JP6800360B1 - Wind power generator - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、ブレード内のアース線の導通に不具合が生じにくい風力発電機を提供することを目的とする。【解決手段】タワーと、ナセルと、ハブ130と、少なくとも1本のブレード140と、ブレード140に設けられたレセプター151とアース線152とを備える避雷器150と、を備え、アース線152はブレード140内に敷設されている主アース線154と副アース線155を備え、主アース線154とアース本線153の放電ギャップのギャップ間隔dAが、副アース線155とアース本線153の放電ギャップのギャップ間隔dBよりも狭い、風力発電機100。【選択図】図3PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wind power generator in which a problem is unlikely to occur in the continuity of a ground wire in a blade. A tower, a nacelle, a hub 130, at least one blade 140, and a lightning arrester 150 including a receptor 151 and a ground wire 152 provided on the blade 140 are provided, and the ground wire 152 includes a blade 140. It is provided with a main ground wire 154 and a sub ground wire 155 laid inside, and the gap spacing dA of the discharge gap between the main ground wire 154 and the ground main wire 153 is the gap spacing dB of the discharge gap between the sub ground wire 155 and the ground main wire 153. Narrower than the wind generator 100. [Selection diagram] Fig. 3
Description
本発明は、風力発電機に関する。 The present invention relates to a wind power generator.
再生可能エネルギーの主力電源化に向けて太陽光発電や風力発電の開発が促進されている。なかでも風力発電は、陸上から洋上へと開発エリアがシフトし、開発が加速されることが予想される。洋上での風力発電は、過酷な自然環境のなかでの運用であり、アクセスも困難であるため、合理的かつ効率的に風力発電機を運用及び保守することが求められる。 The development of solar power generation and wind power generation is being promoted toward the main power source of renewable energy. In particular, wind power generation is expected to accelerate development as the development area shifts from land to offshore. Wind power generation at sea is operated in a harsh natural environment and is difficult to access. Therefore, it is required to operate and maintain the wind power generator reasonably and efficiently.
一般に、風力発電機のFRP(繊維強化プラスチック)製のブレードには、落雷による損傷を抑制するため、避雷器として、先端部にレセプターが設けられ、内部にアース線が設けられている。ブレードは風力発電機において最も雷が落ちやすい部分であるため、アース線の導通の不具合はブレード内で生じやすい傾向がある。
特許文献1には、ブレード内に、引下げ導線(アース線)と、前記引下げ導線の電気抵抗を測定するための測定ケーブルとが設けられている風力発電機が開示されている。
Generally, a blade made of FRP (fiber reinforced plastic) of a wind power generator is provided with a receptor at the tip and a ground wire inside as a lightning arrester in order to suppress damage due to a lightning strike. Since the blade is the part of the wind power generator where lightning strikes most easily, the failure of the ground wire continuity tends to occur inside the blade.
Patent Document 1 discloses a wind power generator in which a pull-down lead wire (earth wire) and a measurement cable for measuring the electric resistance of the pull-down lead wire are provided in the blade.
しかし、特許文献1のような風力発電機では、落雷等によってブレード内のアース線の導通に不具合が生じたときには、アース線を修復するために運用を停止する必要があり、特に洋上では安定した運用が難しい。 However, in a wind power generator as in Patent Document 1, when a problem occurs in the continuity of the ground wire in the blade due to a lightning strike or the like, it is necessary to stop the operation in order to repair the ground wire, which is particularly stable at sea. Difficult to operate.
本発明は、ブレード内のアース線の導通に不具合が生じにくい風力発電機を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a wind power generator in which the continuity of the ground wire in the blade is less likely to be defective.
本発明は、以下の態様を有する。
[1]タワーと、前記タワーの上部に前記タワーの中心軸周りに回動可能に設けられたナセルと、前記ナセルの前方に前記中心軸に直交する軸周りに回転可能に設けられたハブと、前記ハブに設けられた少なくとも1本のブレードと、避雷器と、を備え、前記避雷器が、前記ブレードに設けられたレセプターと、前記レセプターとアースとを接続するアース線と、を備え、前記アース線が、アースと接続され、前記タワー、前記ナセル及び前記ハブの内部に敷設されているアース本線と、前記レセプターと接続され、前記ブレード内に敷設されている主アース線及び副アース線と、を備え、前記レセプターから前記主アース線を介して前記アース本線へと通じる経路の電気抵抗が、前記レセプターから前記副アース線を介して前記アース本線へと通じる経路の電気抵抗よりも小さい、風力発電機。
[2]前記主アース線の端子と前記アース本線の端子の間、及び、前記副アース線の端子と前記アース本線の端子の間の両方に放電ギャップが設けられており、前記主アース線の端子と前記アース本線の端子のギャップ間隔が、前記副アース線の端子と前記アース本線の端子のギャップ間隔よりも狭い、[1]に記載の風力発電機。
The present invention has the following aspects.
