JIS C 1400-1:2017 風力発電システム―第１部：設計要件 | ページ 5

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                                                   C 1400-1 : 2017 (IEC 61400-1 : 2005,Amd.1 : 2010)
  ウィンドシアーの指数αは,0.2とする。
  仮定した風速プロファイルを用いて,ロータの受風面の高さ方向の平均鉛直ウィンドシアーを定義する。
6.3.1.3  通常乱流モデル(NTM)
  通常乱流モデル(NTM)では,乱流標準偏差σ1の代表値は,所定のハブ高さにおける風速の90 %分位
値2) によって与える。標準風車クラスに対するこの値は,式(11)による。
                        σ1=Iref(0.75 Vhub+b)   ここに,b=5.6(m/s) (11)
    注2) 追加の荷重計算において他の分位値が必要な場合には,標準風車クラスに対しては対数正規分
          布を仮定することによって近似してもよい。
                         E σ1 Vhub                 ここに,c
                                   Iref .0(75 Vhub+c)         8.3(m/s)
                                               2
                        Var σ1Vhub [Iref 4.1( m/s)   ]
  乱流標準偏差σ1及び乱流強度σ1/Vhubの値を,図1 a)及び図1 b)に示す。
  Irefは,表1の値を用いる。
                          )
                         5
                       m/s
                                                                  カテゴリA
                        4.5
                     1(
                                                                  カテゴリB
                         4                                        カテゴリC
                     風速度の主方向成分の標準偏差
                        3.5
                         3
                        2.5
                         2
                        15
                         1
                        0.5
                         0
                           0    5    10    15    20   25    30
                                                    (m/s)
                             ハブ高さにおける風速Vhub
                             a) 通常乱流モデル(NTM)の乱流標準偏差
                       0.5
                                                                  カテゴリA
                                                                  カテゴリB
                       0.4
                     乱流強度(σ1/Vh ub)
                                                                  カテゴリC
                       0.3
                       0.2
                       0.1
                        0
                          0     5    10    15    20   25    30
                                                      (m/s)
                               ハブ高さにおける風速Vhub
                               b) 通常乱流モデル(NTM)の乱流強度
                                 図1−通常乱流モデル(NTM)
6.3.2  極値風条件
  極値風条件には,暴風による極大風速,風速及び風向の急激な変化などのほか,ウィンドシアーに関す

――――― [JIS C 1400-1 pdf 21] ―――――

18
C 1400-1 : 2017 (IEC 61400-1 : 2005,Amd.1 : 2010)
る事象も含む。
6.3.2.1  極値風モデル(EWM)
  極値風モデルは,定常又は乱流いずれかの風モデルとする。ここで,風モデルは,基準風速Vref及びあ
る一定の乱流標準偏差σ1に基づいている。
  定常極値風モデルにおいて,再現期間50年の極値風速Ve50及び再現期間1年の極値風速Ve1を,高さz
の関数として式(12)及び式(13)を用いて計算する。
                                           .0 11
                                           zz
                        Ve 50(z)= 4.1 Vref     (12)
                                        hub
                        Ve1(z)=0.8 Ve50(z) (13)
  定常極値風モデルでは,±15°の範囲で一定のヨーミスアラインメントを仮定することによって,短時
間の平均風向からの偏向を設定する。
  乱流極値風モデルでは,10分平均風速は,zの関数として,50年及び1年の再現期間で式(14)及び式(15)
による。
                                        .011
                                        zz
                        V50)
                           (z =Vref        (14)
                                     hub
                        V1(z)=0.8 V50(z)  (15)
  主方向乱流標準偏差3) は,式(16)による。
                        σ1=0.11 Vhub (16)
    注3) 乱流極値風モデルの乱流標準偏差は,通常乱流モデル(NTM)又は極値乱流モデル(ETM)に
          関係付けられない。定常極値風モデルは,約3.5のピーク係数によって,乱流極値風モデルに
          関係付けられる。
6.3.2.2  運転中の極値ガスト(EOG)
  ハブ高さにおける極値ガストの大きさVgust 4) は,標準風車クラスでは,式(17)による。
                                                       σ1
                        Vgust Min .135 Ve1−Vhub ;
                                                 3.3             (17)
                                                          D
                                                    1+1.0
                                                          Λ1
                      ここに,   σ1 :  式(11)による。
                                 Λ1 :  式(5)による乱流尺度パラメータ
                                 D :  ロータ直径
    注4) この式においてガストの大きさは,起動及び停止のような運転事象の発生頻度とともに,50年
          再現期待値を考慮して校正した。
  風速は,式(18)に定義する。
                                                 3πt       2 πt
                                V(z)−.037Vgust sin   1− cos    (0 ≦ t≦Tの場合)
                        V(z, t)                   T          T                     (18)
                                V(z)                             (上記以外の場合)
                      ここに,   V(z) :  式(10)に定義する。
                                   T= 10.5(秒)
  運転中の極値ガストの例[Vhub=25(m/s),クラスIA,D=42(m)]を,図2に示す。

