(57)【要約】【課題】  低圧巻線と特別高圧巻線との間に高低圧混触が生じた場合であっても、この他物近接事故模擬装置の操作者や模擬実験を観察している見学者等の安全を確保することができ、従来の混触防止板付き変圧器と比較して、安全性を向上させた他物近接事故模擬装置を提供するものである。【解決手段】  他物近接事故模擬装置１００は、接地された鉄心２に対して最も内側の層に巻かれている低圧巻線からなる一次巻線３、鉄心２に対して最も外側の層に巻かれている特別高圧巻線からなる二次巻線５、及び一次巻線３と二次巻線５との層間に介装される接地された混触防止板６を備える変圧器１０を用いており、変圧器１０が、一次巻線３と混触防止板６との層間に、鉄心２に対して中間層として巻かれている低圧巻線からなる三次巻線４を備え、二次巻線５及び三次巻線４が接地されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地された鉄心に対して、最も内側の層に巻かれている低圧巻線からなる一次巻線、前記鉄心に対して最も外側の層に巻かれている特別高圧巻線からなる二次巻線、及び前記一次巻線と前記二次巻線との層間に介装される接地された混触防止板を備える変圧器を用いた他物近接事故模擬装置において、
前記変圧器が、前記一次巻線と前記混触防止板との層間に、前記鉄心に対して中間層として巻かれている低圧巻線からなる三次巻線を備え、
前記二次巻線及び三次巻線が接地されていることを特徴とする他物近接事故模擬装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の他物近接事故模擬装置において、
前記一次巻線と当該一次巻線に低圧を印加する電源部との間に直列に接続され、アーク放電により前記変圧器の一次側に流れる短絡電流を所定の電流値に制限する制限抵抗を備え、
前記制限抵抗の許容電力が、前記二次巻線の許容電力より小さいことを特徴とする他物近接事故模擬装置。
【請求項３】
前記請求項１又は２に記載の他物近接事故模擬装置において、
前記三次巻線に接続される無効電力補償コンデンサーを備え、
前記無効電力補償コンデンサーが、前記変圧器の一次側に流れる短絡電流の無効電流分を相殺する進相コンデンサーであることを特徴とする他物近接事故模擬装置。
【請求項４】
前記請求項２に記載の他物接近事故模擬装置において、
前記制限抵抗に並列に接続される他物放電度数計を備え、
前記他物放電度数計が、前記制限抵抗に流れる短絡電流の電流値に基づき、アーク放電の発生を感知し、アーク放電の発生毎にアーク放電の回数を加算して記憶すると共に、アーク放電の度数を表示することを特徴とする他物近接事故模擬装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、６００ボルト以下の電圧（以下、低圧と称す）を、７０００ボルトを超える電圧（以下、特別高圧と称す）に昇圧することができる変圧器を用いた他物近接事故模擬装置に関し、特に、支持物によって空中に架け渡した実験用の電線（以下、模擬架空輸送設備と称す）を模擬的に活線にし、模擬架空輸送設備とこの模擬架空輸送設備に接近させるクレーンや樹木等（以下、他物と称す）との間にアーク放電を発生させることができる他物近接事故模擬装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所から需要家に電気を輸送する輸送設備に他物が接触する事故は、その輸送設備がアーク放電により、損傷し大地に地絡電流が流れることによる地絡事故がある。
地絡事故が発生すると、多くの需要家が長時間停電することは勿論のこと、他物近傍で作業中の一般公衆に感電の恐れがある。例えば、クレーン操作中の関係作業員又は樹木伐採中の森林作業員等が感電の恐れがある。
【０００３】
このような他物による地絡事故時の現象を再現し、アーク放電の発生を身近に観察できる模擬実験（以下、他物近接事故模擬実験と称す）を行なうことで、電気の生の迫力を体感して、他物近接事故の防止を一般公衆に啓発することや電気を取り扱う作業者における基本動作の訓練教育に利用するという試みがある。
【０００４】
この他物近接事故模擬実験に使用する装置として、実験装置の操作者や見学者の安全を確保したうえで、低圧の商用電源から特別高圧に簡易に昇圧することができる変圧器を用いた模擬実験装置の開発が望まれていた。
【０００５】
