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過渡誘導電圧評価法の確立

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21760220
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電力工学・電力変換・電気機器
• 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, 教授 (70319466)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• 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

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時間領域差分法(FDTD法)を用いて行うために必要な,コロナ放電や土中放電などのモデル群を開発し,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。

研究成果

• [雑誌論文] Application of the TLM method to transient simulations of a conductor system with a lossy ground: grounding electrodes and an overhead wire (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Yuda, S. Sawaki, Y. Baba, N. Nagaoka, and A. Ametani
  • 雑誌名: IEEE Trans. EMC 巻: Vol.55, No.1 ページ: 175-182
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parametric study on unit step responses of. impulse voltage measuring systems based on FDTD simulations (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Oka, Y. Baba, M. Ishii, N. Nagaok, and A. Ametani
  • 雑誌名: IEEE Trans. PWRD 巻: Vol.28, No.1 ページ: 376-382
  • 査読あり
• [雑誌論文] C型CIP法の雷電磁界解析への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 梶田健太,宮川昂太,馬場吉弘,長岡直人,雨谷昭弘,高見潤,岡部成光
  • 雑誌名: 電気学会論文誌B 巻: Vol.133, No.1 ページ: 106-113
  • 査読あり
• [雑誌論文] FDTD simulation of lightning surges on overhead wires in the presence of corona discharge (2012)
  • 著者名/発表者名: T. H. Thang, Y. Baba, N. Nagaoka, A. Ametani, J. Takami, S. Okabe, and V. A. Rakov
  • 雑誌名: IEEE Trans. EMC 巻: Vol.54, No.6 ページ: 1234-1243
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3-D FDTD computation of lightning-induced voltages on an overhead two-wire distribution line (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Sumitani, T. Takeshima, Y. Baba, N. Nagaoka, A. Ametani, J. Takami, S. Okabe, and V. A. Rakov
  • 雑誌名: IEEE Trans. EMC 巻: Vol.54, No.5 ページ: 1161-1168
  • 査読あり
• [雑誌論文] A simplified model of corona discharge on an overhead wire for FDTD computations (2012)
  • 著者名/発表者名: T. H. Thang, Y. Baba, N. Nagaoka, A. Ametani, J. Takami, S. Okabe, and V. A. Rakov
  • 雑誌名: IEEE Trans. EMC 巻: Vol.54, No.3 ページ: 585-593
  • 査読あり
• [雑誌論文] 電力・エネルギー分野を支える変電技術の新展開 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大久保堅司,西村荘治,合田豊,馬場吉弘
  • 雑誌名: 電気学会論文誌B 巻: Vol.132, No.5 ページ: 388-391
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the mechanism of current pulse propagation along conical structures: Application to tall towers struck by lightning (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Shoory, F. Vega, P. Yutthagowith, F. Rachidi, M. Rubinstein, Y. Baba, V. A. Rakov, K. Sheshyekani, and A. Ametani
  • 雑誌名: IEEE Trans. EMC 巻: Vol.54, No.2 ページ: 332-342
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation of corona at lightning-triggering wire: Current, charge transfer, and field-reduction effect (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Baba, and V. A. Rakov
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: Vol.116
  • DOI: doi:10.1029/2011JD016341
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of the partial element equivalent circuit method to analysis of transient potential rises in grounding systems (2011)
  • 著者名/発表者名: P. Yutthagowith, A. Ametani, N. Nagaoka, and Y. Baba
  • 雑誌名: IEEE Trans. EMC 巻: Vol.53, No.3 ページ: 726-736
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高構造物への雷撃に関わる最近の研究動向 (2010)
  • 著者名/発表者名: 馬場吉弘
  • 雑誌名: 電気学会論文誌B 巻: Vol.130, No. 8 ページ: 769-779
  • 査読あり
