落雷保護対策技術を確立することを目的に実施し、以下の成果を得た。(1)日本の冬季雷の性状を把握するのに適切な雷計測装置の仕様を検討した。(2)全国25ヶ所で落雷電流計測を行い500点以上のデータを取得した。国際標準IEC保護レベルI以上の電荷量をもつ1000クーロン以上の雷を計測し、国内ではより重点的な落雷対策が必要であることを示した。(3)全国12ヶ所で落雷様相観測を行い、200点以上の落雷動画を取得した。ほぼ全ての落雷でブレード先端部周辺に被雷している様子が観測され、先端部の保護の重要性を示した。また、運転中の風車に被雷することの危険性を明らかにした。(4)計測結果から、地点毎に電荷量や電流値などのパラメータの分布が異なっていることが明らかになり、地域特性が存在することを示し、落雷リスクマップに活用する材料を提示した。(5)雷計測データから得られる各パラメータと標定データ間の相関検討で、風車への被雷数の予測には標定データを活用できることが分かり、マップへの展開に活用した。(6)計測結果と被害状況との相関の把握を行い、対策レベルを検討した。各地点の落雷特性と被害状況から相互の関連を検討し、保護対策の同じブレードのデータをアンケート結果含めて集計した。大電流で大きな被害を受けるケースに加え、小さな雷でも被害に繋がっているケースが見られ、大電流に着目するだけでは完全に被害を防ぐことができないことが分かった。一方、レセプタに着雷し十分な電流容量をもったコンダクタを設置していれば、直撃雷による被害はほぼ防げることが示された。(7)各風力発電事業者に落雷被害アンケート調査を行った。被害にも地域分布が存在し、落雷の地域特性との一致が見られ、ヒアリングするサイトを抽出した。(8)各風力発電事業者へヒアリングを行った。同じ部品が複数回損傷するケース、通信設備など事業者が手を出せない場所に被害が波及し運転停止に追い込まれる事例、接地の集約の必要性や、効果があるとされるキャップレセプタへの注意点など、実践的な対策手法に関する情報を得られた。(9)雷対策の実効性を確認するための、実機実雷を対象とした実証試験を実施し、ブレードに対する有用な保護対策として、既存の風車事業者にも加工導入しやすい対策手法の効果を確認した。ブレードについては先端部を保護することが有効であるという結論を得た。(10)とりまとめとして、「被雷回数の予測に何らかの電荷量等の重みを掛け合わせて落雷マップを作成する」という方針で落雷マップを作成し、効果的な落雷保護対策技術について、実雷試験のデータを用いて整理した。
英文要約Title: Research and Development of Next-Generation Wind Power Generation Technology for Technology Corresponding to Natural Environment etc. for Measures of lightning protection (FY2008-FY2012)Annual Report

This work, Research and Development of Next-generation Wind Power Generation Technology for Technology Corresponding to Natural Environment etc. for Measures of lightning protection, is intended to prepare an instructive map of the risk of lightning flashes to earth and establish a measure of lighting protection that are operated from fiscal year 2008. The contents of research for this fiscal year 2012 are mentioned below. (1) Lightning current measurements were operated at 25 areas of windmill site throughout Japan as a continuative work from last fiscal year 2010 that contain electric charge, a frequency distribution of specific energy and presence of correlation between each data for picking out the lightning characteristics at each area. (2) Observations for aspects of lightning stroke were operated at 12 areas of windmill site throughout Japan as a continuative work from last fiscal year 2010 that contain analysis of animations of lightning stroke by video camera and lightning situations. All lightning strokes have hit blade, therefore these data were mentioned an importance of lightning protection measures of blade. (3) Questionnaire investigations were operated as a continuative work from last fiscal year 2010. Classify damage data of each part of wind power generation equipment and damages in this country caused by lightning were operated. Hearing investigations were operated in areas that areas have damaged on wind power generation equipments by lightning strokes. The purpose of hearing investigation is the comprehension of points at issue. (4) The following points of questionnaire investigations were improved by progressing work so far and previous questionnaire investigations. The object was an improvement of response rate and contents. i) Offer instructive information to businesses such as “Wind power guideline for Japan”. ii) Pick out cases of Surge Protective Device damage. iii) Confirm to supply lightning measurement data that businesses originally execute. (5) Sampling factors of lightning damage that assume to use for a map of the risk of lightning flashes to earth and examine the validity. (6) Examine relations between result of lightning measurement and rating data by following points of view for examination of a map of the risk of lightning flashes to earth. i) Concentrated rate of lightning to wind power generation equipment. ii) Relations between lightning density and damage rate. iii) Relations between measure time zones and rating data on windmill site. (7) Lightning risk map was made.
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