これに対して、模擬実験装置ではないが、高圧又は特別高圧と低圧電路とを結合する変圧器として、高圧側の電路より侵入する異常電圧により、電気設備の損傷、感電、火災等の恐れがないように、混触防止板付き変圧器が使用されている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】安藤  治、“混触防止板付き変圧器について”、［online］、社団法人日本電気技術者協会［平成１９年５月１０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.radionikkei.jp/denki/contents/07202/index.html＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の混触防止板付き変圧器を、特別高圧電線における事故を模擬実験するための装置（以下、他物近接事故模擬装置と称す）に適用する場合には、低圧巻線と特別高圧巻線との間に混触防止板を介装することになるが、混触防止板の接地が不十分であれば、低圧巻線と特別高圧巻線との間の絶縁破壊による混触が生じた場合に、特別高圧が低圧巻線側に波及して、遠く離れた発電所から送電された高圧を、家庭や事務所等で使用する低圧に変換する、通称、柱上変圧器と呼ばれている変圧器のＢ種接地点まで特別高圧による電流が流れることになる。このため、他物近接事故模擬装置の操作者や模擬実験を観察している見学者等の安全を阻害する恐れがあるという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、低圧巻線と特別高圧巻線との間に高低圧混触が生じた場合であっても、この他物近接事故模擬装置の操作者や模擬実験を観察している見学者等の安全を確保することができ、従来の混触防止板付き変圧器と比較して、安全性を向上させた他物近接事故模擬装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る他物近接事故模擬装置においては、接地された鉄心に対して、最も内側の層に巻かれている低圧巻線からなる一次巻線、前記鉄心に対して最も外側の層に巻かれている特別高圧巻線からなる二次巻線、及び前記一次巻線と前記二次巻線との層間に介装される接地された混触防止板を備える変圧器を用いており、前記変圧器が、前記一次巻線と前記混触防止板との層間に、前記鉄心に対して中間層として巻かれている低圧巻線からなる三次巻線を備え、前記二次巻線及び三次巻線が接地されているものである。
【０００９】
また、この発明に係る他物近接事故模擬装置においては、必要に応じて、前記一次巻線と当該一次巻線に低圧を印加する電源部との間に直列に接続され、アーク放電により前記変圧器の一次側に流れる短絡電流を所定の電流値に制限する制限抵抗を備え、前記制限抵抗の許容電力が、前記二次巻線の許容電力より小さいものである。
【００１０】
また、この発明に係る他物近接事故模擬装置においては、必要に応じて、前記三次巻線に接続される無効電力補償コンデンサーを備え、前記無効電力補償コンデンサーが、前記変圧器の一次側に流れる短絡電流の無効電流分を相殺する進相コンデンサーである。
【００１１】
また、この発明に係る他物近接事故模擬装置においては、必要に応じて、前記制限抵抗に並列に接続される他物放電度数計を備え、前記他物放電度数計が、前記制限抵抗に流れる短絡電流の電流値に基づき、アーク放電の発生を感知し、アーク放電の発生毎にアーク放電の回数を加算して記憶すると共に、アーク放電の度数を表示する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る他物近接事故模擬装置においては、接地された鉄心に対して、最も内側の層に巻かれている低圧巻線からなる一次巻線、前記鉄心に対して最も外側の層に巻かれている特別高圧巻線からなる二次巻線、及び前記一次巻線と前記二次巻線との層間に介装される接地された混触防止板を備える変圧器を用いており、前記変圧器が、前記一次巻線と前記混触防止板との層間に、前記鉄心に対して中間層として巻かれている低圧巻線からなる三次巻線を備え、前記二次巻線及び三次巻線が接地されていることにより、隣接する層間で混触が生じる場合においても、接地された三次巻線及び混触防止板が、二次側から一次側に波及する特別高圧を塞き止める防波堤の役割をそれぞれが果たし、特別高圧が一次巻線に波及することがない。
【００１３】
また、この発明に係る他物近接事故模擬装置においては、必要に応じて、前記一次巻線と当該一次巻線に低圧を印加する電源部との間に直列に接続され、アーク放電により前記変圧器の一次側に流れる短絡電流を所定の電流値に制限する制限抵抗を備え、前記制限抵抗の許容電力が、前記二次巻線の許容電力より小さいことにより、定格電流が１５Ａである家庭用１００Ｖコンセントから電力を供給する場合においても、他物近接事故模擬実験を行なうことができるうえに、他物近接事故模擬装置の短絡電流によって、二次巻線が溶断する前に、制限抵抗を発熱させることで、二次巻線の断線を防止することができる。
