(57)【要約】【課題】高圧充電電路、特に特別高圧充電電路に対する学習効果の高い教育用耐電圧実験装置を提供する。【解決手段】相対する一対の電極と、電極に電圧を印加するための電源とを備え、放電を通じて電極間の耐電圧実験を行うための教育用耐電圧実験装置であって、電源から一定の電圧が印加される電極間の距離を変化させるための電極間距離制御手段を備えてなる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対する一対の電極と、当該電極に電圧を印加するための電源とを備え、放電を通じて当該電極間の耐電圧実験を行うための教育用耐電圧実験装置であって、
前記電源から一定の電圧が印加される前記電極間の距離を変化させるための電極間距離制御手段を備えたことを特徴とする教育用耐電圧実験装置。
【請求項２】
前記電極間距離制御手段は、前記電極間の距離を、少なくとも、当該電極間に放電が発生しない状態における前記距離と、当該放電が発生する状態における前記距離との間で変化させることを特徴とする請求項１に記載の教育用耐電圧実験装置。
【請求項３】
前記一対の電極は、鉛直方向上下にそれぞれ配置され、
前記電極間距離制御手段は、固定された上方の前記電極に対して、下方の前記電極を昇降して、当該電極間の距離を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の教育用耐電圧実験装置。
【請求項４】
前記電極間距離制御手段は、前記下方の電極をモータ駆動によって昇降させる昇降部と、当該モータ駆動を制御するための制御部とを有することを特徴とする請求項３に記載の教育用耐電圧実験装置。
【請求項５】
前記一対の電極の少なくとも一方は着脱可能なことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の教育用耐電圧実験装置。
【請求項６】
前記着脱可能な電極は、針形状、撚線形状、球形状、及び棒形状のうち何れか１つの形状をなすことを特徴とする請求項５に記載の教育用耐電圧実験装置。
【請求項７】
前記一対の電極間において当該電極の一方側に配置するための所定の導電体及び／又は絶縁体を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の教育用耐電圧実験装置。
【請求項８】
前記所定の導電体及び／又は絶縁体は、略鉛直方向に炎を発生させるための炎発生手段であることを特徴とする請求項７に記載の教育用耐電圧実験装置。
【請求項９】
前記一対の電極間において前記炎発生手段が配置される当該電極の一方側は接地されていることを特徴とする請求項８に記載の教育用耐電圧実験装置。
【請求項１０】
相対する一対の電極に電圧を印加し、放電を通じて当該電極間の耐電圧実験を行う教育用耐電圧実験方法であって、
前記電極間に一定の電圧を印加しつつ、当該電極間の距離を変化させることを特徴とする教育用耐電圧実験方法。
【請求項１１】
前記電極間の距離を、少なくとも、当該電極間に放電が発生しない状態における前記距離から、当該放電が発生する状態における前記距離まで変化させることを特徴とする請求項１０に記載の教育用耐電圧実験方法。
【請求項１２】
前記一対の電極間において当該電極の一方側に、所定の導電体及び／又は絶縁体を配置することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の教育用耐電圧実験方法。
【請求項１３】
前記一対の電極間において当該電極の一方側に、前記所定の導電体及び／又は絶縁体として、略鉛直方向に炎を発生させることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の教育用耐電圧実験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧充電電路、特に特別高圧充電電路に対する作業者の接近限界距離等を学習するための教育用耐電圧実験装置、及び教育用耐電圧実験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば送配電施設の保守や補修等といった特別高圧の充電電路に係る作業は、多くの場合において、人間（作業者）による間接活線作業に依っている。