トピックス

国際標準化に対応した
高電圧・大電力試験の最新動向～試験所の有効活用により、国際標準への適合を目指す～
東京大学
金沢大学
株式会社 日立製作所

1．まえがき

石井勝
◇2
田中 康規
◇3
木田 順三
◇1

べく取り組んでいる活動について紹介する。なお、本稿
では、いわゆる短絡試験の場合は、試験時に大電流と高世界的な課題である地球環境問題について、さまざま電圧を扱うので大電力試験（High Power Test）と表な国・地域・分野にて対策への取り組みがなされており、記し、測定の場合は、計測する物理量である高電圧大電

電力・エネルギー事業分野は、持続可能な社会の実現流と表記する。

を目指す全世界的な活動において根幹をなす重要な要素の一つといえる。地球温暖化防止を目的としたカーボンニュートラルを目指すグリーン成長戦略にのっとり、脱2．規格動向、国際標準化炭素化への対応も求められる等、従前からは電機業界を高電圧・大電力試験に関する規格は、国際的には IEC取り巻く環境が大きく変化している。このようなグロー

技術委員会 TC42「高電圧大電流試験技術」にて制定、バルな動向においては、各国が相互に協調した取組みが改訂が行われている。最近では、IEC60060-1、-2「高必要となり、国際標準への対応の重要性が増してきてい電圧試験技術（一般定義および試験要求事項、測定シスる。

テム）」や IEC62475「大電流試験技術（試験電流およこのような業界の状況の中、一般社団法人 日本電び測定システムの定義および要求事項）」等の主要規格機工業会（JEMA）における国際標準への対応の取組の改訂作業も開始されており、数年後の改訂版の発刊をみの一環として、日本高電圧・インパルス試験所委員目指している。国内では、TC42 に対応する「高電圧試会（JHILL：Japan High-voltage Impulse testing

験法標準化委員会」が電気学会に設置されており、IEC

Laboratory Liaison） と日本短絡試験委員会（JSTC：への仕様提案や電気規格調査会標準規格である JEC

Japan Short Circuit Testing Committee） を組織（Japanese Electrotechnical Committee）規格の制し、電力用機器の高電圧・大電力試験に関わる標準化・定、改正に取り組んでいる。

（1）

（2）

適合性評価活動に取り組んできた。変圧器や開閉装置な最近の主要な動向として、JEC の各機器に共通する高どをはじめとした各種電力用機器の性能、信頼性を検証

電圧・大電力試験に関する水平規格である JEC-0201、する高電圧・大電力試験が国際標準に適合するための調-0202 および -213 等が、前述の IEC 規格との整合を査、検討、提案を実施している。性能検証や形式試験が考慮した規格に移行されることが決定し、新規格（JEC-国際標準に適合していると、その結果や試験報告書は国0203、-0204）として発刊される予定となったことがあ内のみならず、国外の多くの国でも受け入れ可能となるる（3）。特に重要な改正事項は、国際標準化への対応も考利点がある。

慮し、高電圧大電流測定システムに対して、適切な計量

本稿では、国際標準化に対応した高電圧・大電力試験の国家標準とトレーサブルな校正や、性能評価試験の実に関する最近の国内外の標準化動向と、それに対応する施項目・頻度と、測定の不確かさ評価の要求が規定され

◇1
◇2
◇3

東京大学名誉教授
金沢大学 理工研究域 電子情報通信学系 教授
株式会社 日立製作所 パワーグリッドビジネスユニット

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電 機 2023・1 月号

日立事業所

高電圧大電力試験所

たことである。これらの高電圧・大電力試験に関する規格は、変圧器や開閉装置などの各種電力用機器の規格か高電圧測定システム

高電圧電源印加らは試験方法を規定する共通規格として引用されること分圧器が多い。さらには JEC-0201、-0202 は JEM 等の JEC以外の規格から引用され、JIS から参考文献や関連規格として参照されている場合もあり、今回の規格改正に伴い国際標準への対応が必要となる範囲が広いと考えられる。
規格に関する国際標準化活動は、変圧器、開閉装置お制御室・測定規定の高電圧測定器

供試機器

図1

制御装置

ケーブル

高電圧試験の基本的な構成（4）よび避雷器、またはそれらに共通する水平規格を例にし試験所の技術能力やマネジメントシステムを客観的た場合、表に示す体制で対応されている。IEC 等の国際に評価し、規格への適合性を判定する方法として試験規格で規定された仕様を国内規格に適用するだけではな

