JP7000388B2 - 断線検査方法 - Google Patents

Description

本開示は、ダウンコンダクタの断線検査方法に関する。

風力発電装置の風車翼（ブレード）には、落雷対策としてレセプタ及びダウンコンダクタ（避雷導線）が設けられている。ダウンコンダクタに断線がある場合、雷撃によって風車翼に損傷が発生する虞がある。そのため、ダウンコンダクタの断線の有無を検査する必要がある。

特許文献１には、ＴＤＲ（時間領域反射率）測定によってダウンコンダクタの断線を検出する方法が開示されている。この方法では、作業員が、断線検出装置の検査信号発生器及び測定器をナセルの筐体に接続し、ダウンコンダクタの一端を検査信号発生器に接続する。検査信号発生器はダウンコンダクタの一端から他端のレセプタに向けてステップ波形状の検査信号を注入する。作業員は、注入した検査信号の反射状態を示す波形に基づいて断線の有無を判断する。

特開２０１３－２９３５１号公報

特許文献１が開示する方法では、検査信号発生器がナセルの筐体を介して接地されるため、その電位を基準電位としてダウンコンダクタにステップ波形状の検査信号を注入していることになる。

本願発明者の知見によれば、特許文献１のように検査信号発生器をナセルの筐体を介して接地した状態で検査信号を注入する方法では、観測される波形にノイズが含まれる虞がある。例えば、ダウンコンダクタの終端位置又は断線位置ではなく、軸受などの構造物のインピーダンス変化点から検査信号の反射波が生じる虞がある。すなわち、外部環境の要因によって断線検出の精度が低下する虞がある。

上述の事情に鑑みて、本開示は、ダウンコンダクタの断線検査における断線検出の精度を向上させることを目的とする。

本開示に係る断線検査方法は、
レセプタ及び該レセプタに先端が接続されるダウンコンダクタを有する風車翼における前記ダウンコンダクタの断線検査方法であって、
前記ダウンコンダクタの基端を、ＴＤＲ検査装置の正極端子と負極端子との何れか一方に接続するステップと、
前記ＴＤＲ検査装置から前記ダウンコンダクタに沿って延在するように配置される計測線の基端を、前記正極端子と前記負極端子との他方に接続するステップと、
前記ＴＤＲ検査装置から前記計測線及び前記ダウンコンダクタの間にＴＤＲ信号を注入し、該ＴＤＲ信号の反射結果に基づいて前記ダウンコンダクタの断線を検出するステップと、
を備える。

本開示によれば、ダウンコンダクタの断線検査における断線検出の精度を向上させることが可能となる。

一実施形態に係る断線検査方法の概略を説明するための模式図である。 一実施形態に係る断線検査方法の概略を説明するための模式図である。 一実施形態に係る断線検査方法の概略を説明するための模式図である。 一実施形態に係るＴＤＲ断線検査の主要部を説明するための模式図である。 一実施形態に係る断線検査方法において形成される分布定数回路を示す回路図である。 一実施形態に係る断線検査方法においてダウンコンダクタに断線が無い場合の進行波現象を示す模式図である。 一実施形態に係る断線検査方法においてダウンコンダクタに断線が無い場合の始端電圧波形の一例を示す模式図である。 一実施形態に係る断線検査方法においてダウンコンダクタに断線が有る場合の進行波現象を示す模式図である。 一実施形態に係る断線検査方法においてダウンコンダクタに断線が有る場合の始端電圧波形の一例を示す模式図である。 一実施形態に係る断線検査方法の手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

（風車の全体構成）
以下、断線検査方法を陸上風車に対して適用した例を説明する。なお、断線検査方法は、陸上風車ではなく洋上風車に対して適用されてもよい。図１、図２、及び図３は、それぞれ、一実施形態に係る断線検査方法の概略を説明するための模式図である。

図１～図３に示すように、検査対象となる風車１は、タワー２と、タワー２により支持されるナセル６と、ナセル６に支持される風車ロータ３とを備える。すなわち、風車ロータ３は、ナセル６を介してタワー２に支持されている。タワー２は、部分的に地面Ｇに埋設される。風車ロータ３は、ローターヘッド（ハブ）４と、ローターヘッド４に取付けられる少なくとも一本の風車翼（ブレード）５とを含む。

なお、風車１は風力発電装置を構成するものであってもよい。この場合、ナセル６には、風車ロータ３の回転エネルギーにより駆動される発電機、風車ロータ３の回転エネルギーを該発電機に伝えるためのドライブトレイン等が収容されていてもよい。

風車翼５は、レセプタ７及びレセプタ７に先端が接続されるダウンコンダクタ８を有する。なお、レセプタ７は、ダウンコンダクタ８の先端ではなく先端に近い位置に設けられてもよいし、マルチレセプタであってもよい。一つの風車翼５に一本のダウンコンダクタ８が設けられてもよいし、複数本のダウンコンダクタ８が設けられてもよい。