この場合、作業者は、例えば充電電路から所謂接近限界距離以上の距離をもって退避し、感電事故を回避しなければならない。例えば、充電部に作業者が接触していなくても、当該充電部と当該作業者との間の空気絶縁が破壊されれば、閃絡放電が誘起されて感電事故が発生する虞がある。そこで、感電事故の防止には、作業者に対する安全教育及び訓練が必要となる。高圧充電電路の怖さをわかりやすく可視化するためには、人体を一方の電極に見立てて、他方の高圧電極との間の閃絡放電の模擬実験を実施するのが効果的である。
【特許文献１】特開２０００−５０４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述した閃絡放電の模擬実験を実施する際に用いられる耐電圧実験装置は、従来は、電極間の距離を一定に固定して当該電極間に印加する電圧を上昇させることにより閃絡放電を発生させるものであった。このような耐電圧実験装置では、例えば作業者が充電部に接近することにより感電に至るまでの現象を実験的に再現することができず、当該作業者の学習効果が向上しない虞がある。そして、これは、広く電力事業における業務効率の低下につながる虞がある。
【０００４】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高圧充電電路、特に特別高圧充電電路に対する学習効果の高い教育用耐電圧実験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するための発明は、相対する一対の電極と、当該電極に電圧を印加するための電源とを備え、放電を通じて当該電極間の耐電圧実験を行うための教育用耐電圧実験装置であって、前記電源から一定の電圧が印加される前記電極間の距離を変化させるための電極間距離制御手段を備えてなる。また、かかる教育用耐電圧実験装置において、前記電極間距離制御手段は、前記電極間の距離を、少なくとも、当該電極間に放電が発生しない状態における前記距離と、当該放電が発生する状態における前記距離との間で変化させることが好ましい。
【０００６】
この教育用耐電圧実験装置によれば、前記相対する一対の電極間に一定の電圧を印加した状態で、前記電極間距離制御手段によって、前記電極間距離を例えば無放電状態から放電状態まで徐々に短くしていくことができる。ここで、一方の低電位の前記電極を例えば充電電路の作業者とみなし、他方の高電位の前記電極を当該充電電路とみなせば、前記電極間距離が徐々に短くなることは、当該作業者が当該充電電路に徐々に近づくことに相当することとなる。これにより、例えば作業者は、一定の電圧下で放電が生じる所定の前記電極間距離を実感し認識することができ、よって例えば間接活線作業において充電電路から退避しなければならない距離を効果的に学ぶことができる。従って、例えば高圧充電電路に対する学習効果の高い教育用耐電圧実験装置が提供されることとなる。
【０００７】
また、かかる教育用耐電圧実験装置において、前記一対の電極は、鉛直方向上下にそれぞれ配置され、前記電極間距離制御手段は、固定された上方の前記電極に対して、下方の前記電極を昇降して、当該電極間の距離を変化させることが実際の作業の相似性から好ましい。また、かかる教育用耐電圧実験装置において、前記電極間距離制御手段は、前記下方の電極をモータ駆動によって昇降させる昇降部と、当該モータ駆動を制御するための制御部とを有することが好ましい。
【０００８】
この教育用耐電圧実験装置によれば、例えばクレーン作業を伴う間接活線作業において、特に鉛直方向上方にクレーン（昇降する下方の前記電極）を移動させる際に充電電路（固定された上方の前記電極）に対して当該クレーンが接近することにより誘発される感電事故を実験的に再現することができる。よって、例えばクレーン作業者は、充電電路からクレーンまでの安全な距離を効果的に学ぶことができる。また、前記電極間距離制御手段の前記制御部が、前記モータに対して例えば遠隔制御できるものとすれば、本発明の教育用耐電圧実験を効率的且つ安全に実施することができる。
【０００９】
