発電用大型風車からの上向きリーダ開始条件と防雷対策に関する研究

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17360124
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 渡邉 貞司 岐阜大学, 工学部, 教授 (20021595)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高木 伸之 岐阜大学, 工学部, 助教授 (80179415) ; 王 道洪 岐阜大学, 工学部, 助教授 (20273120)
• Keywords: 雷 / 雷害 / 冬季雷 / 上向きリーダ / 防雷

Research Abstract

石川県内灘町の大型風車を対象に雷総合観測実験を行った。予想外の平成豪雪でさまざまな影響を受けたが、たくさんの落雷データを得ることに成功した。以下にデータ解析の途中結果を述べる。
1.風車及び風車を守る避雷塔への落雷の殆どは上向き雷であった。正極性の落雷より負極性の方が非常に多かった。また、正負両極性の電荷を中和する落雷が多発した。近くでほかの場所に雷が発生した場合にも風車と避雷塔から上向きリーダが確認された。
2.上向き雷の進展速度を解析したところ、風上・風下では、風下の進展速度が速いことが分かった。さらに、風上では速度が上昇してもほぼ一定速度になっているのに対し、風下では上昇するほど速くなっている。
3.上向きリーダの進展によって発生する上向き雷には、複数のパルス状発光変化があることを確認した。上向きリーダ到達から次の放電が起きるまでの時間と発光強度の関係は、風上では急峻な変化をし、発光強度も大きい。一方、風下ではゆるやかな変化をし、その発光強度は風上に比べ小さくなっている。
4.以上の結果から、風上・風下での冬季上向き雷の放電現象発生モデルをたてた。風により構造物先端付近にある電荷が、風上から風下へ移動していく。この空間電荷は回りの電界を緩和する効果がある。風上では電荷が少なく、リーダの周囲電界は高いままで上昇しても変化しないので、上向きリーダの進展速度は上昇してもほぼ一定となる。発光変化も急峻で帰還雷撃に匹敵する大きさとなる。一方風下では、風上側構造物先端から発生した空間電荷により風下構造物先端その周辺電界は弱められるため、鉄塔付近での上向きリーダ進展速度は遅いが、空間電荷層を突き破れば上昇するほど速くなっている。発光変化も空間電荷による電界緩和効果が起きて、なだらかな変化をしており、その時の発光強度も小さくなっていると考えられる。