JP2011080374A - Wind turbine generator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lightning arrester for a wind turbine for wind power generation, preventing thunderstroke to blades and achieving inexpensive countermeasures against lightning in comparison with a lightning steel tower, by installing overhead earth-wires or conducting sleeves at the tip ends of the blades in order to shield the blades. <P>SOLUTION: The overhead earth-wires or conducting sleeves 8 is connected to the tip ends of the plurality of blades 4, and grounded. For example, a shielding angle θ1 between each overhead earth-wire or conducting sleeve 8 and the center line of the width of each blade 4 and a shielding angle θ2 between the center line of each blade in a thickness direction and a straight line formed by a point with the overhead earth wires or conducting sleeves 8 on two sides of the overhead earth wires or conducting sleeves 8 intersected and the corner of a projecting arm at the end of the blade, are set to 35 degrees or below. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、風力発電装置に関し、特に風力発電用風車のブレードに落雷するのを防止する風力発電装置に関する。   The present invention relates to a wind turbine generator, and more particularly, to a wind turbine generator that prevents lightning strikes on a blade of a wind turbine for wind power generation.

クリーンエネルギーの利用拡大に伴い、風力発電装置が各地に設置されてきており、特に近年では、６００MW、１０００MWといった大型の風力発電装置が導入されてきている。大型の風力発電装置は、風が強い地域や、丘陵地や、風の吹き抜ける場所や、洋上など風を妨げる障害物が少ない場所に設置される（特許文献1を参照。）。   With the expansion of the use of clean energy, wind power generators have been installed in various places, and in recent years, large-scale wind power generators such as 600 MW and 1000 MW have been introduced in recent years. Large wind power generators are installed in windy areas, hills, places where wind blows, and places where there are few obstacles that block wind, such as offshore (see Patent Document 1).

大型の風力発電装置では、地上からブレード頂部までが１００ｍ超の高さとなるため、風力発電装置への落雷の被害が多い。特に、ブレード（羽根）に落雷し、ブレードの損傷、破損などが発生している（非特許文献１を参照。）。従来は、ブレードへの落雷対策として、ブレードに受電部としてのレセプタを取り付けて、落雷をこのレセプタに集中させる方法が採用されてきた。もしくは、風車発電装置への落雷を保護するために、風車を遮蔽する位置に独立避雷鉄塔（避雷鉄塔）を設置している。   In a large wind turbine generator, the height from the ground to the top of the blade is more than 100 m. In particular, lightning strikes the blades (blades), causing damage and breakage of the blades (see Non-Patent Document 1). Conventionally, as a countermeasure against lightning strike on the blade, a method of attaching a receptor as a power receiving unit to the blade and concentrating the lightning strike on the receptor has been adopted. Alternatively, an independent lightning tower (lightning tower) is installed at a position that shields the windmill in order to protect the lightning strike to the windmill generator.

また、風力発電装置の上空を遮蔽する目的で、風力発電装置の両側に鉄塔を建設し、その間に架空地線を架線し、風力発電装置を遮蔽する方法も提案されている（特許文献２を参照。）。さらに、風力発電装置のブレードの外周に円環状のアースリングを配置する方法が提案されている（特許文献１を参照。）。   In addition, for the purpose of shielding the wind power generator from above, a method has been proposed in which a steel tower is constructed on both sides of the wind power generator, and an overhead ground wire is installed between them to shield the wind power generator (Patent Document 2). reference.). Furthermore, a method of arranging an annular earth ring on the outer periphery of the blade of the wind power generator has been proposed (see Patent Document 1).

特開２００９−２４６８１号公報JP 2009-24681 A 特開２００９−１３８９２号公報JP 2009-13892 A

「電気評論2008.9 特集 自然災害対策の動向 風力発電設備の災害対策 ｐ．47-49」"Electric Review 2008.9 Special Feature Trends in Natural Disaster Countermeasures Disaster Countermeasures for Wind Power Generation Facilities p.47-49"

ところが、上述したブレードに対してレセプタを取り付ける方式では、落雷のエネルギーが大きい場合にはレセプタが溶断して、ブレードをも損傷や破壊させる場合がある。また、ブレードのどの位置に落雷するか不確定であるため、ブレードに対して複数のレセプタを配置したり、発生地域別に取り付け数量を選定する作業が必要である。
また、上述した避雷鉄塔によって落雷を遮蔽させる方式では、風力発電装置を完全に遮蔽する高さの鉄塔が必要となるため、避雷鉄塔の建設コストがかかる。特に、大型の風力発電装置の場合は、従来用いられている避雷鉄塔以上の高い避雷鉄塔が必要となり、高額な建設コストがかかる。また、夏季雷では、雷撃の侵入方向に明確な方向性が認められないため、避雷鉄塔による風力発電装置の避雷保護は万全ではない。 However, in the above-described method of attaching the receptor to the blade, when the lightning strike energy is large, the receptor may be melted and the blade may be damaged or destroyed. In addition, since it is uncertain where the lightning strikes on the blade, it is necessary to place a plurality of receptors on the blade and to select the number of attachments according to the area of occurrence.
Further, in the method of shielding lightning strikes by the above-described lightning arrester tower, a steel tower having a height that completely shields the wind power generation apparatus is required, so that the construction cost of the lightning arrester tower is increased. In particular, in the case of a large-scale wind turbine generator, a lightning tower higher than the conventionally used lightning tower is required, which requires high construction costs. In addition, in lightning during the summer season, there is no clear direction in the direction of lightning strikes, so lightning protection of wind power generators by lightning towers is not perfect.

ウィンドファーム等の場合では、すべての風車発電装置を遮蔽するためには、複数の高構造物の避雷鉄塔を建設する必要があるが、完全に全ての風車発電装置を遮蔽することは不可能であり、また、避雷鉄塔の建設コストがかかってしまう。
風車発電装置の両側に避雷鉄塔を建設して、その鉄塔間を架空地線で接続させて、風車発電装置を遮蔽角度内に配置させる方式の場合では、落雷の遮蔽は可能となるが、避雷鉄塔の建設が必要となり、建設用地の確保、建設コストが掛かる問題がある。 In the case of wind farms, in order to shield all wind turbine generators, it is necessary to construct a plurality of lightning towers with high structures, but it is impossible to completely shield all wind turbine generators. There is also a construction cost for the lightning tower.
In the case of a system in which lightning towers are constructed on both sides of the wind turbine generator, and the towers are connected by an overhead ground wire, and the wind turbine generator is placed within the shielding angle, lightning can be shielded. The construction of a steel tower is necessary, and there is a problem of securing a construction site and high construction costs.

ブレードの外周に円環状のアースリングを取り付けて、アース端子を介して地面に放流させる場合では、アースリングは頑丈な材料を使用して作られかつ形状維持のための大きさが必要となるために、アースリングの重量も大きくなり風車の回転負荷に影響する。
そこで、本発明は上記課題を解消するために、ブレードを遮蔽するようにブレード先端に架空地線または導電帯を装備することで、ブレードへの雷撃を防止することができ、避雷鉄塔よりも安価で避雷対策が可能な風力発電装置を提供することを目的とする。 When an annular earth ring is attached to the outer periphery of the blade and discharged to the ground via the earth terminal, the earth ring is made of a sturdy material and requires a size to maintain its shape. In addition, the weight of the earth ring increases, which affects the rotational load of the windmill.
Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention is equipped with an overhead ground wire or a conductive band at the blade tip so as to shield the blade, thereby preventing lightning strikes on the blade and being cheaper than a lightning tower. The purpose is to provide a wind turbine generator capable of lightning protection.