また、かかる教育用耐電圧実験装置において、前記一対の電極の少なくとも一方は着脱可能であることが好ましい。また、かかる教育用耐電圧実験装置において、前記着脱可能な電極は、針形状、撚線形状、球形状、及び棒形状のうち何れか１つの形状をなしてもよい。これは、形状の違いによる放電特性を理解する試験を可能にしている。
【００１０】
この教育用耐電圧実験装置によれば、共通する前記電源に対して、前記針形状、前記撚線形状、前記球形状、又は前記棒形状といった様々な形状をなす前記電極を容易に付け替えることができる。よって、本発明の教育用耐電圧実験装置は、比較的低コストにもかかわらず、例えば前記電極の形状差に応じた高圧充電部の危険性の違いを実証する機能を有し得る。
【００１１】
また、かかる教育用耐電圧実験装置において、前記一対の電極間において当該電極の一方側に配置するための所定の導電体及び／又は絶縁体を更に備えることが好ましい。また、かかる教育用耐電圧実験装置において、前記所定の導電体及び／又は絶縁体は、略鉛直方向に炎を発生させるための炎発生手段であってもよい。また、かかる教育用耐電圧実験装置において、前記一対の電極間において前記炎発生手段が配置される当該電極の一方側は接地されていることが好ましい。
【００１２】
この教育用耐電圧実験装置によれば、例えば、前記一対の電極間において当該電極の一方側に、前記絶縁体を配置して放電の実験を実施することにより、絶縁破壊の作用を作業者に効果的に学習させることができる。また、前記一対の電極間において当該電極の一方側に前記炎発生手段により発生させた炎が、当該電極間の放電を誘起する電気誘引作用を実証することにより、例えば高圧活線下の火事が地絡の原因となり得ることを作業者に効果的に学習させることができる。ここで、前記炎発生手段が配置される前記電極が接地されていれば、前記放電の電流は当該接地された電極中を主に流れる。これにより、例えば絶縁体からなる前記炎発生手段を、前記放電の電流による絶縁破壊から保護することができる。これは、本発明の教育用耐電圧実験装置の運転コストを下げることに寄与する。
【００１３】
また、前記課題を解決するための発明は、相対する一対の電極に電圧を印加し、放電を通じて当該電極間の耐電圧実験を行う教育用耐電圧実験方法であって、前記電極間に一定の電圧を印加しつつ、当該電極間の距離を変化させてなる。また、かかる教育用耐電圧実験方法において、前記電極間の距離を、少なくとも、当該電極間に放電が発生しない状態における前記距離から、当該放電が発生する状態における前記距離まで変化させることが好ましい。また、かかる教育用耐電圧実験装置において、前記一対の電極間において当該電極の一方側に、所定の導電体及び／又は絶縁体を配置することが好ましい。また、前記一対の電極間において当該電極の一方側に、前記所定の導電体及び／又は絶縁体として、略鉛直方向に炎を発生させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
高圧充電電路に係る作業者の当該高圧充電電路に対する学習効果を、比較的低予算で向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＝＝＝特別高圧実験装置の構成＝＝＝
図１の概念図に示されるように、本実施の形態の特別高圧実験装置（教育用耐電圧実験装置）１０は、主として、高圧側電極（電極）２０及び接地側電極（電極）４０と、当該高圧側電極２０に高電圧を印加する電源装置（電源）６０と、当該接地側電極４０を鉛直方向に昇降させるジャッキ（昇降部、電極間距離制御手段）８０とから構成されている。
【００１６】
高圧側電極２０は、図１に示される保護抵抗２２の下端部に着脱可能に設けられるものであり、当該保護抵抗２２は、後述する電源装置６０の出力部に一端が接続された、線形状をなす導体２４の中央部に対して電気的に分岐するように設けられている。図１の例示においては、導体２４はその中央部が略水平方向に沿うように配置され、保護抵抗２２は略鉛直方向に沿うように設けられている。図１に例示された高圧側電極２０は、端部が針形状をなす針状電極２０ａであるが、この他に、端部が撚線形状をなす撚線状電極２０ｂ（図４）、端部が球形状をなす球状電極２０ｃ（図５）、端部が棒形状をなす棒状電極２０ｄ（図５）であってもよい。尚、本実施の形態においては、導体２４は７０ｋＶ用であり、保護抵抗２２は３０ｋΩの抵抗が３本直列接続してなるものである。