（断線検査時の配置例）
ここで、ダウンコンダクタ８の断線検査時の配置例を説明する。ＴＤＲ検査装置１００は、図１及び図３に示すようにナセル６に配置されてもよいし、図２に示すようにローターヘッド４に配置されてもよい。

断線検査に使用するＴＤＲ検査装置１００は、ＴＤＲ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）信号を注入するための装置である。例えば、オシロスコープ、ベクトルネットワークアナライザ等がある。ＴＤＲ検査装置１００は、表示部（不図示）を備え、注入したＴＤＲ信号の反射結果を示す波形を表示する。なお、ＴＤＲ検査装置１００は、表示部を備えず、ＴＤＲ信号を注入する機能のみを有していてもよい。この場合、表示部を備える計測装置を使用して波形を表示させてもよい。

ＴＤＲ信号は、パルス波形又は正弦波波形を有する電気信号である。ＴＤＲ信号が正弦波波形である場合、その周波数を掃引して周波数応答を計測し、その周波数応答について所定の変換処理（例えば、逆フーリエ変換）を行う。これにより、実質的にパルス波形を入力した場合と同様の反射波形を得ることができる。

図１～図３に示すように、ＴＤＲ検査装置１００には、ダウンコンダクタ８の基端（レセプタ７との接続位置の反対側の端部）と計測線１１０の基端が接続される。計測線１１０は、ＴＤＲ検査装置１００からダウンコンダクタ８に沿って延在するように配置される。なお、断線検査の対象となるダウンコンダクタ８を備える風車翼５は、鉛直下方を向いているため、ダウンコンダクタ８及び計測線１１０は鉛直下方に延びている。

計測線１１０は、周囲に位置する導電性を有する物体との電気的な接触を防止すべく絶縁されていることが好ましい。また、計測線１１０は、ダウンコンダクタ８から絶縁されていることが好ましい。なお、計測線１１０は、周囲に位置する導電性を有する物体及びダウンコンダクタ８と直接的に導通しないように配置すれば、絶縁処理を施さなくてもよい。

図１及び図２に示すように、計測線１１０は、ダウンコンダクタ８よりも長い。また、計測線１１０は、ＴＤＲ検査装置１００から見た場合に、計測線１１０の先端がダウンコンダクタ８の先端より遠くに位置するように延在するように配置される。なお、図３は、計測線１１０を配置する作業時の途中の状態を示しているため、計測線１１０が十分に延びていない。しかし、この場合も最終的には、図１及び図２と同じように配置される。

図１～図３に示すように、計測線１１０は、タワー２の外部に延在するように配置されることが好ましい。また、計測線１１０は、図１及び図３に示すように、風車翼５の外部に延在するように配置されてもよいし、図２に示すように、風車翼５の内部に延在するように配置されてもよい。

計測線１１０は、図１及び図３に示すように、風車１のローターヘッド４とナセル６の間の位置から風車１のタワー２と風車翼５との間に沿って、延在していてもよい。計測線１１０は、図２に示すように、風車１のローターヘッド４内から風車翼５内に沿って、延在していてもよい。

計測線１１０は、ダウンコンダクタ８に対して、風車翼５の長さの０．１５倍以下の間隔を有する範囲内に入って延在するように配置されることが好ましい。これは、分布定数回路を適切に形成するためである。例えば風車翼５の長さ３０ｍである場合、計測線１１０とダウンコンダクタ８との間隔は、１．５～４．０ｍの範囲内であることが好ましい。

さらに、計測線１１０とダウンコンダクタ８との間隔は、風車翼５の長さの０．０３倍以上で０．１５倍以下であることがより好ましい。風車翼５内に計測線１１０を配置する場合には、この条件を満たさない場合も考えられる。しかし、風車翼５外に計測線１１０を垂らす場合にはこの条件を満たすことは容易である。

（断線検査時の接続関係と動作原理）
以下、電気的な接続関係について詳細に説明する。図４は、一実施形態に係るＴＤＲ検査装置１００の主要部を説明するための模式図である。

図４に示すようにＴＤＲ検査装置１００は、ＴＤＲ信号を生成するための信号生成部１５０と、信号生成部１５０の正極側に接続される正極端子１５１と、信号生成部１５０の負極側に接続される負極端子１５２とを備える。なお、インピーダンスＺｓは、ＴＤＲ検査装置１００の内部インピーダンスを示し、電圧ｖは、信号生成部１５０からＴＤＲ信号を注入した場合の始端電圧を示している。

ＴＤＲ検査装置１００の正極端子１５１には、ダウンコンダクタ８の基端が接続され、ＴＤＲ検査装置１００の負極端子１５２には、計測線１１０の基端が接続される。なお、接続時の極性は、これと反対であってもよい。すなわち、ダウンコンダクタ８の基端を、ＴＤＲ検査装置１００の正極端子１５１と負極端子１５２との何れか一方に接続し、計測線１１０の基端を、正極端子１５１と負極端子１５２との他方に接続してもよい。