上記課題を解消するために、本発明の風力発電装置は、複数のブレードの先端部により架空地線または導電帯が接続され、前記架空地線または導電帯は、接地されていることを特徴とする。上記構成によれば、ブレードを遮蔽するようにブレード先端に架空地線または導電帯を装備することで、ブレードへの雷撃を防止することができ、避雷鉄塔よりも安価に避雷対策が可能である。   In order to solve the above problems, the wind turbine generator of the present invention is characterized in that an overhead ground wire or a conductive band is connected by tip portions of a plurality of blades, and the overhead ground wire or the conductive band is grounded. To do. According to the above configuration, by installing an aerial ground wire or conductive band at the blade tip so as to shield the blade, it is possible to prevent lightning strikes on the blade, and lightning protection measures can be taken at a lower cost than a lightning tower. .

本発明の風力発電装置では、前記架空地線または導電帯とブレードの幅の中心線のなす遮蔽角θ１、および風車側面からみて該遮蔽角θ１をなす角度の頂点とブレードの先端の突き出しアーム先端カドからなる直線とブレードの厚さ方向の中心線のなす遮蔽角θ２が、３５度以下であることを特徴とする。   In the wind turbine generator of the present invention, the shielding angle θ1 formed by the overhead ground wire or conductive band and the center line of the blade width, and the apex of the protruding arm at the apex of the angle and the tip of the blade forming the shielding angle θ1 when viewed from the side of the windmill. A shielding angle θ2 formed by a straight line made of CAD and a center line in the thickness direction of the blade is 35 degrees or less.

本発明の風力発電装置では、前記架空地線または導電帯とブレードの幅の中心線のなす遮蔽角θ１、および風車側面からみて前記遮蔽角θ１をなす角度の頂点とブレードの先端の突き出しアーム先端カドからなる直線とブレードの厚さ方向の中心線のなす遮蔽角θ２が、１０度以下であることを特徴とする。   In the wind turbine generator according to the present invention, the shielding angle θ1 formed by the overhead ground wire or conductive band and the center line of the blade width, and the apex of the protruding arm at the apex of the angle forming the shielding angle θ1 when viewed from the side of the windmill and the tip of the blade. A shielding angle θ2 formed by a straight line made of CAD and a center line in the thickness direction of the blade is 10 degrees or less.

本発明の風力発電装置では、前記ブレードの先端部間において、前記架空地線または導電帯が、それぞれ２本以上接続されていることを特徴とする。上記構成によれば、同じ突き出しアーム長の場合には、遮蔽角を小さくすることができるため、落雷防止をさらに向上させた構造となる。   In the wind turbine generator according to the present invention, two or more of the overhead ground wires or conductive bands are connected between the tip portions of the blades. According to the above configuration, in the case of the same protruding arm length, since the shielding angle can be reduced, the lightning strike prevention structure is further improved.

本発明の風力発電装置では、前記架空地線が、亜鉛めっき鋼より線またはアルミ覆鋼より線、鋼心アルミ合金より線、硬銅より線、または銅合金より線であることを特徴とする。本発明の風力発電装置では、前記硬銅より線または前記銅合金より線の電線サイズが５．５mm2〜１００mm2、前記アルミニウム覆鋼より線の電線サイズが６．５mm2〜１００mm2、前記鋼心アルミ合金より線の電線サイズが２５mm2〜１６０mm2であることを特徴とする。 In the wind power generator of the present invention, the aerial ground wire is a galvanized steel strand or an aluminum-covered steel strand, a steel core aluminum alloy strand, a hard copper strand, or a copper alloy strand. . In the wind turbine generator of the present invention, the hard copper stranded wires or wire line size than the copper alloy 5.5 mm 2 100 mm 2, the aluminum Kutsugaehagane wire size of the line is 6.5 mm 2 100 mm 2, wherein wire line size than steel core aluminum alloy characterized in that it is a 25mm 2 ~160mm 2.

本発明の風力発電装置では、前記架空地線または導電帯が、前記ブレードの外面全周または一部に配置したことを特徴とする。上記構成によれば、ブレードへの雷撃を防止することができ、避雷鉄塔よりも安価に避雷対策が可能である。   In the wind turbine generator according to the present invention, the aerial ground wire or the conductive band is disposed on the entire outer periphery or a part of the outer surface of the blade. According to the said structure, the lightning strike to a braid | blade can be prevented and a lightning protection measure can be cheaper than a lightning protection tower.

本発明によれば、ブレードを遮蔽するようにブレード先端に架空地線または導電帯を装備することで、ブレードへの雷撃を防止することができ、避雷鉄塔よりも安価に避雷対策が可能な風力発電装置を提供することができる。   According to the present invention, by installing an aerial ground wire or a conductive band at the blade tip so as to shield the blade, it is possible to prevent lightning strikes on the blade, and wind power that can be protected against lightning at a lower cost than a lightning tower. A power generation device can be provided.

本発明の風力発電装置の実施形態を示しており、図１（Ａ）は、風力発電装置の正面図であり、図１（Ｂ）は、風力発電装置の側面図である。FIG. 1A is a front view of a wind power generator, and FIG. 1B is a side view of the wind power generator. ブレードの突き出しアームに対する架空地線もしくは導電帯の異なる取り付け構造例を示す正面図である。It is a front view which shows the example of an attachment structure from which an aerial ground wire or an electroconductive band differs with respect to the protrusion arm of a blade. ブレードの突き出しアームに対する架空地線もしくは導電帯の異なる取り付け構造例を示す正面図である。It is a front view which shows the example of an attachment structure from which an aerial ground wire or an electroconductive band differs with respect to the protrusion arm of a blade. ブレードの突き出しアームに対する架空地線もしくは導電帯の異なる取り付け構造例を示す正面図である。It is a front view which shows the example of an attachment structure from which an aerial ground wire or an electroconductive band differs with respect to the protrusion arm of a blade. 本発明の風力発電装置のさらに別の実施形態を示しており、図５（Ａ）は、風力発電装置の正面図であり、図５（Ｂ）は、風力発電装置の側面図である。5 shows still another embodiment of the wind turbine generator of the present invention, FIG. 5 (A) is a front view of the wind turbine generator, and FIG. 5 (B) is a side view of the wind turbine generator. 風力発電装置の近傍に、避雷鉄塔を設置した落雷対策例を示す図である。It is a figure which shows the lightning strike countermeasure example which installed the lightning protection tower in the vicinity of the wind power generator. 本発明の風力発電装置のさらに別の実施形態を示しており、図７（Ａ）は、風力発電装置の正面図であり、図７（Ｂ）は、風力発電装置の側面図である。FIG. 7A is a front view of the wind power generator, and FIG. 7B is a side view of the wind power generator. 本発明の風力発電装置のさらに別の実施形態を示しており、図８（Ａ）は、風力発電装置の正面図であり、図８（Ｂ）は、風力発電装置の側面図である。FIG. 8A is a front view of the wind power generator, and FIG. 8B is a side view of the wind power generator according to another embodiment of the wind power generator of the present invention. 図８に示すクランプの取り付けの具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of attachment of the clamp shown in FIG. 本発明の風力発電装置の別の実施形態を示しており、図１０（Ａ）は、風力発電装置の正面図であり、図１０（Ｂ）は、風力発電装置の側面図である。FIG. 10A is a front view of the wind power generator and FIG. 10B is a side view of the wind power generator according to another embodiment of the wind power generator of the present invention.