――――― [JIS C 1400-1 pdf 22] ―――――

                                                                                             19
                                                   C 1400-1 : 2017 (IEC 61400-1 : 2005,Amd.1 : 2010)
                     )
                     36
                 (m/s
                     34
                     32
                 ハブ高さにおける EOGの風速
                     30
                     28
                     26
                     24
                     22
                     20
                        0         2         4         6         8         10
                                            時間 t (s)
                                  図2−運転中の極値ガストの例
6.3.2.3  極値乱流モデル(ETM)
  極値乱流モデルは,6.3.1.2の通常風速プロファイルモデルと主方向との標準偏差が,式(19)による乱流
を用いる。
                                        Vave    Vhub
                        σ1=cIref.0072    +3      −4 +10
                                         c       c
                        ここに,c=2(m/s) (19)
6.3.2.4  極値風向変化(EDC)
  極値風向変化の大きさθeは,式(20)を用いて計算する。
                                           σ1
                          e   4 arctan                 (20)
                                               D
                                     Vhub1  1.0
                                               Λ1
                      ここに,   σ1 :  通常乱流モデルの式(11)による。
                                 θe :  ±180°の間に制限される。
                                 Λ1 :  式(5)による乱流尺度パラメータ
                                 D :  ロータ直径
  過渡的な極値風向の時間変化θ (t)は,式(21)による。
                               0                    (t<0の場合)
                                             πt
                        θ(t)         1− cos
                                5.0 θe             (0 ≦t≦Tの場合)  (21)
                                             T
                               θe                  (t>Tの場合)
  ここに,T=6秒は,極値風向変化の継続時間である。また,符号は最悪の過渡的荷重が生じるように選
択する。風向変化の過渡的状態が終了した後は,風向は変わらないものと仮定する。風速は,6.3.1.2に規
定する通常風速プロファイルモデルに従う。
  ここで,例として,乱流カテゴリA,D=42(m),zhub=30(m)におけるVhubの変化に対する極値風向
変化の大きさを,図3に示す。また,Vhub=25(m/s)における風向変化の時間変化を,図4に示す。

――――― [JIS C 1400-1 pdf 23] ―――――

20
C 1400-1 : 2017 (IEC 61400-1 : 2005,Amd.1 : 2010)
                                 200
                              ()
                               °
                                 100
                              e
                              極値風向変化
                                   0
                                 100
                                 200
                                     0    10    20    30    40
                                        風速 Vhub(m/s)
                                 図3−極値風向変化の大きさの例
                               40
                                       ()(
                                        t  )
                                           °
                               30
                           極値風向変化
                               20
                               10
                                0
                                 5          0          5         10
                                              時間 t(s)
                                図4−極値風向変化の時間変化の例
6.3.2.5  風向変化を伴う極値コヒーレントガスト(ECD)
  風向変化を伴う極値コヒーレントガストは,式(22)で表す大きさをもつ。
                        Vcg=15(m/s)  (22)
  風速の時間変化は,式(23)に定義する。
                                V(z)                        (t<0の場合)
                                                   πt
                        V(z, t)   (z)+5.0 Vcg
                                            1− cos         (0 ≦ t≦Tの場合) (23)
                                                   T
                                V(z)+Vcg                   (t>Tの場合)
  ここに,T=10(秒)は,立ち上がり時間で,風速V(z)は,6.3.1.2に規定する通常風速プロファイルモデ
ルによる。Vhub=25(m/s)における極値コヒーレントガスト中の風速の立ち上がり例を,図5に示す。

――――― [JIS C 1400-1 pdf 24] ―――――

                                                                                             21
                                                   C 1400-1 : 2017 (IEC 61400-1 : 2005,Amd.1 : 2010)
               50
                        m/ s)
               40
                     t)(
               30
                 V(z,
               20
            風速
               10
                0
                  2       0      2       4      6       8     10      12     14
                                          時間 t (s)
                        図5−極値コヒーレントガスト(ECD)の大きさの例
  風速の立ち上がりは,0°からθcgまでの風向変化θと同時に発生すると仮定し,ここにθcgは,式(24)
に定義する。
                                  180                  4 m s/)の場合]
                                                [Vhub<(
                        θcg (Vhub )
                                   720(ms/)                               (24)
                                                [4(m s/)                                     Vhub
  同時に発生する風向変化は,式(25)による。
                               0                   (t<0の場合)
                                             πt
                        θ(t)   5.0 cg1− cos      (0 ≦ t≦Tの場合) (25)
                                             T
                                  cg               (t>Tの場合)
  ここに,立ち上がり時間を,T=10(秒)とする。
  Vhubに対する風向変化の大きさθcg及びVhub=25(m/s)における時間変化に対する風向変化θ(t)を,それ
ぞれ図6及び図7に示す。
                                  200
                               )
                               °
                                  150
                              (cg
                                  100
                              風向変化
                                   50
                                    0
                                      0    10    20    30    40
                                          風速 Vhub (m/s)
                         図6−極値コヒーレントガスト(ECD)の風向変化

――――― [JIS C 1400-1 pdf 25] ―――――

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