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2011 年度 実績報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 21760220
研究機関同志社大学

研究代表者

馬場 吉弘  同志社大学, 理工学部, 准教授 (70319466)

キーワード風力発電 / 電気エネルギー / 雷 / 電磁界解析 / 電磁環境
研究概要

国内の風力発電設備は頻繁に雷撃を受け、それによる故障のため停止している時間が長くなっている。莫大な費用をかけて建設された国内の風力発電設備の効率的な運用を実現するためには、その効果的な雷害対策を施しておく必要がある。このためには、雷撃を受けた風力発電設備内に生じる過渡電磁界および過渡誘導電圧を高精度で予測しておくことが重要である。
この研究課題に関わる本年度の研究成果を細目に分けて以下に示す。
1 雷撃を受けた風力発電タワー内の過渡電磁界分布を,作成した時間領域有限差分法(FDTD法)を用いて評価し、タワー内に生じる電磁界を抑制できる接地線の配置等の提案を行った(学会発表1)。
2 風力発電タワーの回路モデルを提案し,その妥当性の評価を行った(学会発表10)。
3 風力発電設備基礎等の接地電極で生じうる土中放電現象の開発を行い、その妥当性を実験との比較により実証した(学会発表9)。
4 高電圧工学分野でほとんど利用されたことのない伝送線路モデリング法(TLM法)に基づく電磁界計算プログラムを作成し、それを風力発電設備基礎等の接地電極のサージ解析に適用できることを実証した。(学会発表8)。
5 高電圧工学分野でほとんど利用されたことのない部分領域等価回路法(PEEC法)の誘導電圧解析への適用可能性を実証した(雑誌論文1、3)。
6 FDTD法により誘導雷電圧の解析を行い,対応する実測結果との比較を行なった(学会発表1,9)。
7 コロナ放電のFDTD解析モデルを開発し,誘導電圧に与える影響等の検討を行なった(雑誌論文4、6、学会発表1、3、4)。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

これまでに、本研究の遂行に必要な過渡電磁界および誘導電圧計算プログラムを作成し、風力発電タワーのモデリング、雷撃を受けた構造物や導体から発生するコロナ放電や土中放電のモデル化と妥当性の実証もほぼ終了しており、万全の状態で本研究のとりまとめとなる最終年度(4年目)に進むことができるため。

今後の研究の推進方策

次年度が本研究期間(4年間)の最終年度となる。過去3年間で,作成した過渡電磁界・誘導電圧計算プログラムおよび開発した各種のモデルを用いて,引き続き雷撃を受けた風力発電設備内に生じる過渡電磁界および過渡誘導電圧を解析し,得られた結果に基づき誘導電圧の発生しにくい設備構造や配置を提案する予定である。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (10件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] On the mechanism of current pulse propagation along conical structures : Application to tall towers struck by lightning2012

    • 著者名/発表者名
      A.Shoory
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility

      巻: (掲載確定)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A simplified model of corona discharge on an overhead wire for FDTD computations2012

    • 著者名/発表者名
      T.H.Thang
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility

      巻: (掲載確定)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] FDTD法によるインパルス電圧測定系のステップ応答解析2012

    • 著者名/発表者名
      岡宏樹
    • 雑誌名

      電気学会論文誌B

      巻: (掲載確定)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of the partial element equivalent circuit method to tower surge response calculations2011

    • 著者名/発表者名
      P.Yutthagowith
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      巻: 6 ページ: 324-330

    • DOI

      10.1002/tee.20664

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 金属板大地を用いた実験での実大地モデル化手法2011

    • 著者名/発表者名
      西辻正典
    • 雑誌名

      電気学会論文誌B

      巻: 131 ページ: 764-769

    • DOI

      10.1541/ieejpes.131.764

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of the partial element equivalent circuit method to analysis of transient potential rises in grounding systems2011

    • 著者名/発表者名
      P.Yutthagowith
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility

      巻: 53 ページ: 726-736

    • DOI

      10.1109/TEMC.2010.2077676

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation of corona at lightning-triggering wire : Current, charge transfer, and field-reduction effect2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Baba
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research

      巻: 116

    • DOI

      10.1029/2011JD016341

    • 査読あり
  • [学会発表] FDTD法風車タワー過渡応答からの回路モデル導出法2011

    • 著者名/発表者名
      池田陽紀
    • 学会等名
      電気学会高電圧研究会
    • 発表場所
      サン・リフレ函館(函館)
    • 年月日
      2011-12-01
  • [学会発表] FDTD法を用いたインパルス電圧測定系のステップ応答解析2011

    • 著者名/発表者名
      岡宏樹
    • 学会等名
      電気学会高電圧研究会
    • 発表場所
      サン・リフレ函館(函館)
    • 年月日
      2011-11-30
  • [学会発表] サブグリッド法を用いたFDTD法による誘導雷サージ解析2011

    • 著者名/発表者名
      住谷裕
    • 学会等名
      電気学会高電圧研究会
    • 発表場所
      サン・リフレ函館(函館)
    • 年月日
      2011-11-30
  • [学会発表] TLM法を用いた接地電極のサージ解析2011

    • 著者名/発表者名
      湯田晋介
    • 学会等名
      電気学会高電圧研究会
    • 発表場所
      サン・リフレ函館(函館)
    • 年月日
      2011-11-30
  • [学会発表] 埋設地線における土中放電を考慮したFDTDサージ解析2011

    • 著者名/発表者名
      白木祐輝
    • 学会等名
      電気学会高電圧研究会
    • 発表場所
      サン・リフレ函館(函館)
    • 年月日
      2011-11-30
  • [学会発表] FDTD-based surge simulations2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Baba
    • 学会等名
      International Symposium on EMC and Transients
    • 発表場所
      Centara Duangtawan Hotel(タイ)
    • 年月日
      2011-11-25
  • [学会発表] FDTD computation of lightning surges on overhead wires in the presence of corona discharge2011

    • 著者名/発表者名
      T.H.Thang
    • 学会等名
      Asia-Pacific International Conference on Lightning
    • 発表場所
      クラウンプラザホテル成都(中国)
    • 年月日
      2011-11-03
  • [学会発表] FDTD simulation of field-reduction effect at ground due to corona at lightning-triggering wire2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Baba
    • 学会等名
      General Assembly and Scientific Symposium of the International Union of Radio Science
    • 発表場所
      Lutfi Kirdar Convention Centre(トルコ)
    • 年月日
      2011-08-15
  • [学会発表] FDTD surge analysis of the grounding system for a wind-turbine tower struck by lightning2011

    • 著者名/発表者名
      K.Shigemi
    • 学会等名
      International Symposium on Winter Lightning
    • 発表場所
      札幌教育文化会館(札幌)
    • 年月日
      2011-06-15
  • [学会発表] A simplified model of corona discharge on an overhead wire for FDTD simulations2011

    • 著者名/発表者名
      T.H.Thang
    • 学会等名
      2011 Asia-Pacific EMC Symposium
    • 発表場所
      ラマダ済州ホテル(韓国)
    • 年月日
      2011-05-18
  • [備考]

    • URL

      http://kenkyudb.doshisha.ac.jp/rd/search/researcher/199007/index-j.html

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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