【００１７】
接地側電極４０は、図１の例示においては、後述するジャッキ８０の載置台８１に固定された金属製のアダプタ４２（図２）の上端部に対して適宜固定され、当該アダプタ４２に接続されたアース線４４を介して接地されるものである。また、同図の接地側電極４０は、端部が針形状をなす針状電極４０ａであるが、この他に、端部が球形状をなす球状電極４０ｃ（図５）、端部が棒形状をなす棒状電極４０ｄ（図５）であってもよい。また、ジャッキ８０を支持するための架台１００における、当該ジャッキ８０を載置するための載置台１０２に立設された網状電極４０ｂ（図４）であってもよい。ここで、架台１００は金属製であるものとする。
【００１８】
電源装置６０は、主として、誘導電圧調整器（ＩＶＲ）から試験用変圧器（ＴＴＲ）の１次側に入力された電圧が、当該試験用変圧器の２次側で変圧されて高圧側電極２０へ出力されるものである。ここで、電源装置６０には、当該電源装置６０を構成する回路の適宜な箇所における電圧を計測すべく、コンデンサ型計器用変圧器（ＰＤ）が設けられている。尚、本実施の形態の試験用変圧器は、１次側に４００Ｖ入力時２次側に７０ｋＶ及び１４ｋＶの電圧を出力できるようになっている。
【００１９】
ジャッキ８０は、電動モータ（Ｍ、昇降部、電極間距離制御手段）８２の回転駆動によって載置台８１を鉛直方向に昇降させるものである（図２参照）。図２に正面図が示されるように、ジャッキ８０の載置台８１は、基台８３の上方に相対して設けられており、当該載置台８１に一端部が軸支された２本の連結杆８４の他端部と、当該基台８３に一端部が軸支された２本の連結杆８４の他端部とをともに枢支するように横杆８５が架設されている。一方、載置台８１及び基台８３のそれぞれの長孔８１ａ、８３ａに遊嵌した軸棒８６を一端部に備えた２本の移動杆８７の他端部どうしを枢支するように横杆８８が架設されている。この２つの横杆８５、８８のそれぞれに穿設されたねじ孔８５ａ、８８ａには駆動用ねじ軸８９が貫通螺合され、当該駆動用ねじ軸８９の先端には電動モータ（Ｍ）８２の回転軸が連結されている。また、連結杆８４と移動杆８７との交差部は相互に回動自在に軸着されている。そこで、電動モータ（Ｍ）８２の回転軸の回転により、２つの横杆８５、８８の間隔が狭くなれば、載置台８１は鉛直方向に上昇し、広くなれば下降するようになっている。ここで、本実施の形態の電動モータ（Ｍ）８２には電源（不図示）が付設されており、当該電源と後述する操作盤（制御部、電極間距離制御手段）１１０とは、信号線８２ａ及び電力線８２ｂを介して接続されている。尚、電動モータ（Ｍ）８２を除くジャッキ８０を構成する部品は、主として金属製であるものとする。
【００２０】
また、図１に示されるように、特別高圧実験装置１０は、比較的広い屋内の床２００上に設置されており、その周囲には、実験中に人が立ち入ることを防止すべく離隔用柵２２０等が立設され、保安上接地されている。この離隔用柵に設けられた出入扉には、当該出入扉が開放している際には電源装置６０の動作が停止するようなインターロックが適宜設けられているものとする。
【００２１】
更に、図１に示されるように、電源装置６０から高圧側電極２０へ印加される電圧の制御、コンデンサ型計器用変圧器（ＰＤ）等により計測された電圧等の表示、及びジャッキ８０の昇降制御は、離隔用柵２２０によって離隔された操作盤１１０上で遠隔的に適宜行われるものとする。このために、電源装置６０も、電動モータ（Ｍ）８２の電源の場合と同様に、信号線６０ａ及び電力線６０ｂを介して操作盤１１０と接続されている。
【００２２】
＝＝＝特別高圧実験＝＝＝
前述した構成を有する特別高圧実験装置１０を用いた、高電圧充電路に係る実験例について図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
＜＜＜絶縁破壊実験＞＞＞