【００１４】
また、この発明に係る他物近接事故模擬装置においては、必要に応じて、前記三次巻線に接続される無効電力補償コンデンサーを備え、前記無効電力補償コンデンサーが、前記変圧器の一次側に流れる短絡電流の無効電流分を相殺する進相コンデンサーであることにより、ポータブル発電機等の小出力の実験電源から電力を供給する場合においても、ポータブル発電機を流れる短絡電流の無効電流分を相殺させ、一次巻線による損失を補正することで、他物近接事故模擬実験におけるアーク放電を発生させることができる。
【００１５】
また、この発明に係る他物近接事故模擬装置においては、必要に応じて、前記制限抵抗に並列に接続される他物放電度数計を備え、前記他物放電度数計が、前記制限抵抗に流れる短絡電流の電流値に基づき、アーク放電の発生を感知し、アーク放電の発生毎にアーク放電の回数を加算して記憶すると共に、アーク放電の度数を表示することにより、他物近接事故模擬実験の運用規定を設け、変圧器又は他物近接模擬装置の内部点検を定期回数等で管理して点検することで、絶縁不良や巻線の溶断等の事故を未然に防止し、操作者や見学者の更なる安全保安を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（本発明の第１の実施形態）
図１（ａ）はこの発明を実施するための第１の実施形態における他物近接事故模擬装置の概略構成を説明するための説明図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す他物近接事故模擬装置の配線状態を示す回路図、図２は図１に示す変圧器の概略構成を示す断面図である。
【００１７】
変圧器１０は、筐体１の内部に、鉄心２に対して、最も内側の層に巻かれている低圧巻線からなる一次巻線３と、中間層として巻かれている低圧巻線からなる三次巻線４と、最も外側の層に巻かれている特別高圧巻線からなる二次巻線５と、三次巻線４及び二次巻線５の層間に介装される銅板等の導電性の混触防止板６とを備えている。
【００１８】
筐体１は、図示しない模擬架空輸送設備に特別高圧を印加するための特別高圧発生端子１ａが上部に配設され、図示しない接地線を介して接地点に、三次巻線４を接続するための第１の接地端子１ｂ、並びに二次巻線５、混触防止板６及び筐体１を接続するための第２の接地端子１ｃが下部にそれぞれ配設されている。
【００１９】
鉄心２は、鉄損が少なく、飽和磁束密度及び透磁率の大きい材料が適しており、特定の方向に磁化し易い方向性鋼板を用いることが好ましく、この第１の実施形態においては、方向性珪素鋼板を用いている。また、鉄心２は筐体１を介して接地される。
【００２０】
一次巻線３、三次巻線４及び二次巻線５は、巻線として絶縁被覆を有する軟銅線を使用しており、１ボルトにつき巻数を１巻きとして設計している。
なお、この第１の実施形態においては、一次巻線３は、断面積が２ｍｍ2の電線であり、商用電源から１００ボルトの一次電圧を一次巻線３に印加するために、鉄心２に対して１００巻きで巻かれている。
【００２１】
また、三次巻線４は、断面積が２ｍｍ2の電線であり、鉄心２に対して１００巻きで巻かれている。なお、この第１の実施形態においては、一次巻線３の巻数と三次巻線４の巻数とを一致させているために、一次巻線３に印加される１００ボルトの一次電圧に対して三次巻線４には１００ボルトの三次電圧が出力されるのであるが、この三次巻線４の巻数に限られるものではない。
【００２２】
しかしながら、三次巻線４に接続することになる後述する無効電力補償コンデンサー２２として、補償用のコンデンサーのうち安価な製品である２００Ｖを耐圧とするコンデンサーを使用するためには、三次側が２００Ｖ以下の三次電圧となることが好ましく、無効電力補償コンデンサー２２の耐圧の半分以下となる１００Ｖ以下の三次電圧となることがさらに好ましい。特に、巻数の２乗に比例して巻線のインピーダンスが変化するために、一次巻線３の巻数と三次巻線４の巻数とを一致させることが、他物近接事故模擬装置１００の回路設計を容易にすることができるので好ましい。また、二次巻線５は、一方の端子を特別高圧発生端子１ａに接続し、他方の端子を第１の接地端子１ｂに接続して接地される。
【００２３】
二次巻線５は、断面積が０．０９ｍｍ2の極細電線であり、他物近接事故模擬実験に使用する特別高圧として５万ボルトを二次側に出力できるように、鉄心２に対して５万巻きで巻かれているのであるが、変圧器１０の製造コストを抑制するために、巻線を複数に分割して直列に接続し段階的に昇圧する段絶縁という方式を採用している。なお、この第１の実施形態においては、５万巻きを四分割し、１つの巻線につき１．２５万巻きで鉄心２に対して巻かれている。また、二次巻線５は混触防止板６及び筐体１と共に第２の接地端子１ｃに接続して接地される。
