SS-MCLIRSシステム事例報告

糸魚川市能生地区　海洋公園風力発電所、徳合風力発電所設置後５シーズンの経過、考察

風力発電所全景写真

背景

2003年11月に海洋公園風力発電所、徳合風力発電所の施設に米国ＬＥＣ社のSS-MCLIRSシステムを設置。
設置以前は、落雷事故によりブレードの破損、飛散、塔の捻れ等により壊滅的な被害を受けていたが、設置後はブレード、制御機器等の被害は皆無である。（風車施設本体）
2004年10月ロゴスキーセンサー取り付け、以前にSS-MCLIRSに落雷痕跡が数多くある。（2004年3月経過報告写真参照）
強力な誘雷針であるSS-MCLIRSには徳合風力発電所に於いて下方よりの落雷痕跡が確認され、データーも記録されている。
この事は海洋公園風力発電所に於いても同様である。
SS-MCLIRSシステムによる風力発電の落雷対策は世界で始めてであり、日本風力エネルギー協会誌である、風力エネルギー第79号に落雷対策の成功例として詳しく紹介された。

S-MCLIRS全景、経過、記録

S-MCLIRS経過

２００３年１１月	海洋公園、徳合風力発電施設にS-MCLIRSシステムを設置
２００４年１０月	海洋公園、徳合風力発電施設のS-MCLIRS鉄塔にサージカウンター（ロゴスキー方式、７．５ＫＡ～１５０ＫＡの電流値、極性、日時分秒）２００回記録機能ありを設置
２００５年１０月６～７日	ＤＬＰ１０ＫＡ　２基、ＨＤＬＰ６０ＫＡにチェンジ、ＣＲ配列替え（海洋公園、徳合）
２００５年１２月２１日	海洋公園、徳合風力発電施設のS-MCLIRS鉄塔にサージカウンター（ロゴスキー方式、５００Ａ～１０ＫＡの電流値、極性、日時分秒）２００回記録機能ありを設置
２００７年１２月２１日	隣接する無線中継所の受信盤焼損、風力テレコム２関連ＮＴＴ保安器及び１次側信号ケーブル３スパン焼損

サージカウンターの記録

徳合風力発電所
２００５年：１月３１日１５時：６分１８秒	＋３２ＫＡ
２００６年：１月１０日：２３時５６分００秒	－１.７ＫＡ
２００６年：３月１３日：２１時２３分４０秒	－３.４ＫＡ
２００６年：８月７日：１７時３１分４５秒	－２１ＫＡ
２００６年：８月７日：１７時３８分０５秒	－１０.５ＫＡ
２００６年：８月１２日：９時３２分０３秒	＋０.６ＫＡ
２００６年：１１月３０日：２３時１４分５８秒	－０.５ＫＡ
２００６年：１２月２９日：１４時２６分０１秒	＋２.２ＫＡ
２００７年：２月１５日：１３時５５分０７秒	＋０.５ＫＡ
２００７年：５月１８日：２０時３分２６秒	－７ＫＡ
２００７年：１２月１４日：６時４２分２９秒	＋７ＫＡ
２００７年：１２月１４日：６時５３分５５秒	＋２４ＫＡ
２００７年：１２月２１日：５時５９分４７秒	＋３５ＫＡ

海洋公園風力発電所
２００５年１２月２０日　９時１２分０６秒	－９.３ＫＡ
２００５年１２月２４日　１時５３分３６秒	＋１７ＫＡ
２００５年１２月２４日　１時５５分３３秒	＋１０.５ＫＡ
２００５年１２月２４日　１時５７分３５秒	－２６ＫＡ
２００５年１２月２４日　１時５９分３２秒	＋０.５ＫＡ
２００５年１２月２４日　２時００分０６秒	－１３ＫＡ
２００５年１２月２４日　２時１３分４４秒	－１０.５ＫＡ
２００６年　３月３１日　２時１１分３８秒	－１０.５ＫＡ
２００６年　３月３１日　２時１３分４４秒	－５.２ＫＡ
２００７年１２月３０日１７時３２分５０秒	＋１.６ＫＡ

スプライン写真、考察、測定、総論

徳合風力発電所SS-MCLIRSに於いてスプラインが溶融、焼き戻しにより５本変形

考察1

ａ）これはカウンター記録１２月１４日と２１日の＋２４ＫＡと＋３５ＫＡに起因するものと思われる。
※１２月２１日隣接する携帯電話中継所、受信盤焼損

考察2

ａ）接地極が別々であり電位差破壊と思われる。

対応策案

ａ）SS-MCLIRSの接地を共用し受信盤直近にＣＲ（ケミロット）接地極を設ける。
ｂ）受信盤にアレスター、ＤＬＰ６０ＫＡを取り付ける。
※ＮＴＴ保安器、１次側信号ケーブル焼損、テレコム２フューズ溶断