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の風力発電装置の実施形態を示しており、図１（Ａ）は、風力発電装置の正面図であり、図１（Ｂ）は、風力発電装置の側面図である。
図１に示す風力発電装置１は、タワー２と、ナセル３と、３つのブレード４と、耐雷装置１０を有している。タワー２は設置面Ｔに対して垂直に立てて設けられており、下部から上部に至るに従って先細りに形成されている。タワー２の上端部にはナセル３が設けられており、ナセル３内には発電機が配置されている。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of a wind turbine generator according to the present invention. FIG. 1 (A) is a front view of the wind turbine generator, and FIG. 1 (B) is a side view of the wind turbine generator.
A wind power generator 1 shown in FIG. 1 includes a tower 2, a nacelle 3, three blades 4, and a lightning protection device 10. The tower 2 is provided so as to be perpendicular to the installation surface T, and is tapered from the lower part to the upper part. A nacelle 3 is provided at the upper end of the tower 2, and a generator is disposed in the nacelle 3.

図１に示すブレードの基部５には、１２０度毎に、３つのブレード４が半径方向に沿って取り付けられている。３つのブレード４は、風力発電用風車を構成している。これらのブレード４と基部５が回転することで、発電機の出力軸が回転して発電できる。耐雷装置１０は、複数本の架空地線または導電帯８と、３つの複数の突き出しアーム７と、避雷線９，１１，１２を有している。架空地線または導電帯８は、各ブレード４の前側に１条装着されている。   Three blades 4 are attached to the base 5 of the blade shown in FIG. 1 along the radial direction every 120 degrees. The three blades 4 constitute a wind turbine for wind power generation. By rotating these blades 4 and the base 5, the output shaft of the generator can be rotated to generate power. The lightning protection device 10 includes a plurality of aerial ground wires or conductive bands 8, three projecting arms 7, and lightning conductors 9, 11, and 12. One overhead wire or conductive band 8 is attached to the front side of each blade 4.

図１に示す各ブレード４は、基部５側から先端部６側に向けて先細りになるように形成されている。各ブレード４の先端部６には、突き出しアーム７が取り付けられている。突き出しアーム７は、金属製もしくは非金属製の部材であり、突き出しアーム７には、架空地線または導電帯８を把持または固定できるクランプまたはその他の固定装置が取り付けられている。   Each blade 4 shown in FIG. 1 is formed so as to taper from the base portion 5 side toward the tip portion 6 side. A protruding arm 7 is attached to the tip 6 of each blade 4. The protruding arm 7 is a metal or non-metallic member, and a clamp or other fixing device that can hold or fix the overhead ground wire or the conductive band 8 is attached to the protruding arm 7.

図１に示す突き出しアーム７が非金属製の部材である場合には、突き出しアーム７の内部もしくは突き出しアーム７の表面に、導電線を取り付ける。架空地線または導電帯８は、隣の突き出しアーム７間において直線的になるように配線して取り付けられている。各ブレード４内には避雷線９が長手方向に沿って貫通するようにして内蔵されており、ナセル３内には避雷線１１が内蔵され、タワー２内には避雷線１２が貫通するようにして内蔵されている。架空地線または導電帯８は、避雷線９，１１，１２に電気的に接続されている。例えば避雷線９は、電気ブラシ等の回転接触方式等でナセル３内の避雷線１１に電気的に接続されている。   When the protruding arm 7 shown in FIG. 1 is a non-metallic member, a conductive wire is attached to the inside of the protruding arm 7 or the surface of the protruding arm 7. The overhead ground wire or conductive band 8 is wired and attached so as to be linear between adjacent protruding arms 7. A lightning conductor 9 is embedded in each blade 4 so as to penetrate along the longitudinal direction, a lightning conductor 11 is incorporated in the nacelle 3, and a lightning conductor 12 penetrates in the tower 2. Built in. The overhead ground wire or conductive band 8 is electrically connected to the lightning conductors 9, 11 and 12. For example, the lightning conductor 9 is electrically connected to the lightning conductor 11 in the nacelle 3 by a rotating contact method such as an electric brush.

図１に示す突き出しアーム７が金属製の部材である場合には、架空地線または導電帯８は、金属製の突き出しアーム７を介してブレード４の表面または避雷線９に電気的に接続させ、しかも電気ブラシ等の回転接触方式等でナセル３内の避雷線１１に電気的に接続されている。このナセル３内の避雷線１１は、タワー２内の避雷線１２を通して設置面Ｔに接地されている。   When the protruding arm 7 shown in FIG. 1 is a metal member, the overhead ground wire or conductive band 8 is electrically connected to the surface of the blade 4 or the lightning protection wire 9 via the metal protruding arm 7. Moreover, it is electrically connected to the lightning conductor 11 in the nacelle 3 by a rotating contact method such as an electric brush. The lightning conductor 11 in the nacelle 3 is grounded to the installation surface T through the lightning conductor 12 in the tower 2.

あるいは、突き出しアーム７が非金属製の部材である場合には、架空地線または導電帯８は、非金属製の突き出しアーム７の導電線を介してブレード４の表面または避雷線９に電気的に接続させ、しかも電気ブラシ等の回転接触方式等でナセル３内の避雷線１１に電気的に接続されている。このナセル３内の避雷線１１は、タワー２内の避雷線１２を通して設置面Ｔに接地されている。
このように、架空地線または導電帯８は、突き出しアーム７を介して、ブレード４の表面またはブレード４を貫通させた避雷線９と接続され、ナセル３を通過する避雷線１１とタワー２を通過する避雷線１２を通じて設置面Ｔに接地されている。これにより、架空地線または導電帯８に落雷した雷撃電流は、避雷線９，１１，１２を介して設置面Ｔに流れ込ませるようになっている。 Alternatively, when the protruding arm 7 is a non-metallic member, the overhead ground wire or conductive band 8 is electrically connected to the surface of the blade 4 or the lightning conductor 9 via the conductive wire of the non-metallic protruding arm 7. And is electrically connected to the lightning conductor 11 in the nacelle 3 by a rotating contact method such as an electric brush. The lightning conductor 11 in the nacelle 3 is grounded to the installation surface T through the lightning conductor 12 in the tower 2.
Thus, the overhead ground wire or the conductive band 8 is connected to the surface of the blade 4 or the lightning conductor 9 penetrating the blade 4 through the protruding arm 7, and the lightning conductor 11 passing through the nacelle 3 and the tower 2 are connected. The installation surface T is grounded through the lightning conductor 12 passing therethrough. Thereby, the lightning strike current that strikes the overhead ground wire or the conductive band 8 flows into the installation surface T through the lightning conductors 9, 11, 12.

架空地線または導電帯８の材質としては、架空地線送電線の架空地線として採用されている亜鉛めっき鋼より線（ＪＩＳ Ｇ １９８８）、アルミニウム覆鋼より線（ＪＣＳ−３８９−１９８４）、鋼心アルミニウム合金より線系電線、または硬銅より線（ＪＩＳ Ｃ ３１０５）または銅合金より線等を使用することができる。導電帯の材質としては、銅、銅合金、鉄、鉄合金を使用することができる。   As the material of the overhead ground wire or the conductive band 8, the galvanized steel strand (JIS G 1988), the aluminum covered steel strand (JCS-389-1984), which is adopted as the overhead ground wire of the overhead ground wire transmission line, A wire-based electric wire, a hard copper stranded wire (JIS C 3105), a copper alloy stranded wire, or the like can be used. As the material of the conductive band, copper, copper alloy, iron, or iron alloy can be used.