【００２４】
絶縁紙７は、層間を絶縁する紙状のものであり、鉄心２、一次巻線３、三次巻線４、混触防止板６及び二次巻線５の各層間に配設している。また、二次巻線５は多重に巻かれ複数の層からなるために、二次巻線５の各層間にも絶縁紙７を配設している。
【００２５】
柱上変圧器２００は、低圧側の一端子でＢ種接地工事（Ｂ種接地点２００ａ）が行なわれており、高圧配電線路に印加されている高圧（主に、６，６００ボルト）を、家庭や事務所等で使用する低圧（１００ボルト又は２００ボルト）に降圧して商用電源として供給する。
【００２６】
変圧器１０は、図示しない配線用差込接続器（差込プラグ、プラグ受け）を用いて商用電源に接続することで、商用電源から供給される１００ボルトの一次電圧を一次巻線３に印加して、二次巻線５に５万ボルトの二次電圧を出力する。
【００２７】
これにより、変圧器１０は、二次巻線５の一端子を接続した特別高圧発生端子１ａを模擬架空輸送設備に当接することで、５万ボルトの電圧を模擬架空輸送設備に印加して模擬架空輸送設備を活線にすることができる。
【００２８】
また、変圧器１０は、二次巻線５と一次巻線３との層間に、混触防止板６及び三次巻線４による層を介装させているために、隣接する層間で混触が生じた場合であっても、接地された三次巻線４及び混触防止板６が、二次側から一次側に波及する特別高圧を塞き止める防波堤の役割をそれぞれが果たし、特別高圧が一次巻線３に波及することがない二重の保護機構となっている。
【００２９】
なお、三次巻線４と一次巻線３との層間に、接地された混触防止板６を新たに追加することも可能であるが、一次巻線３と三次巻線４とが低圧（１００ボルト）同士であるために、混触を防止することとして顕著な作用効果があまり期待できないうえに、追加する混触防止板６の重量分だけ変圧器１０の重量が増加するために、二次巻線５と三次巻線４との間のみに混触防止板６を介装させることが好ましい。
【００３０】
また、変圧器１０は、一次巻線３に一次電圧を印加する前に、第１の接地端子１ｂ及び第２の接地端子１ｃを図示しない接地線を介して接地点にそれぞれ接続する。例えば、変圧器１０を屋外で使用する場合には、第１の接地端子１ｂ及び第２の接地端子１ｃに、断面積が２．６ｍｍ2以上の接地線を介して接続した接地棒を大地に打設して接地することができる。
【００３１】
ここで、接地棒が大地から抜ける等の接地点と第１の接地端子１ｂ又は第２の接地端子１ｃとの接続が不十分である場合や、三次巻線４、二次巻線５及び混触防止板６と接地点とを接続する電線並びに三次巻線４若しくは二次巻線５の巻線が断線又は損傷している場合が、希少な頻度ではあるが生じる可能性がある。特に、従来の混触防止板付き変圧器では巻線の断線又は損傷部分を確認することは容易ではなく、巻線の断線又は損傷部分を確認することなく一次巻線３に一次電圧を印加することで、断線部分に５万ボルトが掛かり、その部分から高低圧混触に移行する危険性を伴うものであった。
【００３２】
そこで、この第１の実施形態における他物近接事故模擬装置１００においては、一次巻線３に一次電圧を印加する前に、第１の接地端子１ｂと接地点とを接続した第１の接地線及び第２の接地端子１ｃと接地点とを接続した第２の接地線間に、抵抗測定レンジのテスターを接続して２０００オーム以下を確認し、接地点の接続を点検することができる。
【００３３】
つぎに、変圧器１０の二次電圧を５万ボルトに設定した理由を説明する。
放電は、絶縁物を挟持する二つの電極間に高電圧を掛けた場合に、電流が流れる現象であり、特に、アーク放電は、弧状の強い光と高熱を発し、気体中における放電としては最も電流密度が大きく、電圧降下が少ない現象である。
このアーク放電を模擬的に発生させるためには、二つの電極間の間隔に対して、１ｍｍあたり１０００ボルトの電圧を掛けることで、気体放電を発生させることができる。
【００３４】
すなわち、一方の電極となる５万ボルトを印加した模擬架空輸送設備に、絶縁物である空気を介して、他方の電極となる他物を模擬架空輸送設備に遠方から徐々に近づけると、模擬架空輸送設備と他物との間隔が５ｃｍに到達して、初めて、模擬架空輸送設備と他物との間に、アーク放電が発生することになる。そして、アーク放電が発生し始めると、模擬架空輸送設備と他物との間の空気はイオン化されて絶縁物ではなくなり、制限抵抗により電圧が低下してもアーク放電が持続することになる。
【００３５】