所認定制度がある。高電圧・大電力試験分野でも試験く、国内での標準的な仕様や技術的な知見を国際標準と所認定制度が活用されており、JHILL、JSTC に参画して提案し、採用されるための活動も重要である。各機している各試験所も、認定機関の審査を受けて、ISO/器規格においても、国際規格への仕様提案、反映も含め

IEC17025「試験所および校正機関の能力に関する一般て国際標準化対応が進められ、わが国の国際競争力やプ（6）要求事項」に基づいて認定を取得している（5）。これら

レゼンスの維持向上への取組みが継続的に実施されていの認定を取得した試験所は、その能力や品質が第三者のる。

視点で評価されていることはもちろん、試験および試験表

規格に対応している委員会
電気学会の担当委員会結果である報告書が国際的にも通用する互換性のあることが確認されている。これらの試験所は、国内規格に準対象IEC電力用変圧器

TC14電力用変圧器標準化（兼 IEC TC14 国内）拠した試験も実施可能であり、その実施能力や品質はグ

高圧開閉装置及び制御装置

TC17SC17A
SC17C開閉装置標準化（兼 IEC TC17 国内）
IEC TC17/SC17A 国内
IEC SC17C 国内

ローバル水準を満足していると考えられる。また、メー

避雷器

TC37

避雷器標準化（兼 IEC TC37 国内）

高電圧・大電流試験技術

TC42

高電圧試験方法標準化（兼 IEC TC42 国内）カに属した試験所が多いが、外部からの試験依頼にも、各所の設備能力に応じて高電圧・大電力試験や測定システムの比較試験等が実施可能である。
試験所が有する試験能力の妥当性を評価する方法として、試験所間で試験結果を比較する技能試験があり、そ3．試験能力、品質の適合性の要求事項が ISO/IEC17043「適合性評価―技能試
験に対する一般要求事項」に規定されている。高電圧試試験の実施例として、高電圧試験の一般的な構成例を験の場合、JHILL が運営している技能試験のプログラ

図 1 に示す。同じ試験品に対して同じ試験仕様で試験をムを活用することができる（4）。試験内容は、図 2 に示実施した場合、同じ試験結果が再現するべきであり、試すような気中ギャップの放電特性を測定するものである。

験所等の実施機関が異なっても同じ結果が得られる再現

JHILL は技能試験提供者の認定は取得していないが、高性が重要である。もし試験ごとに異なる結果が出る場合、電圧試験分野の試験所を認定している国内の認定機関で試験品の性能や品質の保証が困難になる。この試験再現ある公益財団法人 日本適合性認定協会（JAB：Japan性を実現するためには、各試験所が試験を実施する能力Accreditation Board）から、高電圧分野の試験所とやその品質が一定レベル以上であることが重要となり、して認定を取得するためには JHILL が開催する技能試標準化活動における重要なポイントといえる。試験の能験に参加することが要求されている。

力や品質に関する要求事項は、試験方法あるいは試験対

この技能試験は隔年で実施されており、各回で指定さ象である機器や製品の規格に記述されており、試験所はれる試験が実施可能であれば、認定された試験所でなくこの要求事項を満足するように試験を実施する。とも各社各機関からの参加も可能である。参加機関で同［トピックス］ 33

トピックス

一条件の試験を実施し、各機関から提出された結果を匿名化した上で統計的にデータ処理して、試験結果の分布4．計測システムの同等性を評価する。参加機関には全体の結果の分布における自高電圧・大電力試験では、図 3 に示すような高電圧、機関の結果が分かる報告書が提出されるので、自機関の大電流を発生させる電源装置で発生させた電圧、電流を、試験結果の全体に対する偏差や妥当性が定量的に比較評分圧器や分流器などを使用して測定する。試験の再現性価でき、参加機関の試験技能の改善に活用できる。

を担保するためには、測定結果は、同じ測定を実施した場合には同じデータが得られるべきであり、試験を実施

高電圧電源・高電圧測定システムとの接続線絶縁物

高電圧電源・高電圧測定システムとの接続線

電界緩和シールド

角棒（鉄または真鍮）
スパークオーバ

供試気中ギャップ長絶縁物
電界緩和シールド

角棒（鉄または真鍮）

スパークオーバ

する試験機関が異なっていても同様に、同じデータが得

供試気中ギャップ長
角棒（鉄または真鍮）、接地接地板（銅、アルミ）

図2

JHILL 技能試験の供試ギャップ形態（4）られるべきである。このような計測システムの同等性を実現するためには、国や地域が異なる試験所であっても、同等の測定結果が得られて測定データの再現性があることを評価し、検証された計測システムが使用されている必要がある。試験結果、測定結果が国際的にも通用するためには、上記のような計測システムの国際的な同等性が重要であり、高電圧・大電力試験においても要求される事項である。

