JP2013204473A - 風力発電装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】風車１２に落雷した場合に、雷電流によるＢＴＢ盤等の風力発電装置の電力調整装置（周波数変換装置２０）内機器の損傷を無くす。
【解決手段】風車タワー１０の風車１２により回転駆動される風力発電機１４の出力を調整するための電力調整装置（２０）を備えた風力発電装置において、前記電力調整装置２０の筐体２１とベース（３４）の間に絶縁体（絶縁ゴム４０と絶縁スリーブ４２）を挿入し、前記電力調整装置２０の接地用導体（銅板４４）を一点でのみ、電力調整装置２０外の接地母線５０に接続する。
【選択図】図５

Description

本発明は、風力発電装置に係り、特に、周波数変換装置を備えた風力発電装置に用いるのに好適な、落雷時に周波数変換装置内の機器の損傷を防止することが可能な風力発電装置に関する。
図１（風車タワーの全体構成）及び図２（周波数変換装置の回路構成）に例示する如く、風車タワー１０の風車１２により回転駆動される風力発電機１４の交流電力を一旦、直流電力に変換するためのコンバータ２２、及び、該直流電力を一定周波数の交流電力に逆変換するためのインバータ２４を含む周波数変換装置（コンバータ２２とインバータ２４が背中合わせに接続される構成になっているので、ＢＴＢ（Back to Back）盤とも呼ばれる）２０を備えた風力発電装置が知られている（特許文献１参照）。図２において、２６は励磁回路、２８は連系変圧器である。
前記ＢＴＢ盤２０は、通常、図１に例示したように、風車タワー１０内の１階に設置されており、図３及び図４（図３の要部拡大図）に例示する如く、コンクリート基礎３０にアンカーボルト３２で固定されたチャンネルベース３４にボルト３６及びナット３８で固定されているが、風車１２に落雷した場合、雷電流は風車タワー１０を通して大地に流れる。その際、状況によっては、ＢＴＢ盤２０内のコンバータ２２、インバータ２４や基板が焼損することがあった。図３において、３９は、例えばＢＴＢ盤２０上に設置されたリアクトルボックスである。
そこで、前記ＢＴＢ盤２０は、盤用接地として接地線を接地極に接続して、落雷時に大地電位と同レベルになるようにしている。
特開２００５−１５５５０９号公報（段落００２５、図１）
しかしながら、ＢＴＢ盤２０は、図１に例示した如く、風車タワー１０内の１階コンクリート基礎３０上に設置されているため、ＢＴＢ盤２０自体がコンクリート基礎３０を介して大地に接地されている状態となっている。この場合、雷電流が大地に流れる際に、ＢＴＢ盤２０の接地線とＢＴＢ盤２０の間にループ回路が構成され、ＢＴＢ盤２０内を雷電流がループ状に通過して、状況によっては誘導電流によりコンバータ２２、インバータ２４や基板等の機器が損傷している可能性があった。
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、風車に落雷した場合に、雷電流によるＢＴＢ盤等の風力発電装置の電力調整装置内機器の損傷を無くすことを課題とする。
本発明は、風車タワーの風車により回転駆動される風力発電機の出力を調整するための電力調整装置を備えた風力発電装置において、前記電力調整装置の筐体とベースの間に絶縁体を挿入し、前記電力調整装置の接地用導体を一点でのみ、電力調整装置外の接地母線に接続することにより、前記課題を解決したものである。
ここで、前記電力調整装置は、前記風力発電機の交流電力を一旦、直流電力に変換するためのコンバータ、及び、該直流電力を一定周波数の交流電力に逆変換するためのインバータを含む周波数変換装置（ＢＴＢ盤）であることができる。
本発明によれば、雷電流が大地に流れる際に、電力調整装置（例えばＢＴＢ盤）の接地線と電力調整装置の間にループ回路が構成されることがなく、電力調整装置内を雷電流がループ状に通過することが無い。従って、落雷時の雷電流の電力調整装置内通過による電力調整装置内機器の損傷を防止することができる。
風車タワーの全体構成を示す略示断面図 ＢＴＢ盤の回路構成を示す回路図 風車タワー内のＢＴＢ盤の設置状態を示す正面図 図３の要部拡大図 本発明の実施形態におけるＢＴＢ盤の接地状態の要部を示す正面図 図５のＶＩ部拡大図 図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う水平断面図 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う横断面図
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本実施形態は、本発明をＢＴＢ盤２０の保護に適用したもので、図５、図６（図５のＶＩ部拡大図）、図７（図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う水平断面図）及び図８（図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う横断面図）に要部を示す如く、ＢＴＢ盤２０の筐体２１とチャンネルベース３４の間に絶縁体（ここでは絶縁ゴム４０と絶縁スリーブ４２）を挿入し、ＢＴＢ盤２０の接地用導体（ここでは接地銅板４４）を一点でのみ、例えば屋内配線用ビニール絶縁電線（ＩＶ線）５２で、ＢＴＢ盤２０外の接地母線（ここでは風車共通接地母線５０）に接地したものである。
具体的には、まず、ＢＴＢ盤２０の筐体２１とチャンネルベース３４の間に絶縁体、例えば厚さ１０ｍｍの絶縁ゴム４０を敷く。
次いで、ＢＴＢ盤の筐体２１、絶縁ゴム４０及びチャンネルベース３４の間に、例えばセラミックス製の絶縁スリーブ４２を挿入する。
次いで、ＢＴＢ盤２０の筐体２１とチャンネルベース３４をボルト３６及びナット３８で固定する。
次いで、ＢＴＢ盤２０内に設けられた接地銅板４４とＢＴＢ盤２０外の風車共通接地母線５０を、ＩＶ線５２等で接続する。
このようにして、ＢＴＢ盤２０の筐体２１とチャンネルベース３４間に絶縁ゴム４０及び絶縁スリーブ４２を取り付けて、盤内接地端子一点でのみＢＴＢ盤２０を接地することにより、落雷時の雷電流の盤内通過を阻止して、盤内機器の損傷を防ぐことができる。
なお、前記実施形態においては、本発明がＢＴＢ盤２０内を落雷時の雷電流が通過するのを防止するようにされていたが、ＢＴＢ盤以外の変換装置や、送電線に流れる無効電信を低減させるための無効電力補償装置、電力を貯蔵するための二次電池等、他の電力調整装置に対しても、本発明を同様に適用して、その損傷を無くすことが可能である。
又、ベースもチャンネルベース３４に限定されず、電力調整装置外の接地母線も風車共通接地母線５０に限定されず、接地用導体も接地銅板４４に限定されず、電力調整装置外の接地母線も風車共通接地母線５０に限定されず、接地用導体と接地母線の接続もＩＶ線５２に限定されない。
１０…風車タワー
１２…風車
１４…風力発電機
２０…ＢＴＢ盤（周波数変換装置）
２２…コンバータ
２４…インバータ
４０…絶縁ゴム
４２…絶縁スリーブ
４４…接地銅板
５０…風車共通接地母線
５２…屋内配線用ビニール絶縁電線（ＩＶ線）

Claims (2)

  1. 風車タワーの風車により回転駆動される風力発電機の出力を調整するための電力調整装置を備えた風力発電装置において、
    前記電力調整装置の筐体とベースの間に絶縁体を挿入し、
    前記電力調整装置の接地用導体を一点でのみ、電力調整装置外の接地母線に接続したことを特徴とする風力発電装置。
  2. 前記電力調整装置が、前記風力発電機の交流電力を一旦、直流電力に変換するためのコンバータ、及び、該直流電力を一定周波数の交流電力に逆変換するためのインバータを含む周波数変換装置であることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
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