[1] A tower, a nacelle rotatably provided on the upper part of the tower around the central axis of the tower, and a hub rotatably provided in front of the nacelle around an axis orthogonal to the central axis. The hub comprises at least one blade and a lightning arrester, the lightning arrester comprising a receptor provided on the blade and a ground wire connecting the receptor and the ground, said ground. The main ground wire connected to the ground and laid inside the tower, the nacelle and the hub, and the main ground wire and the sub-ground wire connected to the receptor and laid inside the blade. The electric resistance of the path from the receptor to the ground main line via the main ground wire is smaller than the electrical resistance of the path from the receptor to the ground main line via the sub ground wire. Generator.
[2] Discharge gaps are provided between the terminal of the main ground wire and the terminal of the ground main wire, and between the terminal of the sub ground wire and the terminal of the ground main wire, and the main ground wire has a discharge gap. The wind generator according to [1], wherein the gap between the terminal and the terminal of the ground main line is narrower than the gap between the terminal of the sub-ground wire and the terminal of the ground main line.
本発明によれば、ブレード内のアース線の導通に不具合が生じにくい風力発電機を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a wind power generator in which the continuity of the ground wire in the blade is less likely to be defective.
以下、本発明の風力発電機の一例について図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において例示される図の寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。 Hereinafter, an example of the wind power generator of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the dimensions and the like of the figures illustrated in the following description are examples, and the present invention is not necessarily limited to them, and the present invention can be appropriately modified without changing the gist thereof. ..
図1に示すように、本実施形態の風力発電機100は、タワー110と、ナセル120と、ハブ130と、少なくとも1本のブレード140と、避雷器150と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
タワー110は、陸上又は洋上に立設される。ナセル120は、タワー110の上部にタワー110の中心軸O1周りに回動可能に設けられている。ハブ130は、ナセル120の前方に、中心軸O1に直交する軸周りに回転可能に設けられている。ハブ130には少なくとも1本のブレード140が設けられている。タワー110の中心軸O1は、鉛直方向と一致している。
The
風力発電機100は、ハブ130及びナセル120の内部に、ブレード140及びハブ130の回転エネルギーを用いて発電を行うように構成された発電機(不図示)を備えている。発電機は、特に限定されず、公知のものを採用できる。発電機には、油圧トランスミッションを用いてもよく、ギヤ式の増速機を用いてもよい。
The
風力発電機100では、タワー110の上部でナセル120を回動させることで、ブレード140が設けられた前方のハブ130を風上に向けることができる。ブレード140が風を受けると、ブレード140とともにハブ130が回転し、その回転エネルギーによって発電機で発電される。
In the
ブレード140の形状及び寸法は、特に限定されず、適宜設定できる。
ハブ130に取り付けられるブレード140の数は、特に限定されず、例えば、3本とすることができる。ハブ130に複数のブレード140が取り付けられる場合、それら複数のブレード140は、ハブ130を正面視したときに等角度間隔で放射状に取り付けられることが好ましい。
The shape and dimensions of the
The number of
図1〜3に示すように、この例の避雷器150は、各々のブレード140の先端部に設けられたレセプター151と、レセプター151とアースとを接続するアース線152と、を備えている。
