JP3243509B2 - 風力発電装置 - Google Patents
風力発電装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
- F03D80/30—Lightning protection
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Wind Motors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、タワー上で水平
軸回りに回転するブレードにより発電する水平軸方式の
風力発電装置で、特に避雷機能を備えた風力発電装置に
係る技術分野に属する。
軸回りに回転するブレードにより発電する水平軸方式の
風力発電装置で、特に避雷機能を備えた風力発電装置に
係る技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】 従来、この種の風力発電装置では、広
大で開けた地上で高く構築されることから、落雷、主に
冬季雷（夏季雷に比べ持続時間が十数倍長く、雲低が低
いので横に飛来する）によりブレードが破損するなど、
大きな被害を受けやすく、その落雷被害の修復期間に多
くを要し、修復コストも莫大になるという問題があっ
た。
大で開けた地上で高く構築されることから、落雷、主に
冬季雷（夏季雷に比べ持続時間が十数倍長く、雲低が低
いので横に飛来する）によりブレードが破損するなど、
大きな被害を受けやすく、その落雷被害の修復期間に多
くを要し、修復コストも莫大になるという問題があっ
た。
【０００３】そこで、風力発電装置には、従来から種々
の落雷対策が施されている。たとえば図４に示すよう
に、風車タワー１上に設けるナセル２に回転自在に取り
付けたブレード３に、避雷導線４を埋め込み、ナセル２
および風車タワー１を通して接地した構成にしたものが
ある。
の落雷対策が施されている。たとえば図４に示すよう
に、風車タワー１上に設けるナセル２に回転自在に取り
付けたブレード３に、避雷導線４を埋め込み、ナセル２
および風車タワー１を通して接地した構成にしたものが
ある。
【０００４】たとえば図５に示すように、ブレード３
を支持する風車タワー１とは別に、それに隣接してより
高い避雷タワー５を設置し、点線で示す範囲内で落雷の
直撃から保護するようにしたものもある。
を支持する風車タワー１とは別に、それに隣接してより
高い避雷タワー５を設置し、点線で示す範囲内で落雷の
直撃から保護するようにしたものもある。
【０００５】たとえば図６に示すように、ナセル２上
に、ブレード３より高く避雷針柱６を立設したものもあ
る。
に、ブレード３より高く避雷針柱６を立設したものもあ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】 しかし、ブレード
３への避雷導線４の埋込み型のものでは、落雷時、たと
えば数万アンペアの雷電流がブレード３内を通過する
と、避雷導線の過熱でブレード３が破損するおそれがあ
る。また、ブレード３とナセル２間の回転部での避雷導
線４の接続を、たとえばスリップリング構造にしたとし
ても、やはりその接続個所が一種の抵抗となるため十分
な導電ができないため、確実な避雷効果が得られないお
それがある。さらに、ブレード３の先端がコロナ発生点
となることが多いが、これでは、落雷点を装置自体に招
いて、同様に避雷効果を確実に実現することができない
おそれがあるという課題があった。
３への避雷導線４の埋込み型のものでは、落雷時、たと
えば数万アンペアの雷電流がブレード３内を通過する
と、避雷導線の過熱でブレード３が破損するおそれがあ
る。また、ブレード３とナセル２間の回転部での避雷導
線４の接続を、たとえばスリップリング構造にしたとし
ても、やはりその接続個所が一種の抵抗となるため十分
な導電ができないため、確実な避雷効果が得られないお
それがある。さらに、ブレード３の先端がコロナ発生点
となることが多いが、これでは、落雷点を装置自体に招
いて、同様に避雷効果を確実に実現することができない
おそれがあるという課題があった。
【０００７】の独立に避雷タワー５を立設するもので
は、避雷タワー５が、かなり高くなり、それだけ建設費
が甚大で、景観上も好ましくないという課題があった。
は、避雷タワー５が、かなり高くなり、それだけ建設費
が甚大で、景観上も好ましくないという課題があった。
【０００８】のナセル２上に避雷針柱６を立設するも
のでは、避雷針柱６をブレード３よりはるかに高くする
必要があるため、避雷針柱を支持するナセル２および風
車タワー１を、避雷針柱６の自重・風圧加重等を考慮し
て構築する必要があり、これでは、建設設計上、困難性
を伴うとともにコストもかかるという課題があった。
のでは、避雷針柱６をブレード３よりはるかに高くする