同様に、模擬架空輸送設備に２万ボルトを印加した場合であれば、模擬架空輸送設備と他物との間隔が２ｃｍに到達して、初めて、模擬架空輸送設備と他物との間に、アーク放電が発生することになる。また、模擬架空輸送設備に１０万ボルトを印加した場合であれば、模擬架空輸送設備と他物との間隔が１０ｃｍに到達すると、模擬架空輸送設備と他物との間に、アーク放電が発生することになる。
【００３６】
そこで、この第１の実施形態においては、他物近接事故模擬実験の見学者が、アーク放電を視認でき、迫力のあるアーク放電の発生を体験することができる間隔として５ｃｍを選択したために、５万ボルトの二次電圧を模擬架空輸送設備に印加するように、変圧器１０の二次電圧を５万ボルトに設定した。
【００３７】
なお、模擬架空輸送設備と他物との間にアーク放電を発生させることができるのであれば、二次電圧は５万ボルトに限られるものではなく、他物近接事故模擬実験を行なう現場の状況に応じて適宜設定することが好ましい。
【００３８】
（本発明の第２の実施形態）
図３はこの発明を実施するための第２の実施形態における他物近接事故模擬装置の配線状態を示す回路図である。図３において、図１及び図２と同じ符号は、同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。
この第２の実施形態においては、他物近接事故模擬装置１００として、一次巻線３と商用電源との間に制限抵抗２１を直列に接続させるところのみが第１の実施形態と異なるところであり、後述する制限抵抗２１による作用効果以外は、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００３９】
この第２の実施形態においては、他物近接事故模擬装置１００に商用電源から電力を供給する場合に、図示しない配線用差込接続器のプラグ受けとして、一般的な家庭用１００Ｖコンセント（JIS C 8303 ２極コンセント １５Ａ１２５Ｖ）から電力を供給する。
【００４０】
この場合に、前述したように、第１の実施形態における他物近接事故模擬装置１００が変圧器１０のみの構成であれば、模擬架空輸送設備と他物との間にアーク放電が発生して地絡電流が流れた場合には、一次巻線３を回路素子とする一次回路に、ベクトル表現で５２．３−ｊ２３．４［Ａ］、極座標表現で、５７．３∠２４．１の短絡電流が流れることになる。
【００４１】
このように、５７．３Ａの短絡電流が一次回路に流れる場合には、定格電流が１５Ａである家庭用１００Ｖコンセントでは、他物近接事故模擬装置１００を使用して他物近接事故模擬実験を行なうことができない。
【００４２】
そこで、この第２の実施形態においては、一次巻線３と商用電源との間に制限抵抗２１を直列に接続することで、一次回路に流れる短絡電流を所定の電流値に制限して、家庭用１００Ｖコンセントから電力を供給する場合であっても、他物近接事故模擬装置１００が使用することができる構成とした。
【００４３】
制限抵抗２１は、他物近接事故模擬装置１００の回路構成における抵抗成分やリアクタンス成分のインピーダンス、一次回路に流れる短絡電流、変圧器１０の特性や回路定数、アーク放電箇所と他物を介した接地点との間のアーク抵抗３００、及びアーク放電に必要な二次電圧を得るための一次電圧等を考慮したうえで、算出するものである。
【００４４】
なお、この第２の実施形態においては、制限抵抗２１として２．５Ωの抵抗を使用することにより、一次回路に流れる短絡電流を、ベクトル表現で２３．７−ｊ４．１［Ａ］、極座標表現で、２４．１∠９．９に制限することができた。これにより、家庭用１００Ｖコンセントの定格電流の二倍以下に一次回路に流れる短絡電流を制限することができ、他物近接事故模擬実験におけるアーク放電の放電時間（通電時間１秒）内であれば、家庭用１００Ｖコンセントから電力を供給する場合であっても、他物近接事故模擬装置１００を使用することができる。
【００４５】
特に、二次巻線５の許容電力より小さい許容電力の制限抵抗２１を選定することで、他物近接事故模擬装置１００の短絡電流によって、二次巻線５が溶断する前に、制限抵抗２１を発熱させることで、二次巻線の断線を防止することができる。
なお、この第２の実施形態においては、二次巻線５として、断面積が０．０９ｍｍ2の極細電線を使用し、その許容電力が１０００Ｗであるために、許容電力が２５０Ｗの制限抵抗２１を使用することで、二次巻線５に対する短絡電流保護の対策を行なうことができる。
【００４６】
（本発明の第３の実施形態）
図４はこの発明を実施するための第３の実施形態における他物近接事故模擬装置の配線状態を示す回路図である。図４において、図１乃至図３と同じ符号は、同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。