アース線152は、タワー110、ナセル120及びハブ130の内部に敷設されているアース本線153と、ブレード140内に敷設されている主アース線154及び副アース線155と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
The
アース本線153は、タワー110の下部において、アース棒156に繋げられることによってアースと接続されている。アース本線153におけるアース棒156と反対側には板状の端子153aが設けられている。アース本線153の端子153aがハブ130内の各ブレード140の付け根近傍に配置されている。
The ground
主アース線154及び副アース線155は、各ブレード140にそれぞれ敷設され、各ブレード140の先端部に設けられたレセプター151と接続されている。
主アース線154のレセプター151と反対側の端子154aは、アース本線153の端子153aから所定の距離だけ離間するように設けられている。すなわち、主アース線154の端子154aとアース本線153の端子153aの間には放電ギャップが設けられている。同様に、副アース線155のレセプター151と反対側の端子155aは、アース本線153の端子153aから所定の距離だけ離間するように設けられている。すなわち、副アース線155の端子155aとアース本線153の端子153aの間には放電ギャップが設けられている。このように、本実施形態における避雷器150は、アース本線153との間に放電ギャップが設けられた主アース線154と副アース線155をブレード140内に備える、ギャップ付避雷器である。
The
The
主アース線154の端子154aとアース本線153の端子153aのギャップ間隔dAは、副アース線155の端子155aとアース本線153の端子153aのギャップ間隔dBよりも狭くなっている。これにより、レセプター151から主アース線154を介してアース本線153へと通じる経路の電気抵抗は、レセプター151から副アース線155を介してアース本線153へと通じる経路の電気抵抗よりも小さくなっている。
Gap distance d A terminal 153a of the
dAがdBよりも小さいことで、落雷時には、電流がレセプター151から主アース線154に偏って流れ、主アース線154の端子154aとアース本線153の端子153aとの放電ギャップで放電が起こり、アース本線153を通じて電流がアースへと逃がされる。また、主アース線154の導通に不具合が生じた状態では、落雷時に、電流がレセプター151から副アース線155を流れ、副アース線155の端子155aとアース本線153の端子153aとの放電ギャップで放電が起こり、アース本線153を通じて電流がアースへと逃がされる。
d A that it is smaller than d B, when lightning current flows unevenly in the
本実施形態の風力発電機100では、このようにブレード140内に主アース線154と副アース線155とを備えることで、副アース線155が主アース線154のバックアップとして機能する。そのため、主アース線154の導通に不具合が生じた場合でも、副アース線155によってレセプター151からアースまでのアース線152の導通が確保される。
In the
また、落雷時の地絡電流が分流されて主アース線154と副アース線155のそれぞれに大きな電流が流れると、それによって主アース線154と副アース線155の間に大きな斥力が働く。巨大な斥力が働くと、通常使用されるサポート金具では主アース線154及び副アース線155を支えきれないため、主アース線154や副アース線155に破断、破損等が生じて導通に不具合が発生するおそれがある。しかし、dAがdBよりも小さいことで、落雷時の電流がレセプター151から主アース線154に偏って流れるため、ブレード140内で斥力による主アース線154及び副アース線155の破断や破損が生じにくく、導通の不具合を低減できる。
Further, when the ground fault current at the time of a lightning strike is diverted and a large current flows through each of the
一般に、ブレード140はブレード軸周りに回動して角度を変え、受け止める風の量を調整できるようになっている。アース本線153の端子153aと、主アース線154と、副アース線155とは、ブレード140がブレード軸周りに回動してもdA及びdBが変化しない位置関係となるように設けられる。具体的には、例えば、主アース線154と副アース線155とをブレード140内で平行に直線状に敷設し、主アース線154と副アース線155の長さ方向に対してアース本線153の端子153aの表面が垂直となるようにする。
Generally, the
dA及びdBは、落雷時に主アース線154の端子154aから放電が起きても副アース線155の端子155aでは放電が起きず、主アース線154の導通に不具合が生じた場合には落雷時に副アース線155の端子155aから放電が起こるように設定する。
d A and d B, when the
レセプター151及びアース線152を構成する導電性材料は、特に限定されず、例えば、アルミニウム、黄銅、ステンレス鋼、これらを含む合金、カーボン等が挙げられる。レセプター151及びアース線152を構成する導電性材料は、1種でもよく、2種以上でもよい。
The conductive material constituting the
主アース線154と副アース線155の電気抵抗は、同じであってもよく、異なっていてもよい。例えば、主アース線154を構成する導電性材料と副アース線155を構成する導電性材料は、同じであってもよく、異なっていてもよい。主アース線154と副アース線155の長さ方向に垂直な断面積は、同じであってもよく、異なっていてもよい。
The electrical resistances of the
この例の避雷器150は、主アース線154及び副アース線155におけるブレード140の付け根近傍に、主アース線154と副アース線155とを橋渡しするように繋ぐ配線157と、配線157に設けられたスイッチ158と、配線157に設けられた検知器159と、をさらに備えている。これにより、避雷器150では、遠隔からスイッチ158を操作して主アース線154及び副アース線155の導通を確認することができる。
The
なお、避雷器150は、配線157、スイッチ158、及び検知器159を備えていなくてもよい。避雷器が主アース線と副アース線とを備えていれば、例えばブレードの付け根近傍で主アース線と副アース線にテスターの端子を接触させることで、ハブの内部からブレード内の主アース線及び副アース線の導通を確認することができる。
The