必要があるため、避雷針柱を支持するナセル２および風
車タワー１を、避雷針柱６の自重・風圧加重等を考慮し
て構築する必要があり、これでは、建設設計上、困難性
を伴うとともにコストもかかるという課題があった。
【０００９】そこで、本発明の目的は、風力発電装置に
おいて、建設上のコスト高や設計上の困難性などの問題
を招かず、景観を損なうことなく、落雷の直撃を回避し
てブレードの破損防止などの避雷効果を確実に実現する
ことにある。
おいて、建設上のコスト高や設計上の困難性などの問題
を招かず、景観を損なうことなく、落雷の直撃を回避し
てブレードの破損防止などの避雷効果を確実に実現する
ことにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】 上記目的は、ブレード
を風力で回転して発電する風力発電装置において、前記
ブレードを絶縁体で形成するとともに、そのブレード以
外の上方部位に早期ストリーマ発進型避雷針を設置する
構成としたことにより達成される。
を風力で回転して発電する風力発電装置において、前記
ブレードを絶縁体で形成するとともに、そのブレード以
外の上方部位に早期ストリーマ発進型避雷針を設置する
構成としたことにより達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】 以下、図面を参照しつつ、本発
明の実施の形態について説明する。
明の実施の形態について説明する。
【００１２】図１に、本発明による風力発電装置を示
す。本装置は、水平軸型の風力発電装置で、地上に立設
した風車タワー１０と、風車タワー１０の上部に搭載し
て発電機等を内蔵したナセル１１と、ナセル１１で回転
自在に軸支したブレード１２とを備え、ナセル１１上
に、特に早期ストリーマ発進型避雷針１３を設置した構
成とする。
す。本装置は、水平軸型の風力発電装置で、地上に立設
した風車タワー１０と、風車タワー１０の上部に搭載し
て発電機等を内蔵したナセル１１と、ナセル１１で回転
自在に軸支したブレード１２とを備え、ナセル１１上
に、特に早期ストリーマ発進型避雷針１３を設置した構
成とする。
【００１３】図示風力発電装置において、ブレード１２
は、たとえば２枚又は３枚の長手の羽根からなり、グラ
スファイバーなどで形成して全体に電気的に絶縁化した
構成としてなる。
は、たとえば２枚又は３枚の長手の羽根からなり、グラ
スファイバーなどで形成して全体に電気的に絶縁化した
構成としてなる。
【００１４】早期ストリーマ発進型避雷針１３は、公知
ではあるが、自ら雷撃へのストリーマを作り出す機能を
もったＥＳＥ避雷針といわれるもので、フランスのプレ
ベクトロン避雷針など図２に示すように、ステンレス製
保護容器１５の上部に上向きに突出した放電電極１６を
備える一方、保護容器１５の下部周縁に斜め下向きに開
いて複数の羽根状集電電極１７を備える。保護容器１５
には、図示しないが、集電電極１７で集められる電荷を
蓄えるコンデンサや、付近の他の突起物よりも早く後述
する雲雷からの先行放電Ａの先端の接近を検知したりす
る電子回路を内蔵する。そして、図１に示すように、避
雷導線１８を、ナセル１１および風車タワー１０を通し
て接地して構成される。
ではあるが、自ら雷撃へのストリーマを作り出す機能を
もったＥＳＥ避雷針といわれるもので、フランスのプレ
ベクトロン避雷針など図２に示すように、ステンレス製
保護容器１５の上部に上向きに突出した放電電極１６を
備える一方、保護容器１５の下部周縁に斜め下向きに開
いて複数の羽根状集電電極１７を備える。保護容器１５
には、図示しないが、集電電極１７で集められる電荷を
蓄えるコンデンサや、付近の他の突起物よりも早く後述
する雲雷からの先行放電Ａの先端の接近を検知したりす
る電子回路を内蔵する。そして、図１に示すように、避
雷導線１８を、ナセル１１および風車タワー１０を通し
て接地して構成される。
【００１５】そして、図示風力発電装置では、雲雷の接
近によって地上の電界強度が高まると、早期ストリーマ
発進型避雷針１３の集電電極１７群により電荷が集めら
れて保護容器１５内のコンデンサに蓄えられる。一方、
たとえば図３に示すように、雲雷からは下向きに先行放
電（ダウンストリーマ）Ａが出発し、進展と休止を繰り
返しながら地上へ接近する。そして、この先行放電Ａの
先端の接近によって生ずる電界強度の急変化を、保護容
器１５内の電子回路で検知すると、放電電極１６の先端
でコロナ放電が起こり、そのコロナ発生点Ｎから上向き
に捕捉放電（上向きストリーマ）Ｂがスタートし、雷雲
から来る先行放電Ａの先端に向かって進展する。
近によって地上の電界強度が高まると、早期ストリーマ
発進型避雷針１３の集電電極１７群により電荷が集めら
れて保護容器１５内のコンデンサに蓄えられる。一方、