この第３の実施形態においては、他物近接事故模擬装置１００として、三次巻線４に無効電力補償コンデンサー２２を接続し三次回路とするところのみが第２の実施形態と異なるところであり、後述する無効電力補償コンデンサー２２による作用効果以外は、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００４７】
この第３の実施形態においては、他物近接事故模擬装置１００に、ポータブル発電機４００等の小出力の実験電源から電力を供給する場合を考える。
前述した第２の実施形態における他物近接事故模擬装置１００の構成であれば、負荷電力が２３７０［Ｗ］であるために、ポータブル発電機４００として、例えば、６５０［Ｗ］の電力を発生させるポータブル発電機（０．２５４Ωの内部抵抗４００ａ，５．１３７Ωの内部リアクタンス４００ｂ）を使用すると、他物近接事故模擬実験におけるアーク放電を発生させることができない。
【００４８】
そこで、この第３の実施形態においては、三次巻線４に無効電力補償コンデンサー２２を接続し三次回路とすることで、一次回路を流れる短絡電流の無効電流分を相殺させ、一次巻線３による損失を補正することで、他物近接事故模擬実験におけるアーク放電を発生させることができる。
【００４９】
無効電力補償コンデンサー２２は、一次回路に流れる短絡電流（この第３の実施形態においては、ベクトル表現で８．３−ｊ１１．０［Ａ］、極座標表現で１３．８∠５３．０）のうち、無効電流（この第３の実施形態においては、−ｊ１１．０［Ａ］）を相殺する進相コンデンサーである。
【００５０】
この無効電力補償により、電力を６５０［Ｗ］とするポータブル発電機における２１０％の負荷電力にあたる１３８０［ＶＡ］が必要であるポータブル発電機を用いた場合であっても、１２７％程度の過負荷で他物近接事故模擬実験におけるアーク放電を発生させることができる。
【００５１】
（本発明の第４の実施形態）
図５はこの発明を実施するための第４の実施形態における他物近接事故模擬装置の配線状態を示す回路図である。図５において、図１乃至図４と同じ符号は、同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。
この第４の実施形態においては、他物近接事故模擬装置１００に、他物近接検出器１２ａ及び他物放電度数計２４をさらに備えるところのみが第３の実施形態と異なるところであり、後述する他物近接検出器１２ａ及び他物放電度数計２４による作用効果以外は、第１の実施形態乃至第３の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００５２】
他物近接検出器１２ａは、一次回路において一次巻線３と並列に接続しており、模擬架空輸送設備に他物が近づき、模擬架空輸送設備と他物との間にアーク放電が発生したことを感知して、後述する他物近接検出装置２３によって、アーク放電の開始から所定の時間後に、一次巻線３に対して入力電圧の印加を停止する。
【００５３】
なお、この第４の実施形態においては、アーク放電の開始から停止するまでの所定の時間を、アーク放電に迫力を与えるためのある程度の長い時間を確保すること及び模擬架空輸送設備や巻線を溶断させないためのある程度の短い時間を確保することを比較衡量して、１秒間に設定したのであるが、この時間に限られるものではなく、他物近接事故模擬装置１００の操作者が適宜設定してもよい。
【００５４】
他物放電度数計２４は、一次回路において制限抵抗２１と並列に接続しており、模擬架空輸送設備に他物が近づき、模擬架空輸送設備と他物との間にアーク放電が発生すると、制限抵抗２１に電流が流れる。そして、その端子電圧が発生することで、この制限抵抗２１と並列に接続している他物放電度数計２４が感知して、アーク放電の発生毎にアーク放電の回数を加算して記憶し、アーク放電の度数を表示する。なお、他物放電度数計２４として、例えば、オムロン株式会社製の「小型トータルカウンタ  形Ｈ７ＥＣ−ＮＦＶ」を使用することができる。
【００５５】
ここで、絶縁物耐圧試験器として一般的に使用されている変圧器は、定格電流の１％以下で使用している。このような変圧器と比較して、他物近接事故模擬装置１００の変圧器１０は、定格電流の２４０％の電流が流れる模擬的にアーク放電を発生させる異常な用途で使用しているために、巻線の劣化が著しくなることが考えられる。
【００５６】
そこで、この第４の実施形態においては、他物近接事故模擬装置１００に、他物放電度数計２４を配設することにより、他物近接事故模擬装置１００の運用開始から現時点までのアーク放電の度数を把握するができ、変圧器１０の巻線における耐久強度の管理を容易に行なうことができる。