以上説明したように、風力発電機100では、避雷器150がブレード140内に主アース線154と副アース線155とを備えているため、副アース線155が主アース線154のバックアップとして機能する。また、dAがdBよりも小さいことで、落雷時に主アース線154と副アース線155の間に斥力が発生しにくく、導通に不具合が生じにくい。このように、風力発電機100は、ブレード140内の主アース線154及び副アース線155の導通が安定して保持されやすく、洋上でも安定して運用できる。
As described above, in the
なお、本発明の風力発電機は、前記した風力発電機100には限定されない。例えば、本発明の風力発電機は、ギャップ付避雷器を備えるものには限定されず、ギャップレス避雷器を備えるものであってもよい。本発明の風力発電機においては、1つのブレードに敷設される副アース線は、1本には限定されず、2本以上であってもよい。
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
The wind power generator of the present invention is not limited to the
In addition, it is possible to replace the components in the embodiment with well-known components as appropriate without departing from the spirit of the present invention, and the above-mentioned modifications may be appropriately combined.
100,100A…風力発電機、110…タワー、120…ナセル、130…ハブ、140…ブレード、150,150A…避雷器、151…レセプター、152…アース線、153…アース本線、154…主アース線、155…副アース線、O1…中心軸。 100, 100A ... Wind power generator, 110 ... Tower, 120 ... Nacelle, 130 ... Hub, 140 ... Blade, 150, 150A ... Lightning arrester, 151 ... Receptor, 152 ... Ground wire, 153 ... Earth main line, 154 ... Main ground wire, 155 ... Secondary ground wire, O1 ... Central axis.
Claims (1)
前記避雷器が、前記ブレードに設けられたレセプターと、前記レセプターとアースとを接続するアース線と、を備え、
前記アース線が、アースと接続され、前記タワー、前記ナセル及び前記ハブの内部に敷設されているアース本線と、前記レセプターと接続され、前記ブレード内に敷設されている主アース線及び副アース線と、を備え、
前記主アース線の端子と前記アース本線の端子の間、及び、前記副アース線の端子と前記アース本線の端子の間の両方に放電ギャップが設けられており、前記主アース線の端子と前記アース本線の端子のギャップ間隔が、前記副アース線の端子と前記アース本線の端子のギャップ間隔よりも狭く、
前記レセプターから前記主アース線を介して前記アース本線へと通じる経路の電気抵抗が、前記レセプターから前記副アース線を介して前記アース本線へと通じる経路の電気抵抗よりも小さい、風力発電機。 A tower, a nacelle rotatably provided on the upper part of the tower around the central axis of the tower, a hub rotatably provided in front of the nacelle around an axis orthogonal to the central axis, and the hub. With at least one blade and a lightning arrester provided in
The lightning arrester includes a receptor provided on the blade and a ground wire connecting the receptor and the ground.
The ground wire is connected to the ground and is laid inside the tower, the nacelle and the hub, and the main ground wire and the sub ground wire which are connected to the receptor and laid in the blade. And with
Discharge gaps are provided between the terminal of the main ground wire and the terminal of the ground main wire, and between the terminal of the sub ground wire and the terminal of the ground main wire, and the terminal of the main ground wire and the terminal of the ground wire are provided. The gap between the terminals of the main ground wire is narrower than the gap between the terminal of the secondary ground wire and the terminal of the main ground wire.
A wind power generator in which the electrical resistance of the path from the receptor to the ground main line via the main ground wire is smaller than the electrical resistance of the path leading from the receptor to the ground main line via the sub ground wire.
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