《電力》〈新エネルギー発電〉[H23:問3] 風力発電設備の雷害対策に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★★☆(やや難しい)

次の文章は,大型の風力発電設備の雷害対策に関する記述である。文中の\(\fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$}\)に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選びなさい。

近年,自然エネルギーの有効利用という観点から風力発電設備が多数設置されている。高い構造物が単独で海岸などに設置されるため,雷害を受けやすい。特に,わが国の風力発電設備の雷害は,多くが日本海沿岸で発生しており,また,冬季におけるものが半分以上を占めている。

風力発電設備の雷害対策において考慮すべき特徴は,下記のようなことが挙げられる。

① 長大な\(\fbox {  (1)  }\)が回転する。
② ナセル内部には高電圧部と制御用の低電圧部が混在する。
③ 日本海側の冬季雷は\(\fbox {  (2)  }\)の雷が多く,高構造物から雷雲に向かって放電が進展するため,落雷する確率が他の地域より高い。

風力発電設備の雷害対策としては,下記のようなものがある。

① 風力発電設備には,ナセルに\(\fbox {  (3)  }\)が設置されているものが多いが,回転する\(\fbox {  (1)  }\)を保護するのは困難であることから,風車が保護角度範囲内に入るように,独立して\(\fbox {  (3)  }\)を設置することが有効である。
② \(\fbox {  (1)  }\)の先端に\(\fbox {  (4)  }\)を,内部に引き下げ導線を設置すれば,雷撃による\(\fbox {  (1)  }\)破損の可能性は小さくなる。
③ 制御システムの雷害対策としては,\(\fbox {  (5)  }\)の低減や制御ケーブルへの誘導の保護が有効である。

〔問3の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&(イ)& 正極性   &(ロ)& 絶縁レベル   &(ハ)& 負極性 \\[ 5pt ] &(ニ)& 絶縁部   &(ホ)& 接地抵抗   &(ヘ)& 避雷針 \\[ 5pt ] &(ト)& 接地棒   &(チ)& 受雷部(レセプタ)  &(リ)& ブレード \\[ 5pt ] &(ヌ)& 絶縁抵抗   &(ル)& 放電部   &(ヲ)& 動力伝送部 \\[ 5pt ] &(ワ)& 接地線   &(カ)& 遮へい線   &(ヨ)& ハブ
\end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

出題頻度が少ない風力発電設備から,さらに細かい雷害対策の問題です。かなり専門性が高い内容で再出題の可能性は低いと思います。問題は参考程度にし,風力発電設備の構造は図1程度を理解しておきましょう。

【用語の解説】

(イ)正極性,(ハ)負極性 
 雷は一般的には負極性で雷雲から構造物に雷(電子の塊)が落ちます。しかしながら,冬季の日本海側では正極性の雷雲が4割程度発生し,その場合は構造物から雷雲に向かって放電します。

(ロ)絶縁レベル
 絶縁階級のことと思われます。本題とは関係ありません。Y種:90℃,A種:105℃,E種:120℃,B種:130℃,F種:155℃,H種:180℃,C種:180℃超

(ニ)絶縁部
 ある場所から絶縁している場所。

(ホ)接地抵抗
 風力発電設備本体と大地間の抵抗です。

(ヘ)避雷針
 他の重要設備に雷が落ちないように少し高めの位置に設置し,落雷を受けた場合も安全に電気を逃がす設計をした針。

(ト)接地棒
 工事等で接地を取り安全に作業するために使用する器具。本問とは無関係。

(チ)受雷部(レセプタ)
 ブレード部に設置され,落雷が発生した際にブレードの損傷を抑えるためにブレードより落雷しやすくしている場所。

(リ)ブレード
 風車の羽根のこと。

(ヌ)絶縁抵抗
 機器の大地からの絶縁の強さを表す指標。

(ヲ)動力伝送部
 ここではブレードから発生する動力から発電機へ伝える部分の意味と思います。

(ワ)接地線
 接地するための線路。

(カ)遮へい線
 送電線で発生したコロナ放電により通信線に誘導障害が起きないように設置する線。

(ヨ)ハブ
 インターネットの接続部のことをよくHUBと言いますが,この設問中の意味は不明です。

【解答】

(1)解答:ワ
題意より,解答候補は(リ)ブレードのみです。おそらく(ヨ)ハブが誤答にするための選択肢と思います。

(2)解答:イ
題意より,解答候補は(イ)正極性,(ハ)負極性の二つとなると思います。電子は-なので,正極性であると,構造物から雷雲に向かって放電します。

(3)解答:ヘ
題意より,解答候補は(ヘ)避雷針,(ワ)接地線,(カ)遮へい線になると思いますが,本解答では(ヘ)避雷針が最も適当です。

(4)解答:チ
題意より,解答候補は(ニ)絶縁部,(チ)受雷部(レセプタ),(ル)放電部となります。正極性という内容から(ル)放電部を選択しそうですが,名称は(チ)受雷部(レセプタ)となります。

(5)解答:ホ
題意より,解答候補は(ロ)絶縁レベル,(ホ)接地抵抗,(ヌ)絶縁抵抗の三択になると思いますが,最も適当なのは(ホ)接地抵抗となります。



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