考察3

ａ）接地よりサージ電流が立ち上がり、保安器、ケーブルを焼損したと思われる。

対応策案

ａ）保安器直近にＣＲ設置極を増設する。
ｂ）保安器の２次側にＤＬＰ６０ＫＡを取り付ける。

総合考察

以前にも前記のような事故があり、今回と比較するとサージ電流が＋３０ＫＡを越すと個の様な被害がでる。
一般的には落雷の衝撃波はμｓであるが冬季雷ではｍｓが記録されているので、電荷量に起因するものと思われる。
※徳合風力発電所に於いてＩＰＧ架台（ＳＵＳ製）の焼付け痕跡フランジ留めボルトの腐食

考察4

ａ）今回１２月に＋２４ＫＡ，＋３５ＫＡの大きなサージ電流の突入があり、ジュール熱による焼付け痕跡と見られる。
尚ＳＵＳに関しては表面の変色だけで機能的には問題が無い。

対応策案

ａ）フランジ取り付けボルトの交換
※ＳＵＳボルトは不可

測定

海洋公園風力発電所
ａ）鉄塔先端ＩＰＧ端子～第一ＣＲ間導通テスト

導体目視点検　―――　良好
音声併用テスター　―――　良

ｂ）ＣＲ（ケミロット）点検
塩基化合物５０ｍｍ～３５０ｍｍ消耗
６本補充

ｃ）接地測定
（２００８年　３月）　―――　０．０４０Ω　２ｍＡ　２ＫΩ設定
（２００７年　４月）　―――　０．２４０Ω
（２００６年　４月）　―――　０．３２７Ω
（２００５年　４月）　―――　０．２８５Ω
（２００４年　３月）　―――　０．２０７Ω
（２００３年１１月）　―――　０．２３９Ω　接地工事直後

ｄ）サージカウンター点検

目視点検

カウンター本体損傷無し
データーチェック　―――　良
カウンター収納ＢＯＸ波浪により上部破損

徳合風力発電所
ａ）鉄塔先端ＩＰＧ端子～第一ＣＲ間導通テスト

導体目視点検　―――　良好
音声併用テスター　―――　良

ｂ）ＣＲ（ケミロット）点検

塩基化合物５０ｍｍ～３００ｍｍ消耗
６本補充

ｃ）接地測定

（２００８年　３月）　―――　０．０９７Ω　２ｍＡ　２ＫΩ設定
（２００７年　４月）　―――　０．６５０Ω
（２００６年　４月）　―――　０．６２０Ω
（２００５年　４月）　―――　０．６２０Ω
（２００４年　３月）　―――　０．５９６Ω
（２００３年１１月）　―――　０．５６９Ω　接地工事直後

総合考察2

ａ）今回の５シーズン経過後の点検を終えて、SS-MCLIRSの誘雷は確実にあるが、ブレード、及び風車本体には落雷は皆無である。（ブレード点検写真参照）
これはSS-MCLIRSの誘雷力２５００～２８００Ｋｇｆと、風車の１．８Ｋｇｆ～２．２Ｋｇｆとの歴然たる違いと思われる。この事は日本海地方の冬季雷対策に、確立したシステムと立証したものと考える。

ｂ）SS-MCLIRSスプライン変形について
電流値の大きさも起因する事は明白であるが、落雷時のピーク継続時間でのエネルギーの大きさが最大の損傷差となると思われる。
夏季雷は５０μｓ～１００μｓと言われているが、冬季雷に於いては５００ｍｓとの継続時間も測定され、この様な冬季雷特性が＋３２，＋２４，＋３５ＫＡの時に現れ、ジュール熱により焼き戻りに成ったと思われる。

ｃ）設置場所の地形の比較
海洋公園風力発電所は海抜５ｍ位の平坦な地形に、風車は設置されている。
徳合風力発電所は海岸から１００ｍ以内の平坦地から１００ｍの断崖の上に設置され、海抜は１０５ｍである。
風車のブレード先端までは共に４７ｍであり、SS-MCLIRS先端は徳合が５５．３ｍ、海洋公園が５２．３ｍである。
乱気流は地形により発生が大きく違い、急峻な地形のほうが落雷発生が多い。
この事はサージカウンターの記録からも分かる。
しかもサージ電流値も大きく、データー的に見ると徳合に於いては３回のブレード損傷の可能性が指摘される。
しかしSS-MCLIRS設置以前に於いて、両施設ともブレード破壊の大事故を経験している。
この様な気象条件がどの様な元で起きたか今後の課題である。

総論

２００８年度は落雷回数が多くなる傾向にあった。
付近の避雷針には１２月３０日には＋４４ＫＡをピークに１日に８回の落雷を記録している。
日本海の海水温が、１℃～２℃高くこの様な状態が続くと蒸発する水蒸気が非常に多くなり、冬季雷の多発につながると思われ、尚一層安全対策が求められる。
対策の一環としてのSS-MCLIRSシステムの検討を求める。