図１に示すように、風力発電装置１では、風車のブレード４の先端部の突き出しアーム７同士を架空地線または導電帯８で直線的に接続させ、風車が回転してどの位置になっても架空地線または導電帯８がブレード４を遮蔽させる構造となるように、架空地線または導電帯８を接続している。従って、風力発電装置１は、ブレード４を遮蔽するようにブレード４の先端部に架空地線または導電帯８を装備することで、ブレード４への雷撃を防止することができ、避雷鉄塔よりも安価で避雷対策が可能である。
ブレード４の先端部から架空地線または導電帯８の固定用の突き出しアーム７を突き出させており、それぞれのブレード４の突き出しアーム７同士を弛み防止治具２２（図２、３参照）を介して架空地線または導電帯８で連結する。 As shown in FIG. 1, in the wind turbine generator 1, the protruding arms 7 at the tips of the blades 4 of the windmill are linearly connected to each other by an overhead ground wire or a conductive band 8, and the windmill rotates to which position. In addition, the ground wire or conductive band 8 is connected so that the ground wire or conductive band 8 has a structure for shielding the blade 4. Therefore, the wind turbine generator 1 can prevent lightning strikes on the blade 4 by installing an overhead ground wire or a conductive band 8 at the tip of the blade 4 so as to shield the blade 4, and can prevent the lightning strike from the lightning tower. It is inexpensive and can be protected against lightning.
An aerial ground wire or a protruding arm 7 for fixing the conductive band 8 is protruded from the tip of the blade 4, and the protruding arms 7 of each blade 4 are connected to each other via a slack prevention jig 22 (see FIGS. 2 and 3). Are connected by an overhead wire or conductive band 8.

本発明の実施形態の場合には、各ブレード４間を架空地線または導電帯８をクランプ等によりブレード４に若干の弛みは出るものの直線的に引き留める方式である。架空地線または導電帯８はブレード４を半径方向とする円環状に形状を維持する必要がないため、架空地線または導電帯８のサイズを小さくすることが可能となる。これにより、本発明の実施形態の風力発電装置１の耐雷装置１０は、通常の円環状のアースリングを取り付ける方式に比べて軽量にすることができ、風車の回転負荷への影響は小さくなる。
ここで、通常の円環状の場合のシールドアース長と、本発明の実施形態の架空地線または導電帯８の長さを、表１に比較して示す。

Figure 2011080374
表１に示すように、本発明の実施形態の架空地線もしくは導電帯８の長さは、通常の円環状の場合のシールドアース長に比べて８３％まで短くして軽量化することができる。 In the case of the embodiment of the present invention, an aerial ground wire or a conductive band 8 is clamped between the blades 4 while being slightly loosened on the blades 4 by a clamp or the like. Since the overhead ground wire or conductive band 8 does not need to maintain the shape of the blade 4 in an annular shape with the radial direction, the size of the overhead ground wire or conductive band 8 can be reduced. Thereby, the lightning protection device 10 of the wind turbine generator 1 according to the embodiment of the present invention can be made lighter than a method of attaching a normal annular earth ring, and the influence on the rotational load of the windmill is reduced.
Here, the shield earth length in the case of a normal annular shape and the length of the overhead ground wire or the conductive band 8 of the embodiment of the present invention are shown in comparison with Table 1.
Figure 2011080374
 As shown in Table 1, the length of the overhead ground wire or the conductive band 8 according to the embodiment of the present invention can be reduced to 83% as compared with the shield earth length in the case of a normal annular shape to reduce the weight. .

架空地線８は落雷による溶断特性から、架空地線８が亜鉛めっき鋼より線、硬銅より線または銅合金より線の場合の断面積は、５．５mm2から１００ｍｍ2、架空地線８がアルミ覆鋼より線の場合の断面積は、６．５mm2から１００mm2、架空地線８が鋼心アルミ合金より線の場合の断面積は、２５mm2から１６０mm2とする。架空地線に代えて導電帯を使用する場合には、材質としては銅、銅合金、鋼、鉄製の部材を使用する。導電帯のサイズは架空地線と同等のサイズとし、鉄より線の場合の断面積は架空地線亜鉛めっき鋼より線と同じサイズにする。 Because the overhead ground wire 8 is fused by lightning, the cross-sectional area when the overhead ground wire 8 is galvanized steel strand, hard copper strand or copper alloy strand is 5.5 mm 2 to 100 mm 2 . The cross-sectional area when the wire is an aluminum-clad stranded wire is 6.5 mm 2 to 100 mm 2 , and the cross-sectional area when the overhead ground wire 8 is a steel core aluminum alloy stranded wire is 25 mm 2 to 160 mm 2 . When a conductive band is used instead of an overhead ground wire, a material made of copper, copper alloy, steel, or iron is used. The size of the conductive band shall be the same size as the overhead ground wire, and the cross-sectional area in the case of iron strands shall be the same size as the overhead ground wire galvanized steel strands.

一般的に高圧架空送電線用の架空地線の断面積は、亜鉛めっき鋼より線の場合には２２mm2から１００mm2、アルミ覆鋼より線の場合には３８mm2から１５０mm2、鋼心アルミ合金より線の場合には、７９mm2から１６０mm2が使用されている。架空送電線は、こう長が長く山間部を通過している線路が多く、また電力輸送の信頼性を必要とするため、想定される落雷電荷量および短絡時容量に耐える設計の電線サイズが必要とされている。また、架空送電鉄塔などの支持物は強度が強いため、太い電線サイズの架空地線を高張力で架線することが可能である。しかし、風力発電装置１に対しては、風車への回転負荷をできるだけ小さくすることが望ましいため、できる限り細い電線が望まれる。 Sectional area of the ground wire for high-voltage overhead transmission lines typically, 100 mm 2 from 22 mm 2 in the case of the line from the galvanized steel, 150 mm 2 from 38mm 2 in the case of a line of aluminum covered steel, steel core aluminum In the case of alloy strands, 79 mm 2 to 160 mm 2 are used. Overhead power transmission lines have many lengths that pass through the mountains and require high reliability in power transportation. Therefore, a wire size designed to withstand the expected lightning charge and short-circuit capacity is required. It is said that. In addition, since a support such as an overhead power transmission tower is strong, an overhead ground wire having a large electric wire size can be wired with high tension. However, since it is desirable for the wind power generator 1 to make the rotational load on the windmill as small as possible, a wire as thin as possible is desired.