たとえば図３に示すように、雲雷からは下向きに先行放
電（ダウンストリーマ）Ａが出発し、進展と休止を繰り
返しながら地上へ接近する。そして、この先行放電Ａの
先端の接近によって生ずる電界強度の急変化を、保護容
器１５内の電子回路で検知すると、放電電極１６の先端
でコロナ放電が起こり、そのコロナ発生点Ｎから上向き
に捕捉放電（上向きストリーマ）Ｂがスタートし、雷雲
から来る先行放電Ａの先端に向かって進展する。
【００１６】放電電極１６からの捕捉放電Ｂの発進は、
例えば、フランスのプレベクトロン避雷針の場合、周辺
突起物よりも約６０μｓ早く、その進展速度は約１ｍ／
μｓであり、この間に約６０ｍ先行する。しかして、落
雷点は、放電電極１６からスタートした上向き捕捉放電
Ｂにより決定され、その結果、最低高さ位置における先
行放電Ａ先端の中心点Ｍからの雷撃距離ｒを、ΔＬ分だ
け本装置から離れた遠方に限定してブリッジさせる。つ
まり、このΔＬ分の距離だけ避雷保護範囲を大きく確保
し、本装置への落雷を回避することができる。
例えば、フランスのプレベクトロン避雷針の場合、周辺
突起物よりも約６０μｓ早く、その進展速度は約１ｍ／
μｓであり、この間に約６０ｍ先行する。しかして、落
雷点は、放電電極１６からスタートした上向き捕捉放電
Ｂにより決定され、その結果、最低高さ位置における先
行放電Ａ先端の中心点Ｍからの雷撃距離ｒを、ΔＬ分だ
け本装置から離れた遠方に限定してブリッジさせる。つ
まり、このΔＬ分の距離だけ避雷保護範囲を大きく確保
し、本装置への落雷を回避することができる。
【００１７】また、上述した早期ストリーマ発進型避雷
針１３では、ブレード１２が絶縁化されているため、上
記電子回路によってより早く先行放電Ａの先端接近を検
知して捕捉放電Ｂを発進させるとき、そのような動作が
阻害されるようなことがない。
針１３では、ブレード１２が絶縁化されているため、上
記電子回路によってより早く先行放電Ａの先端接近を検
知して捕捉放電Ｂを発進させるとき、そのような動作が
阻害されるようなことがない。
【００１８】なお、上述した例では、早期ストリーマ発
進型避雷針１３は、ナセル１１上に設置したが、ブレー
ド１２以外であれば、本装置の上方部位の任意点に設置
することもできる。
進型避雷針１３は、ナセル１１上に設置したが、ブレー
ド１２以外であれば、本装置の上方部位の任意点に設置
することもできる。
【００１９】
【発明の効果】 上述ように構成した本発明によれば、
次のような効果が得られる。
次のような効果が得られる。
【００２０】本発明では、早期ストリーマ発進型避雷針
が自ら雷撃へ向けてストリーマを作り出す機能を有効に
活用して雷撃距離を本装置の遠方に限定して避雷保護範
囲を大きく確保するように構成するため、ブレード等へ
の落雷の直撃が回避され、その結果、ブレード破損を防
止するなど避雷効果を確実に実現することができる。
が自ら雷撃へ向けてストリーマを作り出す機能を有効に
活用して雷撃距離を本装置の遠方に限定して避雷保護範
囲を大きく確保するように構成するため、ブレード等へ
の落雷の直撃が回避され、その結果、ブレード破損を防
止するなど避雷効果を確実に実現することができる。
【００２１】また、従来のように別個に避雷タワーを立
設する必要がなく、それだけ建設費が削減され、景観を
阻害するような弊害もなくすことができる。また、ナセ
ル上に高い避雷針柱を立設するものではなく、そのため
従来の如く建設設計上の困難性を伴うような問題もなく
すことができる。
設する必要がなく、それだけ建設費が削減され、景観を
阻害するような弊害もなくすことができる。また、ナセ
ル上に高い避雷針柱を立設するものではなく、そのため
従来の如く建設設計上の困難性を伴うような問題もなく
すことができる。
【００２２】さらに、ブレードを絶縁体で形成するた
め、早期ストリーマ発進型避雷針に保有する「先行放電
の先端接近の検知」並びに「ストリーマの早期発進」機
能の動作が阻害されることを防止することもできる。
め、早期ストリーマ発進型避雷針に保有する「先行放電
の先端接近の検知」並びに「ストリーマの早期発進」機
能の動作が阻害されることを防止することもできる。
【図１】 本発明による風力発電装置全体の構成説明図
である。
である。
【図２】 早期ストリーマ発進型避雷針の斜視図であ
る。
る。
【図３】 早期ストリーマ発進型避雷針が自ら雷撃へ向
けて発進するストリーマにより雷撃距離と避雷保護範囲
を制御する場合について説明する説明図である。
けて発進するストリーマにより雷撃距離と避雷保護範囲
を制御する場合について説明する説明図である。
【図４】 従来の風力発電装置の構成説明図である。
【図５】 従来の他の風力発電装置の構成説明図であ
る。
る。
【図６】 従来の更に別の風力発電装置の構成説明図で
ある。
ある。
