沿面放電を利用した風力発電システムの落雷対策

• 研究課題/領域番号: 25420304
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 松江工業高等専門学校
• 研究代表者: 箕田 充志 松江工業高等専門学校, 電気情報工学科, 教授 (00311069)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
• キーワード: 落雷 / 放電 / 冬季雷 / 避雷

研究成果の概要

風力発電システムは，ブレード表面への落雷を受雷部からGNDに導くことで被害を低減している。しかしながら，ブレード表面における放電が受雷部に導かれない可能性が有る。特に強い落雷を受けるとブレードの破壊につながる。ブレードの修理が行われた場合，修理コストと長期間の発電コストがかかる為，落雷対策が重要である。
本研究では，ブレード表面の沿面放電特性に着目し，放電の進展特性の解明を行った。その結果，テープによる段差を設けることで，放電電圧が低下することが分かった。また，放電はテープの界面に沿って進展しやすくなることが観測された。ブレード表面の沿面放電特性をもちいて落雷対策を行える可能性を見出した。

研究成果

• [学会発表] 風車ブレードを対象とした放電特性における段差形状の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋のどか，箕田充志
  • 学会等名: 平成２９年電気学会産業応用部門大会
• [学会発表] 風車ブレード表面の沿面放電特性に与える段差の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋のどか，箕田充志
  • 学会等名: 成２９年度(第６８回) 電気・情報関連学会中国支部連合大会
• [学会発表] 風車ブレードの沿面放電特性における段差形状の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋のどか，上田穂乃実，箕田充志
  • 学会等名: 第19回 IEEE 広島支部学生シンポジウム
• [学会発表] 風車ブレードの沿面放電特性における段差形状の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋のどか，箕田充志
  • 学会等名: 電気学会 中国支部 第９回高専研究発表会
  • 発表場所: 中国電力本社
• [学会発表] 落雷による風力発電ブレードの破損メカニズム (2016)
  • 著者名/発表者名: 野津瑞季，山崎悠希，箕田充志
  • 学会等名: 第１８回 ＩＥＥＥ 広島支部学生シンポジウム
  • 発表場所: 山口大学
  • 年月日: 2016-11-19
• [学会発表] 風車ブレードの沿面放電特性におけるFRP板形状の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋のどか，箕田充志
  • 学会等名: 第１８回 ＩＥＥＥ 広島支部学生シンポジウム
  • 発表場所: 山口大学
  • 年月日: 2016-11-19
• [学会発表] 風車ブレードの沿面放電における黄砂の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山根智哉，手島朋祐，箕田充志
  • 学会等名: 第１８回 ＩＥＥＥ 広島支部学生シンポジウム
  • 発表場所: 山口大学
  • 年月日: 2016-11-19
• [学会発表] 落雷による風力発電ブレードの破損メカニズムの解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山﨑悠希，箕田充志
  • 学会等名: 平成２８年度（第６７回）電気・情報関連学会中国支部連合大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 風車ブレードの沿面放電特性における黄砂の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 手島朋祐，箕田充志
  • 学会等名: 平成２８年度（第６７回）電気・情報関連学会中国支部連合大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 風力発電システムに関する落雷被害調査 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石橋卓巳，箕田充志
  • 学会等名: 平成２８年度（第６７回）電気・情報関連学会中国支部連合大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 落雷による風力発電システムのブレード破損 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野津瑞季，山崎悠希，箕田充志
  • 学会等名: 日本技術史教育学会
  • 発表場所: サンラポーむらくも
• [学会発表] 風車ブレードのFRP形状が沿面放電特性与える影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋のどか，箕田充志
  • 学会等名: 日本技術史教育学会
  • 発表場所: サンラポーむらくも
• [学会発表] 風車ブレードの沿面放電における汚損物の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山根智哉，手島朋祐，箕田充志
  • 学会等名: 日本技術史教育学会
  • 発表場所: サンラポーむらくも
• [学会発表] 落雷時における風力発電設備のメンテナンスに関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石橋卓巳，箕田充志
  • 学会等名: 日本技術史教育学会
  • 発表場所: サンラポーむらくも
• [学会発表] 落雷による風力発電ブレード内部からの破損メカニズムの解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山崎悠希，箕田充志
  • 学会等名: 第１７回 ＩＥＥＥ 広島支部学生シンポジウム論文集
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2015-11-21
• [学会発表] 風車ブレードの沿面放電特性に及ぼすテープ厚さの影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 手島朋祐，箕田充志
  • 学会等名: 第１７回 ＩＥＥＥ 広島支部学生シンポジウム論文集
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2015-11-21
• [学会発表] 風車ブレードの落雷による破損特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山崎悠希，箕田充志
  • 学会等名: 平成２７年電気学会 電気学会 基礎・材料・共通部門大会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] テープ厚さが風車ブレードの沿面放電特性に及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 手島朋祐，箕田充志
  • 学会等名: 平成２７年電気学会 電気学会 基礎・材料・共通部門大会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] 落雷における風車ブレード破損メカニズムの検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 箕田充志，山崎悠希
  • 学会等名: 平成２７年電気学会全国大会
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2015-03-26
• [学会発表] 風車ブレード表面粗さが沿面放電特性に及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山﨑悠希，箕田充志
  • 学会等名: 電気学会高電圧研究会
  • 発表場所: くにびきメッセ
  • 年月日: 2015-02-18 – 2015-02-19
• [学会発表] 沿面放電特性に及ぼすブレード表面状態の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 目次由祐，箕田充志
  • 学会等名: 電気学会高電圧研究会
  • 発表場所: くにびきメッセ
  • 年月日: 2015-02-18 – 2015-02-19
• [学会発表] 風力発電システムへの落雷被害に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 手島朋祐，月坂太，箕田充志
  • 学会等名: 電気学会高電圧研究会
  • 発表場所: くにびきメッセ
  • 年月日: 2015-02-18 – 2015-02-19
• [学会発表] 風力発電システムの落雷被害に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 月坂太，手島朋祐，箕田充志
  • 学会等名: ＩＥＥＥ 広島支部学生シンポジウム
  • 発表場所: 広島市立大学
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-16
• [学会発表] 風車ブレード表面粗さが沿面放電特性に及ぼす影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 目次由祐，山﨑悠希，箕田充志
  • 学会等名: ＩＥＥＥ 広島支部学生シンポジウム
  • 発表場所: 広島市立大学
  • 年月日: 2014-11-15 – 2014-11-16
• [学会発表] 風車ブレード表面における落雷時の沿面放電特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 箕田充志，渡邊翔，長尾雅行
  • 学会等名: 平成２６年電気学会全国大会
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] 風車ブレードの沿面放電に及ぼす段差の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 箕田充志
  • 学会等名: 第６４回電気情報関連学会中国支部連合大会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] 風車ブレードの沿面放電に及ぼす段差の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邊翔，箕田充志
  • 学会等名: 第１５回 ＩＥＥＥ 広島支部学生シンポジウム
  • 発表場所: 鳥取大学
• [学会発表] 風車ブレードの沿面放電特性に及ぼす日射と雨の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 足立隆弘，箕田充志
  • 学会等名: 第１５回 ＩＥＥＥ 広島支部学生シンポジウム
  • 発表場所: 鳥取大学