なお、ダウンコンダクタ８及び計測線１１０は、ＴＤＲ検査装置１００の付属配線（不図示）を介して間接的にＴＤＲ検査装置１００と接続されてもよい。付属配線は、例えば、ワニ口クリップ付きの配線である。

ここで、断線検査時の動作原理について説明する。図５は、一実施形態に係る断線検査方法において形成される分布定数回路を示す回路図である。

上記のように、ダウンコンダクタ８及び計測線１１０をＴＤＲ検査装置１００に接続すると、正極端子１５１と負極端子１５２の間には、図５に示すように分布定数回路が形成される。すなわち、計測線１１０とダウンコンダクタ８とが平行導線として配置されているため、電圧印加時に、両者の間で電磁波の伝搬が生じるため、両者が直接的に導通していなくても電磁波によって間接的に接続される。

分布定数回路では、インダクタンスＬ０（Ｈ／ｍ）と抵抗Ｒ１（Ω／ｍ）が直列に接続され、静電容量Ｃ１（Ｆ／ｍ）と抵抗Ｒ２（Ω／ｍ）が並列に接続されている。これらの単位長さ当たりの回路の構成要素は、平行導線の長さに沿って無数に存在している。分布定数回路全体のインダクタンスＬ０の合成インダクタンスをＬ、静電容量Ｃ１の合成静電容量をＣとすると、√（Ｌ／Ｃ）が特性インピーダンス、１／√（ＬＣ）が伝搬速度となる。ＴＤＲ信号をダウンコンダクタ８に注入すると、その信号は分布定数回路の伝搬速度に応じて伝搬し、インピーダンス変化点で反射する。

図６Ａは、一実施形態に係る断線検査方法においてダウンコンダクタ８に断線が無い場合の進行波現象を示す模式図である。図６Ｂは、一実施形態に係る断線検査方法においてダウンコンダクタ８に断線が無い場合の始端電圧波形の一例を示す模式図である。

ダウンコンダクタ８に断線が無い場合、ステップ波形状のＴＤＲ信号をＴＤＲ検査装置１００の正極端子１５１から注入すると、ダウンコンダクタ８の先端で反射する。伝搬距離は、正極端子１５１からダウンコンダクタ８の先端までの距離Ｌ１である。図６Ａ及び図６Ｂは、電圧波形を示している。図６Ａに示すように、入射波と反射波とは対称的な波形となる。これらの波が合流することにより、正極端子１５１と負極端子１５２の間に生じる始端電圧として、図６Ｂに示す電圧波形が得られる。

なお、図６Ａ及び図６Ｂは理想的な模式図に過ぎない。そのため、実際の波形は、ノイズによって若干崩れた形状となる。また、ＴＤＲ信号の図６Ｂに示すように、電圧波形において２段階の上昇ステップのうちの後の方の上昇開始位置が反射波到達時刻を示しており、時間ｔ_１（ｓ）は、ＴＤＲ信号注入時から反射波が到達するまでの到達時間を示している。この到達時間は、電流波形から取得することも可能である。電流波形の場合、電圧波形とは逆に２段階の下降ステップのうち後の方の下降開始位置が反射波到達時刻となる。

なお、反射波は、計測線１１０の先端でも生じる。しかし、伝搬距離が短い位置での反射波が大きく、伝搬距離が長い位置での反射波は小さくなる傾向がある。そのため、計測線１１０より短い長さを有するダウンコンダクタ８の先端で生じる反射波が主に観測される。

図７Ａは、一実施形態に係る断線検査方法においてダウンコンダクタ８に断線がある場合の進行波現象を示す模式図である。図７Ｂは、一実施形態に係る断線検査方法においてダウンコンダクタ８に断線が有る場合の始端電圧波形の一例を示す模式図である。

ダウンコンダクタ８に断線がある場合、ステップ波形状のＴＤＲ信号をＴＤＲ検査装置１００の正極端子１５１から注入すると、ＴＤＲ信号がダウンコンダクタ８の断線位置９で反射する。伝搬距離は、正極端子１５１からダウンコンダクタ８の断線位置９までの距離Ｌ２である。図７Ａ及び図７Ｂでは、電圧波形を示しており、図７Ａに示すように、入射波と反射波とは対称的な波形となる。これらの波が合流することにより、正極端子１５１と負極端子１５２の間に生じる始端電圧として、図７Ｂに示す電圧波形が得られる。

なお、図７Ａ及び図７Ｂは理想的な模式図に過ぎない。そのため、実際の波形は、ノイズによって若干崩れた形状となる。また、ＴＤＲ信号の図７Ｂに示すように、電圧波形において２段階の上昇ステップのうちの後の方の上昇開始位置が反射波到達時刻を示している。時間ｔ_２（ｓ）は、ＴＤＲ信号注入時から反射波が到達するまでの到達時間を示している。この到達時間は、電流波形から取得することも可能である。電流波形の場合、電圧波形とは逆に２段階の下降ステップのうち後の方の下降開始位置が反射波到達時刻となる。