• [雑誌論文] Propagation characteristics of power line communication signals along a power cable having semiconducting layers (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Okazima, Y. Baba, N. Nagaoka, A. Ametani, K. Tenma, and T. Shimomura
  • 雑誌名: IEEE Trans. EMC 巻: Vol.52, No.3 ページ: 756-759
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the equivalence of a conducting plate in a laboratory experiment to a real earth (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Ametani, M. Mishitsuji, N. Nagaoka, Y. Baba, and S. Okabe
  • 雑誌名: IEEE Trans. EMC 巻: Vol.52, No.3 ページ: 691-697
  • 査読あり
• [雑誌論文] TLM法による集中定数回路要素を考慮したサージ解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡嶋直人,湯田晋介,馬場吉弘,長岡直人,雨谷昭弘
  • 雑誌名: 電気学会論文誌B 巻: Vol. 130, No. 6 ページ: 559-565
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lightning induced voltage over lossy ground by a hybrid electromagnetic-circuit model method with Cooray-Rubinstein formula (2009)
  • 著者名/発表者名: P. Yutthagowith, A. Ametani, N. Nagaoka, and Y. Baba
  • 雑誌名: IEEE Trans. EMC 巻: Vol.51, No.4 ページ: 975-985
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental and analytical studies on lightning surge response of 500-kV transmission tower (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Motoyama, Y. Kinoshita, K. Nonaka, and Y. Baba
  • 雑誌名: IEEE Trans. PWRD 巻: Vol.24, No.4 ページ: 2232-2239
  • 査読あり
• [雑誌論文] FDTD electromagnetic analysis of a wind turbine generator tower struck by lightning (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Nagao, N. Nagaoka, Y. Baba, and A. Ametani
  • 雑誌名: IEEJ Trans. PE 巻: Vol.129, No.10 ページ: 1181-1187
  • 査読あり
• [雑誌論文] 帰還雷撃の電磁界モデル (2009)
  • 著者名/発表者名: 馬場吉弘
  • 雑誌名: 電気学会論文誌B 巻: Vol.129, No.9 ページ: 1139-1151
  • 査読あり
• [雑誌論文] An investigation of earth-return impedance between overhead and underground conductors and its approximation (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Ametani, T. Yoneda, Y. Baba, and N. Nagaoka
  • 雑誌名: IEEE Trans. EMC 巻: Vol.51, No.3 ページ: 860-867
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric and magnetic fields predicted by different electromagnetic models of the lightning return stroke versus measured fields (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Baba, and V. A. Rakov
  • 雑誌名: IEEE Trans. EMC 巻: Vol.51, No.3 ページ: 479-483
  • 査読あり
• [雑誌論文] こんなところにも活かされている雷サージシミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 馬場吉弘
  • 雑誌名: 電気学会誌 巻: vol.129, No.7 ページ: 430-433
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3次元TLM法の雷電磁界・サージ解析への応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松田卓巳,馬場吉弘,長岡直人,雨谷昭弘
  • 雑誌名: 電気学会論文誌B 巻: Vol.129, No.7 ページ: 948-956
  • 査読あり
• [学会発表] FDTD解析結果より導いたSemlyen線路風車タワーモデルによる回路解析と縮小実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田陽紀,長岡直人,馬場吉弘,雨谷昭弘
  • 学会等名: 電気学会高電圧研究会
  • 発表場所: 京都(,No.HV-13-019)
  • 年月日: 20130100
• [学会発表] FDTD simulation of LEMPs considering ground geometry and grounded structure (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Shibata, Y. Baba, N. Nagaoka, A. Ametani, and N. Itamoto
  • 学会等名: Paper presented at Int. Workshop on High Voltage Engineering
  • 発表場所: (No. ED-12-120/SP-12-046/HV-12-049)
  • 年月日: 20121100
• [学会発表] An equivalent circuit synthesis for a wind turbine tower using transient response calculated by FDTD (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikeda, N. Nagaoka, Y. Baba, and A. Ametani
  • 学会等名: Paper presented at CIGRE SC C4 Colloquium
  • 発表場所: Hakodate, Japan
  • 年月日: 20121000
• [学会発表] FDTD simulation of grounding electrodes considering soil ionization (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Otani, Y. Shiraki, Y. Baba, N. Nagaoka, A. Ametani, and N. Itamoto