高電圧・大電力試験を実施する場合、当然のことではあるが、各種関連規格の要求事項に適合した試験を実施する必要がある。しかし、評価対象である試験品およびそれらへの試験仕様が多種多様であることや、各機関が使用している試験設備ごとの特性や仕様に違いがあることから、試験の再現性を確保するために、規格の要求事項や試験の実施方法を正しく理解して、適切な方法で試験を実施する必要がある。そのための取組みの一つに、大電力試験では、世界各地の大電力試験所が参画して技術的な議論や情報交換を行っている国際短絡試験協会（STL：Short-circuit Testing Liaison）の活動がある（7）。2022 年時点で 12 カ国 41 試験所がメンバとして参画している。STL では短絡試験などの IEC 規格の解釈を通じて、規格の課題とその対応策を議論し、適切な規格の解釈に基づく国際的な共通理解の形成に取り組んでいる。STL 内には規格ごとに専門の作業会を構成して議論されており、その検討内容は、次の規格改訂

図3

高電圧大電流測定システムの構成例（8）の参考にもなっている。また、試験方法や試験結果の妥計測システムの同等性を確認し、評価する方法とし当性についても議論しており、事実上、大電力試験技術て、測定の国際的な比較試験や巡回試験への参加、国の国際標準化について議論する場になっている。JSTC

際相互承認を受けている校正機関を利用した校正の実施は日本からのメンバとして STL の活動に参画しており、がある。高電圧測定の比較試験として、欧州国家計量標

JSTC に参画している学識経験者や各試験所が日本から準研究所協会（EURAMET：European Associationの意見を提案して、国際標準への反映にもつなげている。

of National Metrology Institutes）が主催するイン34

電 機 2023・1 月号

パルス電圧測定の国際比較試験があり、最近では 13 カに、JHILL で管理している雷インパルス電圧測定システ

国が参加して 2017 年から実施された（9）。日本からは国ムを用いて測定した。この測定システムは国内のインパ立研究開発法人 産業技術研究所計量標準総合センター

ルス高電圧校正サービスにおいて参照標準としても使用（NMIJ：National Metrology Institute of Japan）

されている計測システムである（10）。評価結果は、全参に承認をいただいて JHILL が参加した。国際比較試験

加機関が測定を要求される優先試験ケースにおいて、他の幹事国から比較試験用の参照測定システムが参加各国の参加機関の標準測定システムとの互換性があることがに巡回され、参加機関は、この参照測定システムと機関確認され、良好であった。

が管理している標準測定システムとの比較試験を規定の大電流測定の比較試験として、STL がおおむね 5 年条件で実施する。参加機関は測定データを幹事国に提出ごとに開催している分流器の巡回試験がある（12）。このし、全機関のデータを統計的に処理して測定値の偏差を巡回試験では、図 5 に示すように、STL で維持管理し求め、互換性が評価される。日本からは図 4 に示すようている校正された参照用の分流器が世界各地の各参加試
験所に巡回され、参加機関がそれぞれで比較校正試験

Load capacitor

IG

Voltage injection line

Connecting lead
Connecting leadを実施する。大電流測定用の分流器は、校正機関で校正すると、校正機関の設備容量などの制約のため、分流器の定格電流よりも一桁程度ほど小さい電流での校正しかできない場合がある。一方、この巡回試験では、参照用の大電流用分流器を基準とした、実際の大電流試験で測定する電流値相当での比較校正ができる実用的な試験となっている。校正試験の条件は、各参加試験所が必要

Referencevoltage divider

図4とする校正をそれぞれで実施する方式であるが、JSTC

Insulatedpedestal

Transfer voltage divider

がアジア、北米地域の試験所のデータを取りまとめ、校正結果が比較評価されている（13）。その結果、校正結果比較試験の実施状況（11）のばらつきは十分に小さく、参加試験所の大電流測定に

図5STL シャント巡回試験（12）［トピックス］ 35

トピックスは同等性があると判断できた。この巡回試験には、国内国際標準化に対応した高電圧・大電力試験については、からは JSTC に参画している試験所が参加していたが、本稿にて紹介したとおり、JHILL、JSTC に参画していJSTC に参画していない機関の参加も可能である。巡回る各試験所が提供しているサービスを活用することで実試験への参加希望がある場合は JSTC へ問い合わせいた施可能である。また、自機関で試験を実施する場合は、だきたい。