一般的に落雷エネルギー（電荷量）は、夏季雷で大部分が３〜９０クーロン（以下、Ｃと記載）、代表値が２５Ｃ、冬季雷では、２０Ｃ以上と言われている（非特許文献２・・「財団法人電力中央研究所 電力中央研究所報告 １８３５１７ 直流アークによる架空地線の素線溶断特性 ｐ１３ ,３１」を参照）。
そこで、本発明の風力発電装置１に使用する架空地線８は、２５Ｃの耐雷特性を有する電線とした。各種電線の通電電荷量Ｑ＝１００Ｃにおける素線の溶断本数（非特許文献２を参照）からＱ＝２５Ｃの断線本数を算出しその断面積を求めた。素線溶断試特性および電荷量２５Ｃ時の最小推奨電線サイズを、表２に示す。

Figure 2011080374
計算例 (1)の場合 アルミ合金より線外径3.5mmの断面積は9.6mm2である。100Cで必要な断面積は9.6×４本=38.4mm2
25Cでは38.4mm2×25C÷100Ｃ=9.6mm2 の断面積が必要となる。 Generally, lightning strike energy (charge amount) is mostly 3 to 90 coulombs (hereinafter referred to as C) for summer lightning, a typical value is 25 C, and 20 C or more for winter lightning (Non-Patent Document 2). (Refer to “Chuo Electric Power Research Institute Foundation Electric Power Research Institute Report 183517: Fusing characteristics of overhead wire by DC arc p13, 31”).
Therefore, the overhead ground wire 8 used in the wind power generator 1 of the present invention is an electric wire having a lightning resistance characteristic of 25C. The number of wire breaks of Q = 25C was calculated from the number of wire fusings (see Non-Patent Document 2) when the energization charge amount Q = 100C of various electric wires, and the cross-sectional area was obtained. Table 2 shows the wire fusing test characteristics and the minimum recommended wire size when the charge amount is 25C.
Figure 2011080374
 In the case of calculation example (1) The cross-sectional area of the wire outer diameter of 3.5 mm is 9.6 mm 2 from aluminum alloy. The required cross-sectional area at 100C is 9.6 x 4 = 38.4mm 2
Cross-sectional area of 38.4mm 2 × 25C ÷ 100C = 9.6mm 2 at 25C is required.

硬銅より線の溶断特性とアルミ複合アルミ合金より線（ＡＣＡＲ）の溶断時間の比率は表３に示す通り、１００：５７となる（非特許文献３・・「財団法人電力中央研究所 ６９５４７ 技術研究所依頼報告 架空送電線用アルミ合金より線の溶断特性 ｐ２０」を参照。）ことから、アルミ線の耐雷特性の（１００÷５７）倍の耐雷特性を有していると言える（表３）。
つまり、銅より線の電荷量２５Ｃに対する必要電線サイズは９．６mm2×５７÷１００ = ５．５mm2となる。

Figure 2011080374
表２と表３の結果から、２５Cの耐雷特性を有する各電線サイズについて表４に示す。
Figure 2011080374
 The ratio of the fusing characteristics of hard copper strands to the fusing time of aluminum composite aluminum alloy strands (ACAR) is 100: 57 as shown in Table 3 (Non-Patent Document 3, “Power Research Institute 69547 Technology” Research Institute Request Report See Fusing Characteristics of Aluminum Alloys for Overhead Power Transmission Lines (p. 20).) Therefore, it can be said that they have lightning resistance characteristics (100 ÷ 57) times that of aluminum wires (Table 3). .
That is, the required wire size for the charge amount 25C of the copper stranded wire is 9.6 mm 2 × 57 ÷ 100 = 5.5 mm 2 .
Figure 2011080374
 From the results of Tables 2 and 3, Table 4 shows each wire size having a lightning resistance of 25C.
Figure 2011080374

図１（Ａ）に示すように、風力発電装置１のブレード４に取り付ける架空地線または導電帯８は，ブレード４との角度（遮蔽角θ１）が，望ましくは片側３５度以下になるように配置する。すなわち、図１（Ａ）に示すように、架空地線または導電帯８とブレード４の幅の中心線のなす遮蔽角θ１、および図１（Ｂ）に示すように、風車側面からみて遮蔽角θ１をなす角度の頂点とブレードの先端の突き出しアーム先端カドからなる直線とブレードの厚さ方向の中心線のなす角度（遮蔽角θ２）が、３５度以下である。
さらには、風力発電装置１のブレード４に取り付ける架空地線または導電帯８は，ブレード４との角度（遮蔽角θ１）が、より望ましくは片側10度以下になるように配置する。すなわち、図７（Ａ）に示すように、架空地線または導電帯８とブレード４の幅の中心線のなす遮蔽角θ１、および図７（Ｂ）に示すように、風車側面からみて遮蔽角θ１をなす角度の頂点とブレードの先端の突き出しアーム先端カドからなる直線とブレードの厚さ方向の中心線のなす角度（遮蔽角θ２）が、１０度以下である。 As shown in FIG. 1 (A), the aerial ground wire or conductive band 8 attached to the blade 4 of the wind power generator 1 has an angle (shielding angle θ1) with the blade 4 of preferably 35 degrees or less on one side. Deploy. That is, as shown in FIG. 1A, the shielding angle θ1 formed by the overhead ground wire or conductive band 8 and the center line of the width of the blade 4, and as shown in FIG. 1B, the shielding angle as seen from the side of the windmill. The angle (shielding angle θ2) formed by the straight line formed by the apex of the angle forming θ1 and the protruding arm tip cadence of the blade tip and the center line in the thickness direction of the blade is 35 degrees or less.
Furthermore, the aerial ground wire or conductive band 8 attached to the blade 4 of the wind power generator 1 is arranged so that the angle (shielding angle θ1) with the blade 4 is more preferably 10 degrees or less on one side. That is, as shown in FIG. 7A, the shielding angle θ1 formed by the overhead ground wire or conductive band 8 and the center line of the width of the blade 4, and as shown in FIG. The angle (shielding angle θ2) formed by the straight line formed by the apex of the angle forming θ1 and the protruding arm tip cadence of the blade tip and the center line in the thickness direction of the blade is 10 degrees or less.

各ブレード４間に架空地線８を接続する場合には、引き留め方法によっては、架空地線または導電帯８に弛みが生じやすくなる。この弛みがブレード４の回転による遠心力により、ブレード４間の張力の不均一を生じさせ、ブレード４の劣化を進行させる可能性がある。このため、架空地線または導電帯８の取り付け金具には、弛みを調整することが可能な弛み防止治具、もしくは弛みを調整することが可能なクランプを使用する必要がある。   When the aerial ground wire 8 is connected between the blades 4, the aerial ground wire or the conductive band 8 is likely to be slack depending on the retaining method. This loosening may cause non-uniform tension between the blades 4 due to the centrifugal force generated by the rotation of the blades 4, and may cause deterioration of the blades 4. For this reason, it is necessary to use a slack prevention jig capable of adjusting the slack or a clamp capable of adjusting the slack for the aerial ground wire or the mounting bracket of the conductive band 8.

夏季の雷は雷雲が高いため、高構造物に直線的に落雷する。したがって、本発明者は、架空地線または導電帯８の遮蔽角θ１、θ２を３５度以下にすることで、その遮蔽角以内の構造物には落雷を防ぐことが可能であり、本発明の実施形態における風車における遮蔽角θ１、θ２も、３５度以下にすることで、落雷防止効果があることを見出した。   Since thunderclouds are high in summer, lightning strikes linearly on high structures. Therefore, the inventor can prevent lightning strikes on structures within the shielding angle by setting the shielding angles θ1 and θ2 of the overhead ground wire or the conductive band 8 to 35 degrees or less. It has been found that the lightning prevention effect is achieved by setting the shielding angles θ1 and θ2 in the windmill in the embodiment to 35 degrees or less.