図３の概念図に示されるように、高圧側電極２０及び接地側電極４０としてそれぞれ針状電極２０ａ、４０ｂを用い、接地側の針状電極４０ａの先端に例えば革手袋３００等の供試物（所定の絶縁体）を被せて、最初は、高圧側電極２０と接地側電極４０とを十分に離間させた状態に保持しておく（放電が発生しない状態における距離）。次に、制御盤１１０上の適宜な操作により電源装置６０から高圧側電極２０に一定の電圧を印加する。次に、この一定の電圧を保持したままで、制御盤１１０上の適宜な操作により電動モータ（Ｍ）８２を駆動してジャッキ８０の載置台８１を上昇させ、高圧側電極２０に対して接地側電極４０を近づける。両電極２０、４０間が所定の距離（Ｌ、放電が発生する状態における距離）をなした時点で例えば閃絡放電が発生し、革手袋３００に絶縁破壊が起きる。ここで、閃絡放電は、例えば操作盤１１０上でコンデンサ型計器用変圧器（ＰＤ）の２次側の電圧の低下や作業者による両電極２０、４０間の目視等によってモニタできる。
【００２４】
この絶縁破壊実験により、作業者は、例えば通常の革手袋でスイッチギア式受電設備に対して操作を行うことは危険であり、所定の絶縁手袋を用いなければならないことをより効果的に学習できる。つまり、高圧側電極２０は、スイッチギア式受電設備における高圧充電部に相当し、接地側電極４０は作業者の手に相当する。高圧充電部の電位によっては、革手袋３００を着けた作業者の手が当該高圧充電部に触れていなくても感電事故が起きることを、作業者はより良く認識できる。尚、スイッチギア式とは、例えば、配電盤として必要な機器一式を、接地した金属箱内にコンパクトに収める方式のことである。
【００２５】
＜＜＜電気誘引実験＞＞＞
図４の概念図に示されるように、高圧側電極２０として撚線状電極２０ｂを用い、接地側電極４０として網状電極４０ｂを用いる。前述したように、この網状電極４０ｂは、金属製の架台１００の載置台１０２に直接立設されたものである。また、図４に示されるように、撚線状電極４０ｂは、略水平方向に沿って配置される。また、ジャッキ８０の載置台８１上にアルコールランプ（炎発生手段）４００を設置する。このアルコールランプ４００には、閃絡放電等によって破損しない程度に耐熱性及び高機械強度を適宜有するものを用いる。アルコールランプ４００からの炎が保護抵抗２２の真下とならないように、当該アルコールランプ４００を当該保護抵抗２２から水平方向に例えばおよそ１５０ｍｍずらして配置する。
【００２６】
最初は、撚線状電極２０ｂから網状電極４０ｂまでの固定された距離（例えばおよそ２００ｍｍ）に対して、アルコールランプ４００の略鉛直方向に発生する炎の先端から網状電極４０ｂまでの距離を十分にとり（例えばおよそ１５０ｍｍ）、放電が発生しない状態を保持しておく。次に、制御盤１１０上の適宜な操作により電源装置６０から撚線状電極２０ｂに一定の電圧を印加する。次に、この一定の電圧を保持したままで、制御盤１１０上の適宜な操作により電動モータ（Ｍ）８２を駆動してジャッキ８０の載置台８１を上昇させ、アルコールランプ４００の炎の先端を撚線状電極２０ｂに近づける。この炎と網状電極４０ｂとを組み合わせたものを接地側電極４０とみなせば、前記の工程は、高圧側電極２０（撚線状電極２０ｂ）に対して接地側電極４０を近づける工程と等価とみなせる。炎の先端と撚線状電極２０ｂとが所定の距離（Ｌ’、例えばおよそ１０ｍｍ、放電が発生する状態における距離）をなした時点で例えば閃絡放電が発生し、例えば操作盤１１０上でＰＤ２次側の電圧の低下等がモニタされる。また、作業者は、この放電を目視できる。尚、本実施の形態においては、放電電流は、接地された網状電極４０ｂ中を主として流れるため、アルコールランプ４００本体に対する絶縁破壊を防止することが可能である。これは、本実施の形態の特別高圧実験装置１００の運転コストを下げることに寄与する。
【００２７】
この電気誘引実験により、炎が両電極２０、４０間の放電を誘起することが示される。これにより、例えば高圧活線下の火事が地絡につながる虞があることを、作業者はより効果的に学習できる。
【００２８】
＜＜＜その他の実験＞＞＞