なお、反射波は、計測線１１０の先端でも生じる。しかし、伝搬距離が短い位置での反射波が大きく、伝搬距離が長い位置での反射波は小さい傾向がある。そのため、計測線１１０より短い伝搬距離となる、ダウンコンダクタ８の断線位置９で生じる反射波が主に観測される。

図６Ｂ及び図７Ｂを比較すると、ＴＤＲ信号の反射結果を示す波形は、ダウンコンダクタ８に断線が有るか否かによって異なることがわかる。そのため、ＴＤＲ信号の反射結果を示す波形から断線の有無を検出することが可能である。また、断線が有る場合には、時間ｔ_２（ｓ）は到達時間を示している。そのため、伝搬速度と到達時間から断線位置（厳密には、正極端子１５１から断線位置までの伝搬距離）を求めることが可能である。

具体的には、ダウンコンダクタ８に断線が無い場合には、Ｌ１＝ａ×ｃ×ｔ_１／２（ｍ）の関係式が成立する。ここで、ａは定数であり、ｃは光速であり、ｔ_１は反射波の到達時間である。進行波は光速に近い速度で伝搬するが、同じ速度ではない。進行波の伝搬速度と光速との違いを考慮して設定される、係数が定数ａである。

この定数ａは、断線が無い状態で長さＬ１と反射波の到達時間ｔ_１を用いて算出可能であるが、環境によって値に若干のバラつきが生じる。そのため、断線が無い状態のダウンコンダクタ８について試験を繰り返し、定数ａの平均値を求めておくことが好ましい。本願発明者の知見によれば、定数ａは、０．８～１．０の範囲内の値に設定されることが好ましい。

ダウンコンダクタ８に断線がある場合には、Ｌ２＝ａ×ｃ×ｔ_２／２（ｍ）の関係式が成立する。ここで、ａは定数であり、ｃは光速であり、ｔ_２は反射波の到達時間である。そのため、定数ａを予め取得しておけば、断線検査時の到達時間ｔ_２を用いて長さＬ２を算出することができる。これにより、断線位置（厳密には、正極端子１５１から断線位置までの伝搬距離）を求めることが可能である。

（断線検査方法の流れ）
以下、一実施形態に係る断線検査方法について説明する。図８は、一実施形態に係る断線検査方法の手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、鉛直方向に延びているダウンコンダクタ８に対して計測線１１０を延ばして断線検査を行う例を説明する。

まず、図８に示すように、検査対象となる風車翼５が鉛直下方を向くようにアジマス角を調整する（ステップＳ１）。次に、計測線１１０の配置を行う（ステップＳ２）。例えば、図１～図３に示すように、ＴＤＲ検査装置１００からダウンコンダクタ８に沿って延在するように計測線１１０を配置する。

計測線１１０は、ダウンコンダクタ８から絶縁され、図１～図３に示すように、タワー２の外部に延在するように配置されることが好ましい。計測線１１０は、図１及び図３に示すように、風車翼５の外部に延在するように配置されてもよいし、図２に示すように、風車翼５の内部に延在するように配置されてもよい。

計測線を風車翼５の外部に延在するように配置する場合には、図１及び図３に示すように、風車１のローターヘッド４とナセル６の間の位置から風車１のタワー２と風車翼５との間に沿って、計測線１１０を鉛直下方に垂らしてもよい。計測線１１０を風車翼５の内部に延在するように配置する場合には、図２に示すように、風車１のローターヘッド４内から風車翼５内に沿って、計測線１１０を鉛直下方に垂らしてもよい。

なお、計測線１１０は、ダウンコンダクタ８以上に長いことが好ましい。また、計測線１１０は、ＴＤＲ検査装置１００から見た場合に、計測線１１０の先端がダウンコンダクタ８の先端より遠くに位置するように延在するように配置されることが好ましい。

図３に示すように、計測線１１０には、計測中における揺れを低減するための重り１２０又は固定部１３０を設けてもよい。重り１２０は、例えば、計測線１１０の先端側に設けられる。これにより、計測線１１０の降下を円滑化するとともに、風によって計測線１１０が揺れることを低減する。固定部１３０は、他の物体又は地面Ｇに計測線１１０を固定するように計測線１１０の先端側に設けられてもよい。

また、計測線１１０の先端にワイヤ１４０を付けて、計測線１１０を風車翼５の外部（例えば地面Ｇ）から作業者Ｈが引っ張ってもよい。この場合には、ワイヤ１４０に接続される固定部１３０を介して計測線１１０を固定してもよい。ワイヤ１４０は、風車翼５すなわちダウンコンダクタ８が鉛直方向に向いていない場合に、計測線１１０を配置する場合にも有効である。例えば、水平方向に計測線１１０を延在させる場合には、重力を利用して計測線１１０を配置することができない。この場合、ワイヤ１４０を引っ張ることによって計測線１１０を容易に配置することが可能となる。