【００５７】
例えば、他物近接事故模擬装置１００の運用規則として、１日の実験回数を最高４５０回と定めることや、アーク放電の発生が総計２０００回又は他物近接事故模擬装置１００の使用年数が３年のうちのいずれか早く到達した時点で、他物近接事故模擬装置１００の内部点検を行なうことを義務付けてもよい。
これにより、変圧器１０の巻線における損傷部分を早期に発見することができ、変圧器１０の巻線における溶断を未然に防ぐことができる。
【００５８】
なお、この第４の実施形態においては、変圧器１０の特別高圧発生端子１ａの上部に配設した、３０ｃｍ程度の円筒状の絶縁材に風車式検電器を取付けてもよい。この風車式検電器は、変圧器１０の二次側に５万ボルトの特別高圧が発生したことによる、変圧器１０の周囲の静電容量分圧に起因して、静電誘導電圧を検知して、風車を回転させる。これにより、変圧器１０の特別高圧発生端子１ａに５万ボルトの特別高圧が印加したことを、目視で他物近接事故模擬装置１００の操作者や見学者が確認することができ、他物近接事故模擬実験における更なる安全を図ることができる。
【実施例１】
【００５９】
以下、前述した第４の実施形態における他物近接事故模擬装置の具体的な回路配置について説明する。図６はこの実施例における他物近接事故模擬装置の配線状態を示す回路図、図７は図６に示す他物事故模擬装置の制御装置に配設したリミットスイッチの作用効果を説明するための説明図である。図６及び図７において、図１乃至図５と同じ符号は、同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。
【００６０】
他物近接事故模擬装置１００は、変圧器１０の一次巻線３及び三次巻線４にそれぞれ接続されたコネクターと制御装置２０の出力側に配設された２つのコネクターとをコネクターケーブルを介して接続し、制御装置２０の入力側のコネクターを介して電源コードを使用して、商用電源又はポータブル発電機４００等の小出力の実験電源（以下、商用電源及び実験電源を総称して、電源部と称す）に接続する構成としている。
【００６１】
制御装置２０は、出力側のコネクターのうち、三次巻線４に連結するコネクター側に、コンデンサースイッチ２５を介して無効電力補償コンデンサー２２を接続しており、コンデンサースイッチ２５によって、三次巻線４と無効電力補償コンデンサー２２との接続状態を切り替える。
【００６２】
コンデンサースイッチ２５の開閉は、第１の実施形態及び第２の実施形態に示したように、他物近接事故模擬装置１００に、商用電源から電力を供給する場合には、無効電力補償コンデンサー２２を変圧器１０の三次側に配設する必要がないために、コンデンサースイッチ２５によって、無効電力補償コンデンサー２２と三次巻線４とを非接続の状態とする。また、第３の実施形態に示したように、他物近接事故模擬装置１００に、実験電源から電力を供給する場合は、無効電力補償コンデンサー２２を変圧器１０の三次側に配設する必要があり、コンデンサースイッチ２５によって、無効電力補償コンデンサー２２と三次巻線４とを接続の状態とする。
【００６３】
なお、無効電力補償コンデンサー２２と三次巻線４とが接続している状態で無効電力補償コンデンサー２２に蓄えられる電荷を、無効電力補償コンデンサー２２と三次巻線４とを非接続にした際に放電するための放電用抵抗２６を配設している。
【００６４】
制御装置２０は、配設されたコネクターのうち、一次巻線３に連結するコネクターと電源部に連結するコネクターとの間に、ブレーカー２７を直列に接続し、赤色回転灯用コンセント２８及びバリスタ２９を並列に接続し、図７においては、リミットスイッチ３０を直列に接続しているが、ブレーカー２７、赤色回転灯用コンセント２８、バリスタ２９及びリミットスイッチ３０は必要に応じて、適宜配設すればよい。
【００６５】
他物近接検出装置２３は、ＡＣ／ＤＣコンバーター１１、対をなす他物近接検出器１２ａ及び自動復帰するブレーク接点１２ｂ、対をなす他物近接除去タイマー１３ａ及び限時動作瞬時復帰のブレーク接点１３ｂ、並びに、対をなす不足電圧引外し装置１４ａ及び遮断器１４ｂから構成される。
ＡＣ／ＤＣコンバーター１１は、電源部から印加される交流電圧を直流電圧に変換し、他物近接除去タイマー１３ａ及び不足電圧引外し装置１４ａに供給する。
【００６６】
他物近接検出器１２ａは、模擬架空輸送設備と他物との間にアーク放電が発生し地絡電流によって、一次回路に流れる短絡電流を検知して、自動復帰するブレーク接点１２ｂを電磁作用によって開放する。なお、他物近接検出器１２ａとして、例えば、オムロン株式会社製の「ミニパワーリレー  形ＭＹ２Ｎ  定格電圧ＡＣ１００Ｖ」を使用することができる。