１０ 風車タワー １１ ナセル １２ ブレード １３ 早期ストリーマ発進型避雷針 １８ 避雷導線
Claims (1)
- 【請求項１】 ブレードを風力で回転して発電する風力
発電装置において、前記ブレードを絶縁体で形成すると
ともに、そのブレード以外の上方部位に早期ストリーマ
発進型避雷針を設置する構成としたことを特徴とする風
力発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30060699A JP3243509B2 (ja) | 1999-10-22 | 1999-10-22 | 風力発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30060699A JP3243509B2 (ja) | 1999-10-22 | 1999-10-22 | 風力発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001123934A JP2001123934A (ja) | 2001-05-08 |
| JP3243509B2 true JP3243509B2 (ja) | 2002-01-07 |
Family
ID=17886885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30060699A Expired - Fee Related JP3243509B2 (ja) | 1999-10-22 | 1999-10-22 | 風力発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3243509B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102536652A (zh) * | 2012-01-20 | 2012-07-04 | 江苏省电力设计院 | 风电场风电机群优化排布方法 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4125285B2 (ja) | 2002-06-19 | 2008-07-30 | ネグ・ミコン・アクティーゼルスカブ | 風力タービン用避雷器手段 |
| KR100773115B1 (ko) * | 2005-05-27 | 2007-11-02 | 최홍규 | 풍력 발전기 |
| DE102005045579B4 (de) * | 2005-09-23 | 2008-06-05 | Kanazawa Institute Of Technology | Windkraftanlage |
| DK176233B1 (da) * | 2005-10-06 | 2007-04-02 | Lm Glasfiber As | Vindenergianlæg med lynbeskyttelsesindretning |
| ATE535711T1 (de) * | 2008-07-02 | 2011-12-15 | Siemens Ag | Windturbinenschaufel mit blitzrezeptor und verfahren zum schutz der oberfläche einer windturbinenschaufel |
| CN201554600U (zh) * | 2009-09-30 | 2010-08-18 | 亚洲优信资源有限公司 | 风能转换器 |
| JP5432013B2 (ja) * | 2010-03-15 | 2014-03-05 | 株式会社関電工 | 風力発電設備における仮設用の避雷針及びその避雷針の施工方法 |
| JP5158730B2 (ja) | 2010-06-30 | 2013-03-06 | 株式会社日本製鋼所 | 風力発電用ブレードの避雷構造 |
| TWI712736B (zh) * | 2019-05-31 | 2020-12-11 | 潤弘精密工程事業股份有限公司 | 風力發電系統 |
-
1999
- 1999-10-22 JP JP30060699A patent/JP3243509B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102536652A (zh) * | 2012-01-20 | 2012-07-04 | 江苏省电力设计院 | 风电场风电机群优化排布方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001123934A (ja) | 2001-05-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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