次に、ダウンコンダクタ８とＴＤＲ検査装置１００の接続を行う（ステップＳ３）。具体的には、ダウンコンダクタ８の基端を、ＴＤＲ検査装置１００の正極端子１５１と負極端子１５２との何れか一方に接続する。また、計測線１１０とＴＤＲ検査装置１００の接続を行う（ステップＳ４）。具体的には、計測線１１０の基端を、正極端子１５１と負極端子１５２との他方に接続する。なお、最終的に断線検査できるように計測線１１０がセッティングされればよいため、ステップＳ１～Ｓ４は、順序が変更されてもよい。

なお、断線検査は、検査の都度、計測線１１０の設置と撤去をする方法に限られない。計測線１１０を配置した状態にしておき、検査時には、配置済みの計測線１１０を接続するだけであってもよい。計測線１１０を鉛直方向に延ばさない場合には、アジマス角の調整をしなくてもよい。そのため、ステップＳ１、Ｓ２は省略されてもよい。

以上のように、断線検査をするための環境をセッティングした後に、断線の検出を行う（ステップＳ５）。具体的には、ＴＤＲ検査装置１００から計測線１１０及びダウンコンダクタ８の間にＴＤＲ信号を注入し、反射信号を測定する。更に、そのＴＤＲ信号の反射結果に基づいてダウンコンダクタ８の断線を検出する。なお、反射結果を示す波形を表示させて作業者がそれを観測して断線を検出してもよい。また、そのような波形を表示させずに、ＴＤＲ検査装置１００、他のコンピュータ、電圧又は電流の測定装置等の装置が内部の演算処理によって反射結果を示す波形を分析して断線の有無を判別し、その判別結果を作業者が確認できるように出力してもよい。

ダウンコンダクタ８の断線の検出では、ＴＤＲ信号の反射結果を示す波形が断線時の波形であるか否かによって断線の有無を検出する。例えば、検査によって得られた反射波の到達時間が図６Ｂに示す到達時間ｔ_１（ｓ）すなわち断線が無い場合の到達時間と比較して、相違するか否かによって断線の有無を判別できる。到達時間の相違が基準値以上である場合には、断線があると判別される。なお、基準値は、許容誤差に基づく値である。

ダウンコンダクタ８の断線を検出するときに、ＴＤＲ信号の波形において、ＴＤＲ信号の注入時からＴＤＲ信号の反射波が到達するまでの到達時間に基づいて断線の位置を検出してもよい。例えば、定数ａと光速ｃとその到達時間との乗算値を２で除した値に基づいて断線の位置を検出することができる。定数ａは、ダウンコンダクタ８の設置環境によって微小に変動し得るため、ダウンコンダクタ８を設置した状態で取得しておくことが好ましい。定数ａは、例えば、ダウンコンダクタ８を新設したばかりで断線が無いことが明らかな場合に取得しておくことが好ましい。

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

（変形例）
例えば、断線検査方法のステップの順序は、図８に示す例に限られず、適宜変更可能である。また、これらのステップのうち、一部のステップが省略されてもよい。

上述した実施形態では、風車翼５、ダウンコンダクタ８、計測線１１０を鉛直下方に向かうように配置して断線検査を行っている。しかし、断線検査方法は、ダウンコンダクタ８が鉛直方向に延びていない場合であっても適用可能である。ダウンコンダクタ８に沿ってダウンコンダクタ８より長い計測線１１０を延ばして断線検査を行うことも可能である。ただし、鉛直下方に計測線１１０を配置する場合には、重力を利用できる点で有利である。

図１～図３では、一つの風車翼５に対して１本のダウンコンダクタ８が設けられている例を示している。しかし、洋上風車の場合は一つの風車翼５に対して２本以上（例えば４本）のダウンコンダクタ８が設けられる場合がある。ダウンコンダクタ８は、風車翼５の表面にメッシュ状に設けられる場合もある。

このような場合においても、上述した断線検査方法が適用可能である。なお、一つの風車翼５に複数のダウンコンダクタ８が設けられている場合、計測線１１０を配置した状態で、ダウンコンダクタ８の接続を変えることによって、それぞれの断線の有無を検査できる。

複数のダウンコンダクタ８のうち１本のダウンコンダクタ８の断線検査を行う場合に、他のダウンコンダクタ８の反射波も生じる場合がある。そのため、複数のダウンコンダクタ８のいずれか一つ以上に断線が有るか否かを判別することも可能である。すなわち、ダウンコンダクタ８の接続の切替をしなくても、他のダウンコンダクタ８の断線の有無を推定することも可能である。ただし、どのダウンコンダクタ８がどの反射波を生じさせているかが不明となるため、断線しているダウンコンダクタ８を特定するためには、ダウンコンダクタ８の接続の切替が必要である。