  • 学会等名: Paper presented at 2012 ICLP
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 20120900
• [学会発表] EMC aspects of lightning (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Baba, A. Borghetti,V. Cooray, G. Diendorfer,L. Grcev, C.A. Nucci, M. Paolone, F. Rachidi, V. A. Rakov, M. Rubinstein, and R. Thottappillil
  • 学会等名: 2012 EMC Europe Symp
  • 発表場所: Tutorial, Rome, Italy
  • 年月日: 20120900
• [学会発表] FDTD電磁界解析のための吸収境界条件の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 萩本篤俊,笠井政治,馬場吉弘,長岡直人,雨谷昭弘
  • 学会等名: 平成24年電気学会B
  • 発表場所: (No. 316)
  • 年月日: 20120900
• [学会発表] An investigation of incoming lightning surges from a communication line (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Takeshita, A. Ametani, N. Nagaoka, and Y. Baba
  • 学会等名: Paper presented at 2012 APEMC Symp
  • 発表場所: Singapore(No.TH-PM-LIGHT-1)
  • 年月日: 20120500
• [学会発表] 電力ケーブルにおける電力線搬送通信信号の伝搬特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 馬場吉弘,長岡直人,雨谷昭弘
  • 学会等名: 第49回同志社大学理工研研究発表会/2011年学内研究センター合同シンポジウム
  • 発表場所: (57-60)
  • 年月日: 20111200
• [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,長岡直人,馬場吉弘,雨谷昭弘
  • 学会等名: 電気学会高電圧研究会
  • 発表場所: 函館(No. HV-11-093)
  • 年月日: 20111200
• [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,馬場吉弘,長岡直人,雨谷昭弘
  • 学会等名: 電気学会高電圧研究会
  • 発表場所: 函館(No. HV-11-076)
  • 年月日: 20111100
• [学会発表] FDTD-based surge simulations (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Baba
  • 学会等名: Paper presented at ISET 2011
  • 発表場所: Chiang Mai, Thailand(31-36)
  • 年月日: 20111100
• [学会発表] FDTD法による雷撃時風力発電設備内の過渡電磁界解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 重見賢太,馬場吉弘,長岡直人,雨谷昭弘
  • 学会等名: 平成22年電気学会B大会
  • 発表場所: (No. 336)
  • 年月日: 20110800
• [学会発表] FDTD simulation of field-reduction effect at ground due to corona at lightning-triggering wire (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Baba, and V. A. Rakov
  • 学会等名: Paper presented at 2011 URSI General Assembly
  • 発表場所: Istanbul, Turkey
  • 年月日: 20110800
• [学会発表] FDTD surge analysis of the grounding system for a wind-turbine tower struck by lightning (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Shigemi, Y. Baba, N. Nagaoka, and A. Ametani
  • 学会等名: Int. Symp. Winter Lightning
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 20110600
• [学会発表] Experimental and FDTD investigation of surge propagation characteristics on steel frames and concrete walls in a building (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Irie, A. Ametani, N. Nagaoka, and Y. Baba
  • 学会等名: Proc. Int. Conf. Power System Transients
  • 発表場所: Delft, The Netherlands
  • 年月日: 20110600
• [学会発表] 雷サージ解析の最新動向 (2010)
  • 著者名/発表者名: 馬場吉弘,板本直樹
  • 学会等名: 放電学会シンポジウム
  • 発表場所: (16-21)
  • 年月日: 20101100
• [学会発表] An EMTP model of a transmission tower struck by lightning (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Hashimoto, Y. Baba, N. Nagaoka, A. Ametani, and N. Itamoto
  • 学会等名: Proc. Int. Workshop on High Voltage Engineering
  • 発表場所: (No. ED-10-66, .37-41)
  • 年月日: 20101100
• [学会発表] FDTD modeling of polarization of a conductor in a quasi-uniform electric field (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Baba, and V. A. Rakov
  • 学会等名: 2010 AMEREM
  • 発表場所: Ottawa, Canada
  • 年月日: 20100700
• [図書] Electromagnetic Models of Lightning Return Strokes (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Baba, and V. A. Rakov
  • 総ページ数: 263-313
  • 出版者: Lightning Electromagnetics, IET
• [備考]
  • URL: https://kenkyudb.doshisha.ac.jp/rd/html/japanese/researchersHtml/199007/199007_Researcher.html