【００６７】
他物近接除去タイマー１３ａは、自動復帰するブレーク接点１２ｂが開放され、電圧が印加されないことにより、タイムスイッチが作動して、例えば、１秒後に、限時動作瞬時復帰のブレーク接点１３ｂを電磁作用によって開放する。なお、他物近接除去タイマー１３ａとして、例えば、オムロン株式会社製の「ソリッドステート・タイマ  形Ｈ３ＣＲ電源電圧ＤＣ２４Ｖ」を使用することができる。
不足電圧引外し装置１４ａは、限時動作瞬時復帰のブレーク接点１３ｂが開放され、電圧が印加されないことにより、遮断器１４ｂによって電源部から一次巻線３に対する電圧の印加を遮断する。なお、遮断器１４ｂとして、例えば、三菱電機株式会社製の「ノーヒューズ遮断器  ＮＦ−３２−ＳＷ  定格電流１５Ａ」を使用することができる。
【００６８】
このような構成により、他物近接検出装置２３は、模擬架空輸送設備に他物が近づき、模擬架空輸送設備と他物との間にアーク放電が発生したことを感知して、アーク放電の開始から所定の時間後に、一次巻線３に対して入力電圧の印加を停止することができる。
【００６９】
なお、この実施例においては、図７に示すように、他物近接事故模擬装置１００の操作者（関係者）以外の者が模擬架空輸送設備や変圧器１０に近づかないように、所定の距離を置いて少なくとも模擬架空輸送設備及び変圧器１０を包囲する、出入口を備えた安全保護柵や壁等によって仕切られた区画３１を配設することが好ましい。
【００７０】
この場合に、区画３１の出入口となるドア３１ａには、ドア３１ａの開閉に対応して、制御装置２０の一次回路を開閉する扉スイッチ用のリミットスイッチ３０を配設する。これにより、リミットスイッチ３０は、ドア３１ａが開放されると、制御装置２０の一次回路を開放して、一次回路を無電圧状態にすることで、模擬架空輸送設備及び変圧器１０を包囲する区画３１内に侵入した者の安全を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】（ａ）はこの発明を実施するための第１の実施形態における他物近接事故模擬装置の概略構成を説明するための説明図、（ｂ）は（ａ）に示す他物近接事故模擬装置の配線状態を示す回路図である。
【図２】図１に示す変圧器の概略構成を示す断面図である。
【図３】この発明を実施するための第２の実施形態における他物近接事故模擬装置の配線状態を示す回路図である。
【図４】この発明を実施するための第３の実施形態における他物近接事故模擬装置の配線状態を示す回路図である。である。
【図５】この発明を実施するための第４の実施形態における他物近接事故模擬装置の配線状態を示す回路図である。図５において、図１乃至図４と同じ符号は、同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。
【図６】この実施例における他物近接事故模擬装置の配線状態を示す回路図である。
【図７】図６に示す他物事故模擬装置の制御装置に配設したリミットスイッチの作用効果を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１      筐体
１ａ    特別高圧発生端子
１ｂ    第１の接地端子
１ｃ    第２の接地端子
２      鉄心
３      一次巻線
４      三次巻線
５      二次巻線
６      混触防止板
７      絶縁紙
１０    変圧器
１１    ＡＣ／ＤＣコンバーター
１２ａ  他物近接検出器
１２ｂ  自動復帰するブレーク接点
１３ａ  他物近接除去タイマー
１３ｂ  限時動作瞬時復帰のブレーク接点
１４ａ  不足電圧引外し装置
１４ｂ  遮断器
２０    制御装置
２１    制限抵抗
２２    無効電力補償コンデンサー
２３    他物近接検出装置
２４    他物放電度数計
２５    コンデンサースイッチ
２６    放電用抵抗
２７    ブレーカー
２８    赤色回転灯用コンセント
２９    バリスタ
３０    リミットスイッチ
３１    区画
３１ａ  ドア
１００    他物近接事故模擬装置
２００    柱上変圧器
２００ａ  Ｂ種接地点
３００    アーク抵抗
４００    ポータブル発電機
４００ａ  内部抵抗
４００ｂ  内部リアクタンス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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