通常の雷であれば、ブレード４の先端に取り付けた架空地線または導電帯８で雷撃を捕捉できるが、冬季の雷は雷雲が低いため、落雷対象物の高さによらず、低構造物にも落雷する。この場合、架空地線または導電帯８の遮蔽角が大きいと架空地線または導電帯８で落雷を捕捉できずに、雷は回り込んで、ブレード４に落雷する。そこで、図７（Ｂ）に示すように、遮蔽角θ１、θ２を１０度以下にすることにより、冬季雷においても架空地線または導電帯８により落雷を捕捉し、ブレード４への落雷防止が可能となることを見出した。   If lightning is normal, lightning strikes can be captured with an overhead ground wire or conductive band 8 attached to the tip of the blade 4, but since lightning is low in thunderclouds in the winter season, Lightning strikes. In this case, if the shielding angle of the overhead ground wire or the conductive band 8 is large, lightning cannot be captured by the overhead ground wire or the conductive band 8, but lightning wraps around and strikes the blade 4. Therefore, as shown in FIG. 7B, by setting the shielding angles θ1 and θ2 to 10 degrees or less, even during winter lightning, lightning is captured by the overhead ground wire or the conductive band 8, and lightning strikes on the blade 4 can be prevented. I found it possible.

遮蔽角とは、架空地線または導電帯８の下部に配置させた遮蔽対象物とのなす角であり、0度とは架空地線または導電帯８の直下に遮蔽対象物が位置していることを意味する。遮蔽角がプラスの場合は遮蔽対象物が架空地線または導電帯８の線下よりも外側に出た状態（例えば図１(B)）であり、逆に遮蔽角がマイナスの場合は、遮蔽対象物が架空地線または導電帯８よりも内側に遮へいされた状態（例えば図５(B)）である。   The shielding angle is an angle formed with the overhead ground wire or the shielding object disposed below the conductive band 8, and 0 degrees is the shielding object located directly under the overhead ground wire or the conductive band 8. Means that. When the shielding angle is positive, the object to be shielded is outside the overhead ground wire or the conductive band 8 (for example, FIG. 1 (B)). Conversely, when the shielding angle is negative, the shielding object is shielded. This is a state where the object is shielded inside the overhead ground wire or the conductive band 8 (for example, FIG. 5B).

次に、図２〜図４を参照して本発明の別の実施形態を説明する。
図２〜図４は、ブレード４の突き出しアーム７に対する架空地線もしくは導電帯８の異なる取り付け構造例を示す正面図である。
図２に示す実施形態では、架空地線または導電帯８は、クランプ２１と弛み防止治具２２により突き出しアーム７の先端部に固定されている。この弛み防止治具２２はターンバックル金具である。避雷線９は接地金具２６を用いて架空地線または導電帯８に電気的に接続されている。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
2-4 is a front view which shows the example of a different attachment structure of the overhead ground wire or the electroconductive band 8 with respect to the protrusion arm 7 of the braid | blade 4. FIG.
In the embodiment shown in FIG. 2, the overhead ground wire or conductive band 8 is fixed to the distal end portion of the protruding arm 7 by a clamp 21 and a slack preventing jig 22. The loosening prevention jig 22 is a turnbuckle fitting. The lightning conductor 9 is electrically connected to the overhead ground wire or the conductive band 8 using a grounding metal fitting 26.

図３に示す実施形態では、架空地線または導電帯８は、クランプ２３と弛み防止治具２２により突き出しアーム７の先端部に固定されている。避雷線９は、クランプ２３を用いて架空地線または導電帯８に電気的に接続され、かつ避雷線９は、接地金具２４を用いて突き出しアーム７の先端部に固定されている。
図４の実施形態では、架空地線または導電帯８は、クランプ２５により突き出しアーム７の先端部に固定されている。避雷線９はクランプ２５を用いて架空地線または導電帯８に電気的に接続され、かつ接地金具２４を用いて突き出しアーム７の先端部に固定されている。 In the embodiment shown in FIG. 3, the overhead ground wire or conductive band 8 is fixed to the distal end portion of the protruding arm 7 by a clamp 23 and a slack preventing jig 22. The lightning conductor 9 is electrically connected to the overhead ground wire or the conductive band 8 using a clamp 23, and the lightning conductor 9 is fixed to the tip of the protruding arm 7 using a grounding metal 24.
In the embodiment of FIG. 4, the overhead ground wire or the conductive band 8 is fixed to the distal end portion of the protruding arm 7 by a clamp 25. The lightning conductor 9 is electrically connected to the overhead ground wire or the conductive band 8 using a clamp 25, and is fixed to the tip of the protruding arm 7 using a grounding metal 24.

図５は、本発明の風力発電装置のさらに別の実施形態を示しており、図５（Ａ）は、風力発電装置の正面図であり、図５（Ｂ）は、風力発電装置の側面図である。
図５の実施形態では、架空地線もしくは導電帯８が、ブレード４の前側と後側に耐雷装置１０を２条配置した実施形態を示している。
この場合には、図１に示す実施形態よりも突き出しアーム７の長さを短くして遮蔽角θ２を小さくすることが可能となる。また、同じアーム長の場合には、図１に示す実施形態よりも遮蔽角θ２を小さくすることができるため、落雷防止をさらに向上させた構造となる。 FIG. 5 shows still another embodiment of the wind power generator of the present invention, FIG. 5 (A) is a front view of the wind power generator, and FIG. 5 (B) is a side view of the wind power generator. It is.
In the embodiment of FIG. 5, the overhead ground wire or conductive band 8 shows an embodiment in which two lightning protection devices 10 are arranged on the front side and the rear side of the blade 4.
In this case, it is possible to reduce the shielding angle θ2 by shortening the length of the protruding arm 7 as compared with the embodiment shown in FIG. Further, in the case of the same arm length, the shielding angle θ2 can be made smaller than that of the embodiment shown in FIG.

突き出しアーム７に片側２条の架空地線または導電帯８を設置させる。突き出しアーム７は、架空地線または導電帯８を２条取り付け可能な装置とする。ブレード４の先端部には、導電性の突き出しアーム７、または内部に導電線を収納した非導電性の突き出しアーム７を取り付ける。突き出しアーム７には、架空地線または導電材８を装着する構造とする。架空地線または導電帯８の弛みを調整するために治具を使用する場合もある。これにより、風力発電装置１は、ブレード４を遮蔽するようにブレード４の先端部に架空地線または導電帯８を装備することで、ブレード４への雷撃を防止することができ、避雷鉄塔よりも安価で避雷対策が可能である。   Two overhead ground wires or conductive bands 8 are installed on the protruding arm 7. The protruding arm 7 is a device capable of attaching two overhead ground wires or conductive bands 8. A conductive protruding arm 7 or a non-conductive protruding arm 7 containing a conductive wire inside is attached to the tip of the blade 4. The protruding arm 7 has a structure in which an overhead ground wire or a conductive material 8 is attached. A jig may be used to adjust the slack of the overhead ground wire or the conductive band 8. Thereby, the wind power generator 1 can prevent the lightning strike to the blade 4 by equipping the tip of the blade 4 with the overhead ground wire or the conductive band 8 so as to shield the blade 4. However, it is inexpensive and can be protected against lightning.