前述した２つの実験の他に、針状電極２０ａ、４０ａ（図５（ａ））、球状電極２０ｃ、４０ｃ（図５（ｂ））、棒状電極２０ｄ、４０ｄ（図５（ｃ））等をそれぞれ高圧側電極２０及び接地側電極４０に用いて特別高圧実験を実施できる。これにより、高圧充電部の形状によって接近限界距離が異なることを、作業者はより効果的に学習できる。
【００２９】
本実施の形態の特別高圧実験装置１０によれば、例えばクレーン作業を伴う間接活線作業において、特に鉛直方向上方にクレーン（接地側電極４０に相当）を移動させる際に充電電路（高圧側電極２０に相当）に対して当該クレーンが接近することにより誘発される感電事故を実験的に再現することができる。よって、例えばクレーン作業者は、充電電路とクレーンとの間のまでの接近限界距離を効果的に学ぶことができる。
【００３０】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
前述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更、改良されるとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【００３１】
前述した実施の形態において、電極間距離制御手段の昇降部として、電動モータ８２を備えたジャッキ８０を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、空気圧や油圧等によって接地側電極４０やアルコールランプ４００等を昇降させてもよい。但し、モータ駆動のジャッキ８０を用いた方が、当該電動モータ８２の回転数を制御することによって当該ジャッキ８０の昇降をより正確に制御できる。
【００３２】
また、前述した実施の形態において、炎発生手段としてアルコールランプ４００を用いたが、これに限定されるものではない。炎を略鉛直方向に発生させるものであれば、ガスバーナ等でもよい。但し、アルコールランプ４００は、ガラス等の絶縁材料からなり金属等が介在しないため、炎と網状電極４０ｂとを組み合わせた接地側電極４０に関する接近限界距離（Ｌ’、図４）をより正確に測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施の形態の特別高圧実験装置の概念図である。
【図２】本実施の形態のジャッキの正面図である。
【図３】本実施の形態の絶縁破壊実験の概念図である。
【図４】本実施の形態の電気誘導実験の概念図である。
【図５】本実施の形態の高圧側電極の正面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  特別高圧実験装置            ２０  高圧側電極
２０ａ、４０ａ  針状電極          ２０ｂ  撚線状電極
２０ｃ、４０ｃ  球状電極          ２０ｄ、４０ｄ  棒状電極
２２  保護抵抗                    ２４  導体
４０  接地側電極                  ４０ｄ  網状電極
４２  アダプタ                    ４４  アース線
６０  電源装置                    ６０ａ、８２ａ  信号線
６０ｂ、８２ｂ  電力線            ８０  ジャッキ
８１、１０２  載置台              ８１ａ、８３ａ  長孔
８２  電動モータ（Ｍ）            ８３  基台
８４  連結杆                      ８５、８８  横杆
８５ａ、８８ａ  ねじ孔            ８６  軸棒
８７  移動杆                      ８９  駆動用ねじ軸
１００  架台                      １１０  操作盤
２００  床                        ２２０  離隔用柵
３００  革手袋                    ４００  アルコールランプ
【図１】
2005189526.tif 000003
【図２】
2005189526.tif 000004
【図３】
2005189526.tif 000005
【図４】
2005189526.tif 000006
【図５】
2005189526.tif 000007