2012 Fiscal Year Annual Research Report
雷撃を受けた風力発電タワー等高構造物内部および近傍の過渡誘導電圧評価法の確立
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21760220
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
馬場 吉弘 同志社大学, 理工学部, 教授 (70319466)
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| Project Period (FY) |
2009-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 風力発電 / 電気エネルギー / 雷 / 電磁界解析 / 電磁環境 |
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| Research Abstract |
雷撃を受けた風力発電設備内および近傍設備内部の過渡誘導電電圧の解析を電磁界計算法の一つであるFDTD法を用いて行うために必要なモデル群を開発し，それらの妥当性を検証した。これらのモデル群を自作したFDTD解析プログラムに組み込み，それを用いた数値計算により，設備内の雷過電圧発生メカニズムを明らかにし，雷過電圧の低減策を提案した。具体的な実績を以下に列挙する。(1) 雷電流が細線導体上を伝搬する際に生じるコロナ放電のFDTD解析モデルを開発し，その妥当性を実測結果との比較により実証した。(2) 雷電流が土中に埋設された接地電極に流入した場合に生じる土中放電現象のモデル化を行い，その妥当性を実測結果との比較により実証した。(3) 微細構造を有する箇所のみを小さなセルで表現する手法の実用性を，電力線への誘導雷サージ解析に適用し，その妥当性を実証した。 (4) 誘導電圧等の解析には，雷電磁界パルスの放射源となる帰還雷撃モデルが必須となる。誘導雷解析に適した帰還雷撃モデルを提案し，その妥当性を雷電流および雷電磁界波形の測定結果等との比較により実証した。(5) 雷撃を受けた風力発電設備内および連接接地線で接続された隣接設備接地系の過渡電流分布と各設備内に生じる電磁界の解析を行った。タワー内発電機の接地線に流れる電流のピーク値は，雷電流の1～2%程度である。タワー内に生じる電界は脚部ほど大きく，また水平かつ中心方向電界が最大となる。しかし，その大きさは比較的小さく，例えば大地導電率10 mS/mで，ピーク値30 kAの雷電流が流入した場合においても，1 kV/m程度である。タワー間を連接する接地線の両端を埋設し，各タワーの接地グリッド間を直接接続することによって，タワー内発生電界をさらに著しく低減できることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(14 results)