（まとめ）
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

（１）本開示の一実施形態に係る断線検査方法は、
レセプタ（７）及び該レセプタ（７）に先端が接続されるダウンコンダクタ（８）を有する風車翼における前記ダウンコンダクタ（８）の断線検査方法であって、
前記ダウンコンダクタ（８）の基端を、ＴＤＲ検査装置（１００）の正極端子（１５１）と負極端子（１５２）との何れか一方に接続するステップと、
前記ＴＤＲ検査装置（１００）から前記ダウンコンダクタ（８）に沿って延在するように配置される計測線（１１０）の基端を、前記正極端子（１５１）と前記負極端子（１５２）との他方に接続するステップと、
前記ＴＤＲ検査装置（１００）から前記計測線（１１０）及び前記ダウンコンダクタ（８）の間にＴＤＲ信号を注入し、該ＴＤＲ信号の反射結果に基づいて前記ダウンコンダクタ（８）の断線を検出するステップと、
を備える。

上記（１）に記載の方法によれば、ダウンコンダクタ（８）に沿って延在するように配置される計測線（１１０）にＴＤＲ検査装置（１００）が接続される。また、ＴＤＲ検査装置（１００）から注入したＴＤＲ信号の反射結果に基づいてダウンコンダクタ（８）の断線の有無が検出される。本願発明者が鋭意検討した結果、このような方法によれば、ＴＤＲ信号の反射結果におけるノイズが低減されることが判明した。これは、ダウンコンダクタ（８）と計測線（１１０）との間の電磁的な相互作用によって形成される分布定数回路に対して、ＴＤＲ信号を注入し、その反射結果を観測しているためと考えられる。したがって、かかる方法によれば、ダウンコンダクタ（８）の断線検査における断線検出の精度を向上させることが可能となる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の方法において、前記ＴＤＲ検査装置（１００）から前記ダウンコンダクタに沿って延在するように前記計測線（１１０）を配置するステップを備える。

上記（２）に記載の方法によれば、ＴＤＲ検査装置（１００）からダウンコンダクタ（８）に沿って延在するように計測線（１１０）を配置するため、ノイズの低減に寄与する分布定数回路をより確実に形成することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の方法において、前記計測線（１１０）は、前記ダウンコンダクタ（８）から絶縁され、タワー（２）の外部に延在するように配置される。

上記（３）に記載の方法によれば、計測線（１１０）がダウンコンダクタ（８）から絶縁されている。そのため、計測線（１１０）がダウンコンダクタ（８）と短絡して断線検査に影響する虞を低減することができる。また、通常、風車（１）のタワー（２）は接地されているため、タワー（２）内の配線又は構造物によって発生するノイズは、タワー（２）の外部では電磁的に遮蔽される。この点、上記（３）に記載の方法によれば、計測線（１１０）及びダウンコンダクタ（８）はタワー（２）の外部に位置する。そのため、タワー（２）内の配線又は構造物によって発生するノイズの影響が低減され、ダウンコンダクタ（８）の断線検査における断線検出の精度を向上させることが可能となる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか一つに記載の方法において、前記計測線（１１０）は、前記ダウンコンダクタ（８）から絶縁され、前記風車翼（５）の外部に延在するように配置される。

上記（４）に記載の方法によれば、風車翼（５）の内部に計測線（１１０）を配置する場合に比べて、障害物が少なくなるため、計測線（１１０）を容易に配置することが可能となる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（３）又は（４）に記載の構成において、前記計測線（１１０）を配置する場合に、風車（１）のローターヘッド（４）とナセル（６）の間の位置から前記風車（１）のタワー（２）と前記風車翼（５）との間に沿って、前記計測線（１１０）を鉛直下方に垂らす。

上記（５）に記載の方法によれば、重力を利用して計測線（１１０）を配置するため、計測線（１１０）を容易に配置することが可能となる。また、一般的な風車（１）は、ローターヘッド（４）とナセル（６）の間の位置において外部と連通する開口部を有している。上記（５）に記載の方法によれば、その開口部を利用することができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか一つに記載の方法において、前記計測線（１１０）は、前記ダウンコンダクタ（８）から絶縁され、前記風車翼（５）の内部に延在するように配置される。

上記（６）に記載の方法によれば、風が断線検査に与える影響を低減することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の何れか一つに記載の方法において、前記計測線（１１０）を配置する場合に、風車（１）のローターヘッド（４）内から前記風車翼（５）内に沿って、前記計測線（１１０）を鉛直下方に垂らす。

上記（７）に記載の方法によれば、計測線（１１０）を風車翼（５）内に容易に配置することが可能となる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れか一つに記載の方法において、前記計測線（１１０）は、周囲に位置する導電性を有する物体との電気的な接触を防止すべく絶縁されている。

上記（８）に記載の方法によれば、計測線（１１０）とその周囲に位置する導電性を有する物体との電気的な接触によって断線検査に影響する虞を低減することができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れか一つに記載の方法において、検査対象となる前記風車翼（５）が鉛直下方を向くようにアジマス角を調整するステップを備える。