図６は、風力発電装置１の近傍に、避雷鉄塔３０を設置した落雷対策例を示す図である。
図６に示す風力発電装置１の落雷対策方式の場合には、ウィンドファームのように風力発電装置１が多数は設置される場所では、すべての風力発電装置１を落雷から遮蔽するためには、高構造の避雷鉄塔３０が必要となる。また、夏季雷の場合では、雷撃の侵入方向に明確な方向性がないため、避雷鉄塔３０による風力発電装置１の避雷保護は万全ではない。架空地線または導電帯８は長手方向に１本ものでなくとも、導電性材料を有する接続材料、例えば銅、銅合金、アルミニウム合金、鋼により電気的に接続されていても良い。これにより、風力発電装置１は、ブレードを遮蔽するようにブレードの先端部に架空地線または導電帯を装備することで、ブレードへの雷撃を防止することができ、避雷鉄塔よりも安価で避雷対策が可能である。 FIG. 6 is a diagram illustrating a lightning strike countermeasure example in which a lightning protection tower 30 is installed in the vicinity of the wind turbine generator 1.
In the case of the lightning strike countermeasure method of the wind turbine generator 1 shown in FIG. 6, in order to shield all the wind turbine generators 1 from lightning strikes in a place where many wind turbine generators 1 are installed like a wind farm, A highly structured lightning tower 30 is required. In addition, in the case of summer thunder, there is no clear direction in the direction of lightning strike, so the lightning protection of the wind power generator 1 by the lightning tower 30 is not perfect. The overhead ground wire or conductive band 8 may not be one in the longitudinal direction but may be electrically connected by a connection material having a conductive material, for example, copper, copper alloy, aluminum alloy, or steel. As a result, the wind turbine generator 1 can prevent lightning strikes on the blades by installing an overhead ground wire or a conductive band at the tip of the blades so as to shield the blades, and is less expensive than a lightning tower. Countermeasures are possible.

図７は、本発明のさらに別の実施形態を示しており、図７（Ａ）は、風力発電装置１の正面図であり、図７（Ｂ）は、風力発電装置１を示す側面図である。
図７に示す風力発電装置１では、架空地線または導電帯８がブレード４の両側の側面部に沿わせようにして配置されている。各ブレード４の先端部は突き出しアーム７を取り付けて、この突き出しアーム７を用いて架空地線または導電帯８を取り付けている。 FIG. 7 shows still another embodiment of the present invention. FIG. 7A is a front view of the wind power generator 1 and FIG. 7B is a side view showing the wind power generator 1. is there.
In the wind power generator 1 shown in FIG. 7, the overhead ground wire or the conductive band 8 is arranged along the side portions on both sides of the blade 4. A protruding arm 7 is attached to the tip of each blade 4, and an aerial ground wire or conductive band 8 is attached using the protruding arm 7.

図７（Ａ）に示す架空地線または導電帯８がブレード４の幅の中心線と成す遮蔽角θ１と、図７（Ｂ）に示す風車側面からみて遮蔽角θ１をなす角度の頂点とブレードの先端の突き出しアーム先端カドからなる直線とブレードの厚さ方向の中心線のなす遮蔽角θ２がそれぞれ１0度以下となるように、突き出しアーム７の長さを設定して、この突き出しアーム７に対して架空地線または導電帯８が配置されている。
ブレード４の先端部の取り付け方式としては、すでに説明した図２〜図４の実施形態を採用できる。ブレード４の長手方向の中心近傍には架空地線または導電帯８を固定するためのクランプ４４が配置されている。このクランプ４４は、３つのブレード４の付け根の位置に装着されている。これにより、風力発電装置１は、ブレードを遮蔽するようにブレード先端に架空地線または導電帯を装備することで、ブレードへの雷撃を防止することができ、避雷鉄塔よりも安価に避雷対策が可能である。 The shield angle θ1 formed by the overhead ground wire or conductive band 8 shown in FIG. 7A and the center line of the width of the blade 4, and the apex and blade of the angle forming the shield angle θ1 when viewed from the side of the windmill shown in FIG. The length of the projecting arm 7 is set so that the shielding angle θ2 formed by the straight line formed by the tip arm of the projecting arm and the center line in the thickness direction of the blade is 10 degrees or less. On the other hand, an aerial ground wire or conductive band 8 is arranged.
As the attachment method of the tip end portion of the blade 4, the above-described embodiments shown in FIGS. A clamp 44 for fixing the aerial ground wire or the conductive band 8 is disposed near the center of the blade 4 in the longitudinal direction. This clamp 44 is mounted at the base of the three blades 4. As a result, the wind turbine generator 1 can prevent lightning strikes to the blades by installing an overhead ground wire or conductive band at the blade tip so as to shield the blades, and can provide lightning protection measures at a lower cost than a lightning tower. Is possible.

図８は、本発明のさらに別の実施形態を示しており、図８（Ａ）は、風力発電装置１の正面図であり、図８（Ｂ）は、風力発電装置１を示す側面図である。
図８に示す風力発電装置１では、架空地線または導電帯８がブレード４の任意の箇所にクランプ４５を取り付けて、各ブレード３間を接続することができる。ただし、この場合でも、図８（Ａ）に示す架空地線または導電帯８がブレード４の幅と成す遮蔽角θ１と、図８（Ｂ）に示す風車の側面図において、風車側面からみて遮蔽角θ１をなす角度の頂点とブレードの先端の突き出しアーム７先端カドからなる直線とブレードの厚さ方向の中心線のなす遮蔽角θ２がそれぞれ１０度以下となるように、クランプ４５の取り付け用のブレード金具４６の高さを調整して、この突き出しアーム７に対して架空地線または導電帯８が配置されている。 FIG. 8 shows still another embodiment of the present invention. FIG. 8A is a front view of the wind power generator 1, and FIG. 8B is a side view showing the wind power generator 1. is there.
In the wind power generator 1 shown in FIG. 8, the overhead ground wire or the conductive band 8 can connect the blades 3 by attaching the clamps 45 to arbitrary portions of the blades 4. However, even in this case, in the side view of the windmill shown in FIG. 8B, the shielding ground θ or the conductive band 8 shown in FIG. For mounting the clamp 45, the shielding angle θ2 formed by the straight line formed by the apex of the angle forming the angle θ1, the protruding arm 7 at the tip of the blade and the center line in the thickness direction of the blade is 10 degrees or less. An aerial ground wire or conductive band 8 is arranged with respect to the protruding arm 7 by adjusting the height of the blade fitting 46.

図９は、図８に示すクランプ４５とブレード金具４６の取り付けの具体例を示している。
図９に示すように、図８（Ａ）に示す架空地線または導電帯８がブレード４の幅と成す遮蔽角θ１と、図８（Ｂ）に示す架空地線または導電帯８がブレード４の厚さとなす遮蔽角θ２がそれぞれ１0度以下となるように、ブレード４に対するブレード金具４６の高さ位置を調整する。図９の例では、ブレード金具４６はブレード４の中間位置に取り付けられている。図８と図９に示すクランプ４５は、架空地線または導電帯８を懸垂して保持する懸垂型クランプであるが、クランプ４５としては引留構造型のクランプであっても良い。 FIG. 9 shows a specific example of attachment of the clamp 45 and the blade fitting 46 shown in FIG.
As shown in FIG. 9, the shielding angle θ <b> 1 formed by the overhead ground wire or conductive band 8 shown in FIG. 8A and the width of the blade 4, and the overhead ground wire or conductive band 8 shown in FIG. The height position of the blade fitting 46 with respect to the blade 4 is adjusted so that the shielding angle θ2 formed with the thickness of the blade 4 becomes 10 degrees or less. In the example of FIG. 9, the blade fitting 46 is attached to an intermediate position of the blade 4. The clamp 45 shown in FIGS. 8 and 9 is a suspended clamp that suspends and holds the overhead ground wire or the conductive band 8, but the clamp 45 may be a retaining structure type clamp.