日本電気計器検定所（JEMIC）などの校正機関から提測定の確からしさを担保するためには、校正した測定供されている校正サービスを利用して測定システムを校器を使用して測定することが不可欠である。ひとことで正する方法もある。これらの試験所、校正機関は ISO/校正と言っても、その内容には幾つか種類があるため、

IEC 17025 の要求事項に適合した認定を取得しており、測定データを国際的にも通用するデータにするためには、国際標準に対応した試験報告書、校正証明書が発行可能

国際的に通用する仕様で校正を実施する必要がある。具であり、国内市場はもとより、グローバル市場にも通用体的には、国家標準へのトレーサビリティが確立され、する試験結果として活用できる。

国際的な相互承認を受けている校正サービスを活用するのが良い（8）。近年、高電圧大電流測定の分野でも、国内で国際試験所認定協会機構（ILAC：InternationalLaboratory Accreditation Cooperation）の相互承認協定（MRA：Mutual Recognition Arrangement）の認定を受けた校正サービスが利用できるように整備されている。校正事業者や校正サービスが計量法校正事
業者登録制度 JCSS の認定を受けていると、その校正が計量法に基づく計量トレーサビリティ制度を満足している証明にもなる。このような校正サービスを活用すると、測定のスケールファクタや不確かさの根拠が明確になるとともに、校正証明書は各国でも通用し、また、前述した改正 JEC での要求事項も満足する。

5．結 言
社会のグローバル化が急速に進んでいる昨今、国内の市場や業界へのグローバル市場からの影響は大きく、その動向を注視して国際標準化への対応を計画的に進めることの重要性が今後も高まっていくと考えられる。国際標準化に対応することの利点として、機器製品のユーザ側からは、検討、選択、採用できる機種やメーカの範囲が広がり、より合理的な設備の調達、導入が可能になることが挙げられる。メーカ側からは、製品として対応せねばならない仕様を整理、統合できるので、製品の製造や開発のリソースを集中することができる。また、対象とする顧客の範囲がグローバルに拡大し展開可能となる。

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電 機 2023・1 月号〈参考文献〉（1） 日本高電圧・インパルス試験所委員会 JHILL ホームページ：http://jema-net.or.jp/Japanese/standard/jhill/（2022/12）（2） 日本短絡試験委員会 JSTC ホームページ：http://jema-net.or.jp/Japanese/standard/jstc/（2022/12）（3） 日野悦弘、山田慎、松本詠治、鈴木洋典：高電圧機器・試験関連規格の最新動向、令和 4 年電気学会全国大会シンポジウム S10-7（2022）（4） 日野悦弘、脇本隆之、石井勝、井上博史：高電圧試験能力の適合性確認プログラム（JHILL 技能試験）、令和 4 年電気学会全国大会シンポジウム
S10-2（2022）（5） 日本高電圧・インパルス試験所委員会 JHILL メンバ試験所：http://jema-net.or.jp/Japanese/standard/jhill/laboratory.html（2022/12）（6） 日本短絡試験委員会 JSTC メンバ試験所：http://jema-net.or.jp/Japanese/standard/jstc/laboratory.html（2022/12）（7） 森正、田中康規：大電力試験の国際標準化活動と国際短絡試験協会（STL）、令和 4 年電気学会全国大会シンポジウム S10-3（2022）（8） 木田順三：国際標準化に対応した高電圧・大電力試験の最新動向 グロー
バルに対応できる高電圧・大電力測定の校正、令和 4 年電気学会全国大会シンポジウム S10-4（2022）（9） 宮嵜悟、五島久司、脇本隆之、石井勝：計測システムの国際的同等性～高電圧試験～、令和 4 年電気学会全国大会シンポジウム S10-5（2022）（10）石井勝、田中康規、木田順三：国際標準化に対応した高電圧・大電力試
験の最新動向 総論、令和 4 年電気学会全国大会シンポジウム S10-1（2022）（11）宮崎悟、五島久司、脇本隆之、石井勝：雷インパルス高電圧基準計測システムの国際的互換性、電気学会 B 論文誌、Vol.141、No.8、pp.547550（2021）（12）神足将司、合田豊：計測システムの国際的同等性～大電力試験～、令和 4年電気学会全国大会シンポジウム S10-6（2022）（13）Yutaka Goda、Minkyu Kim、An Wang、Yugal Agrawal and FrankP. DeCesaro：“Second Round of Comparison Tests for HighCurrent Shunts in High-Power Laboratories in Asia and North
America with an STL Reference Shunt”Proceedings of the 21thInternational Symposium on High Voltage Engineering（ISH2019）、Vol. 2、pp. 693-703（2019）