上記（９）に記載の方法によれば、風車翼（５）が鉛直下方を向くようにアジマス角を調整するため、その風車翼（５）のダウンコンダクタ（８）に沿って延在するように計測線（１１０）を配置する場合に、重力を利用することが可能となる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れか一つに記載の方法において、前記計測線（１１０）には、計測中における揺れを低減するための重り（１２０）又は固定部（１３０）が設けられている。

上記（１０）に記載の方法によれば、計測線（１１０）が揺れることによって断線検査に影響する虞を低減することができる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）の何れか一つに記載の方法において、
前記計測線（１１０）の長さは、前記ダウンコンダクタ（８）の長さ（Ｌ１）以上の長さであり、
前記計測線（１１０）は、前記ＴＤＲ検査装置（１００）から見た場合に、前記計測線（１１０）の先端が前記ダウンコンダクタ（８）の先端より遠くに位置するように延在するように配置される。

本願発明者の知見によれば、ＴＤＲ検査装置（１００）から近い位置で生じる反射波の方が遠い位置で生じる反射波よりも検出しやすい。この点、上記（１１）に記載の方法によれば、ダウンコンダクタ（８）の方が計測線よりも長さが短く、ダウンコンダクタ（８）の先端は計測線（１１０）の先端よりＴＤＲ検査装置（１００）に近くなるため、ダウンコンダクタ（８）の先端又は断線位置で生じる反射波を検出しやすくなる。また、計測線（１１０）の先端がダウンコンダクタ（８）の先端より遠くに位置するように配置されるため、分布定数回路を一様に形成しやすくなる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）の何れか一つに記載の方法において、前記ダウンコンダクタ（８）の断線を検出するステップは、前記ＴＤＲ信号の反射結果を示す波形が断線時の波形であるか否かによって断線の有無を検出する。

上記（１２）に記載の方法によれば、ＴＤＲ信号の反射結果を示す波形から断線の有無を容易に検出することができる。

（１３）幾つかの実施形態では、上記（１２）に記載の方法において、前記ダウンコンダクタ（８）の断線を検出するステップは、前記ＴＤＲ信号の波形において、前記ＴＤＲ信号の注入時から前記ＴＤＲ信号の反射波が到達するまでの到達時間に基づいて断線の位置を検出する。

上記（１３）に記載の方法によれば、反射波の到達時間から断線位置を検出することが可能となる。そのため、検出された断線位置に基づいて、断線位置を含む部分を補修することができる。

（１４）幾つかの実施形態では、上記（１３）に記載の方法において、前記ダウンコンダクタ（８）の断線を検出するステップは、定数ａと光速ｃと前記到達時間との乗算値を２で除した値に基づいて断線の位置を検出する。

上記（１４）に記載の方法によれば、進行波理論の伝搬速度に基づく演算によって断線の位置を検出することができる。

（１５）幾つかの実施形態では、上記（１４）に記載の方法において、前記定数ａは、０．８～１．０の範囲内の値に設定される。

本願発明者が鋭意検討した結果、定数ａを０．８～１．０の範囲内の値に設定することにより、断線の位置を精度よく検出できることが判明した。そのため、上記（１５）に記載の方法によれば、断線の位置を精度よく検出することができる。

（１６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１５）の何れか一つに記載の方法において、前記ＴＤＲ信号は、パルス波形又は正弦波波形を有する電気信号である。

上記（１６）に記載の方法によれば、例えば、オシロスコープ、ベクトルネットワークアナライザ等の汎用的な検査装置を使用して断線検査を行うことができる。

（１７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１６）の何れか一つに記載の方法において、前記計測線（１１０）は、前記ダウンコンダクタ（８）に対して、前記風車翼（５）の長さの０．１５倍以下の間隔を有する範囲内に入って延在するように配置される。

本願発明者の知見によれば、計測線（１１０）とダウンコンダクタ（８）との間隔が大きすぎたり、間隔のバラつきが大きすぎたりすると、分布定数回路を一様に形成することが困難となり、断線検査の精度を低下させる虞がある。この点、上記（１７）に記載の方法によれば、計測線（１１０）は、ダウンコンダクタ（８）に対して、風車翼（５）の長さの０．１５倍以下の間隔を有する範囲内に入って延在するように配置されるため、断線検査の精度を確保することができる。

１ 風車
２ タワー
３ 風車ロータ
４ ローターヘッド
５ 風車翼
６ ナセル
７ レセプタ
８ ダウンコンダクタ
９ 断線位置
１００ 検査装置
１１０ 計測線
１２０ 重り
１３０ 固定部
１４０ ワイヤ
１５０ 信号生成部
１５１ 正極端子
１５２ 負極端子
Ｃ１ 静電容量
Ｇ 地面
Ｈ 作業者
Ｌ０ インダクタンス
Ｌ１，Ｌ２ 距離
Ｒ１，Ｒ２ 抵抗
Ｚｓ インピーダンス

Claims (15)