ブレード４内もしくはブレード４の表面の避雷線９と、ブレード４の外周に架線させた架空地線または導電帯８とを電気的に接続させて、架空地線または導電帯８は、図１に示す本発明の実施形態と同様にして、ナセル３の内部の避雷線１１と、タワー２の避雷線１２を通じて、設置面Ｔに接地されている。これにより、風力発電装置１は、ブレードを遮蔽するようにブレード先端に架空地線または導電帯を装備することで、ブレードへの雷撃を防止することができ、避雷鉄塔よりも安価で避雷対策が可能である。
尚、架空地線または導電帯８は、ブレード４毎に切り離されていてもよいが、その場合には、各架空地線または導電帯８同士は、導電性材料である例えば、銅合金、アルミ合金、鋼材により電気的に接続されていればよい。
図１０は、本発明の別の実施形態を示している。図１に示す実施形態では、ブレード４に取り付ける架空地線または導電帯８は，ブレード４との角度（遮蔽角θ１）が３０度である。しかし、図１０に示す実施形態では、ブレード４に取り付ける架空地線または導電帯８の一端部は，突き出しアーム７の先端部に取り付けられ、架空地線または導電帯８の他端部は，突き出しアーム７の後端部に取り付けられている。これにより、ブレード４に取り付ける架空地線または導電帯８は，ブレード４との角度（遮蔽角θ１）が，３０度以上である。また、この場合の遮蔽角θ２は風車側面からみて遮蔽角θ１をなす角度の頂点と突き出しアーム先端カドとの直線とブレード厚さ方向の中心線とのなす角度である。 The lightning conductor 9 in the blade 4 or the surface of the blade 4 is electrically connected to the overhead ground wire or the conductive band 8 wired around the outer periphery of the blade 4 so that the overhead ground wire or the conductive band 8 is shown in FIG. Similarly to the embodiment of the present invention shown in the figure, the installation surface T is grounded through the lightning conductor 11 inside the nacelle 3 and the lightning conductor 12 of the tower 2. As a result, the wind turbine generator 1 can prevent lightning strikes to the blades by installing an overhead ground wire or a conductive band at the blade tip so as to shield the blades, and is less expensive than lightning protection towers. Is possible.
The aerial ground wire or conductive band 8 may be separated for each blade 4, but in that case, each aerial ground wire or conductive band 8 is a conductive material such as a copper alloy or aluminum. What is necessary is just to be electrically connected by the alloy and steel materials.
FIG. 10 shows another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 1, the aerial ground wire or conductive band 8 attached to the blade 4 has an angle (shielding angle θ <b> 1) with the blade 4 of 30 degrees. However, in the embodiment shown in FIG. 10, one end of the overhead ground wire or conductive band 8 attached to the blade 4 is attached to the tip of the protruding arm 7, and the other end of the overhead ground wire or conductive band 8 is protruded. It is attached to the rear end of the arm 7. As a result, the ground wire or conductive band 8 attached to the blade 4 has an angle (shielding angle θ1) with the blade 4 of 30 degrees or more. Further, in this case, the shielding angle θ2 is an angle formed by a straight line between the apex of the angle forming the shielding angle θ1 and the protruding arm tip end when viewed from the side of the windmill and the center line in the blade thickness direction.

ところで、本発明は、上記実施形態に限定されず種々の変形例を採用できる。例えば、ブレード４の先端部間において、架空地線または導電帯８が、それぞれ３本以上接続されていても良い。ブレードの数は４つ以上であっても良い。架空地線または導電帯は、ブレードの外面全周または一部に配置することができる。   By the way, this invention is not limited to the said embodiment, A various modified example is employable. For example, three or more aerial ground wires or conductive bands 8 may be connected between the tips of the blades 4. The number of blades may be four or more. The overhead ground wire or the conductive band can be disposed on the entire outer periphery or a part of the blade.

１ 風力発電装置
２ タワー
３ ナセル
４ ブレード
５ 基部
７ 突き出しアーム
８ 架空地線または導電帯
９，１１，１２ 避雷線
１０ 耐雷装置
Ｔ 設置面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wind power generator 2 Tower 3 Nacelle 4 Blade 5 Base 7 Protruding arm 8 Overhead ground wire or conductive band 9, 11, 12 Lightning arrester 10 Lightning protection device T Installation surface

Claims (7)

複数のブレードの先端部により架空地線または導電帯が接続され、前記架空地線または導電帯は、接地されていることを特徴とする風力発電装置。   An aerial ground wire or a conductive band is connected by tip portions of a plurality of blades, and the aerial ground wire or the conductive band is grounded. 前記架空地線または導電帯とブレードの幅の中心線のなす遮蔽角θ１、および風車側面からみて該遮蔽角θ１をなす角度の頂点とブレード先端の突き出しアーム先端カドからなる直線とブレードの厚さ方向の中心線のなす遮蔽角θ２が、３５度以下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。   The shield angle θ1 formed by the aerial ground wire or conductive band and the center line of the blade width, and the straight line formed from the apex of the angle forming the shield angle θ1 when viewed from the side of the wind turbine and the protruding arm tip cadence of the blade, and the blade thickness 2. The wind turbine generator according to claim 1, wherein a shielding angle θ <b> 2 formed by a direction center line is 35 degrees or less. 前記架空地線または導電帯とブレードの幅の中心線のなす遮蔽角θ１、および風車側面からみて前記遮蔽角θ１をなす角度の頂点とブレードの先端の突き出しアーム先端カドからなる直線とブレードの厚さ方向の中心線のなす遮蔽角θ２が、１０度以下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。   The shield angle θ1 formed by the aerial ground wire or the conductive band and the center line of the blade width, and the straight line formed from the apex of the angle forming the shield angle θ1 when viewed from the side of the windmill and the tip of the blade, and the thickness of the blade The wind turbine generator according to claim 1, wherein a shielding angle θ <b> 2 formed by the center line in the vertical direction is 10 degrees or less. 前記ブレードの先端部間において、前記架空地線または導電帯が、それぞれ2本以上接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の風力発電装置。   The wind power generator according to any one of claims 1 to 3, wherein two or more of the aerial ground wires or conductive bands are connected between tip portions of the blades. 前記架空地線が、亜鉛めっき鋼より線、アルミニウム覆鋼より線、鋼心アルミニウム合金より線、硬銅より線、または銅合金より線であることを特徴とする請求項１〜４に記載の風力発電装置。   The said aerial ground wire is a galvanized steel stranded wire, an aluminum-covered steel stranded wire, a steel core aluminum alloy stranded wire, a hard copper stranded wire, or a copper alloy stranded wire. Wind power generator. 前記亜鉛めっき鋼より線、前記硬銅より線または前記銅合金より線の断面積が５．５mm2〜１００mm2、前記アルミニウム覆鋼より線の断面積が６．５mm2〜１００mm2、前記鋼心アルミ合金より線の断面積が２５mm2〜１６０mm2であることを特徴とする請求項５に記載の風力発電装置。 Line than the galvanized steel, said hard copper stranded wires or cross-sectional area of the wire from the copper alloy 5.5 mm 2 100 mm 2, the cross-sectional area of the wire from the aluminum Kutsugaehagane is 6.5 mm 2 100 mm 2, the steel wind power generator according to claim 5 in which the cross-sectional area of the wire from the heart of aluminum alloy characterized in that it is a 25mm 2 ~160mm 2. 前記架空地線または導電帯が、前記ブレードの外面全周または一部に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の風力発電装置。







The wind power generator according to any one of claims 1 to 6, wherein the overhead ground wire or the conductive band is disposed on the entire outer surface of the blade or a part thereof.







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