1. レセプタ及び該レセプタに先端が接続されるダウンコンダクタを有する風車翼における前記ダウンコンダクタの断線検査方法であって、
   前記風車翼の外側において、前記ダウンコンダクタに沿って計測線を配置するステップと、
   前記ダウンコンダクタの基端を、ＴＤＲ検査装置の正極端子と負極端子との何れか一方に接続するステップと、
   前記ＴＤＲ検査装置から前記ダウンコンダクタに沿って延在するように配置される前記計測線の基端を、前記正極端子と前記負極端子との他方に接続するステップと、
   前記ＴＤＲ検査装置から前記計測線及び前記ダウンコンダクタの間にＴＤＲ信号を注入し、該ＴＤＲ信号の反射結果に基づいて前記ダウンコンダクタの断線を検出するステップと、
   を備える断線検査方法。
2. レセプタ及び該レセプタに先端が接続されるダウンコンダクタを有する風車翼における前記ダウンコンダクタの断線検査方法であって、
   前記ダウンコンダクタの基端を、ＴＤＲ検査装置の正極端子と負極端子との何れか一方に接続するステップと、
   前記ＴＤＲ検査装置から前記ダウンコンダクタに沿って延在するように配置される計測線の基端を、前記正極端子と前記負極端子との他方に接続するステップと、
   前記ＴＤＲ検査装置から前記計測線及び前記ダウンコンダクタの間にＴＤＲ信号を注入し、該ＴＤＲ信号の反射結果に基づいて前記ダウンコンダクタの断線を検出するステップと、
   を備え、
   前記計測線は、前記ダウンコンダクタから絶縁され、タワーの外部に延在するように配置される
   断線検査方法。
3. レセプタ及び該レセプタに先端が接続されるダウンコンダクタを有する風車翼における前記ダウンコンダクタの断線検査方法であって、
   前記ダウンコンダクタの基端を、ＴＤＲ検査装置の正極端子と負極端子との何れか一方に接続するステップと、
   前記ＴＤＲ検査装置から前記ダウンコンダクタに沿って延在するように配置される計測線の基端を、前記正極端子と前記負極端子との他方に接続するステップと、
   前記ＴＤＲ検査装置から前記計測線及び前記ダウンコンダクタの間にＴＤＲ信号を注入し、該ＴＤＲ信号の反射結果に基づいて前記ダウンコンダクタの断線を検出するステップと、
   を備え、
   前記計測線は、前記ダウンコンダクタから絶縁され、前記風車翼の外部に延在するように配置される
   断線検査方法。
4. 前記計測線を配置する場合に、風車のローターヘッドとナセルの間の位置から前記風車のタワーと前記風車翼との間に沿って、前記計測線を鉛直下方に垂らす
   請求項２又は３に記載の断線検査方法。
5. 前記計測線を配置する場合に、風車のローターヘッド内から前記風車翼内に沿って、前記計測線を鉛直下方に垂らす
   請求項２に記載の断線検査方法。
6. 前記計測線は、周囲に位置する導電性を有する物体との電気的な接触を防止すべく絶縁されている
   請求項１乃至５の何れか一項に記載の断線検査方法。
7. 前記計測線を配置するステップの前に、検査対象となる前記風車翼が鉛直下方を向くようにアジマス角を調整するステップを備える
   請求項１又は５の何れか一項に記載の断線検査方法。
8. 前記計測線には、計測中における揺れを低減するための重り又は固定部が設けられている
   請求項１、４、５又は７に記載の断線検査方法。
9. 前記計測線の長さは、前記ダウンコンダクタの長さ以上の長さであり、
   前記計測線は、前記ＴＤＲ検査装置から見た場合に、前記計測線の先端が前記ダウンコンダクタの先端より遠くに位置するように延在するように配置される、
   請求項１乃至８の何れか一項に記載の断線検査方法。
10. 前記ダウンコンダクタの断線を検出するステップは、前記ＴＤＲ信号の反射結果を示す波形が断線時の波形であるか否かによって断線の有無を検出する
    請求項１乃至９の何れか一項に記載の断線検査方法。
11. 前記ダウンコンダクタの断線を検出するステップは、前記ＴＤＲ信号の波形において、前記ＴＤＲ信号の注入時から前記ＴＤＲ信号の反射波が到達するまでの到達時間に基づいて断線の位置を検出する
    請求項１０に記載の断線検査方法。
12. 前記ダウンコンダクタの断線を検出するステップは、定数ａと光速ｃと前記到達時間との乗算値を２で除した値に基づいて断線の位置を検出する
    請求項１１に記載の断線検査方法。
13. 前記定数ａは、０．８～１．０の範囲内の値に設定される
    請求項１２に記載の断線検査方法。
14. 前記ＴＤＲ信号は、パルス波形又は正弦波波形を有する電気信号である
    請求項１乃至１３の何れか一項に記載の断線検査方法。
15. 前記計測線は、前記ダウンコンダクタに対して、前記風車翼の長さの０．１５倍以下の間隔を有する範囲内に入って延在するように配置される
    請求項１乃至１４の何れか一項に記載の断線検査方法。

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