JP2009004489A - Simulation device for proximity accident with other-objects - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an object proximity simulation apparatus using a transformer capable of boosting a voltage of 600 volts or less (hereinafter referred to as a low voltage) to a voltage exceeding 7000 volts (hereinafter referred to as a special high voltage). In particular, an experimental electric wire (hereinafter referred to as a simulated aerial transport facility) suspended in the air with a support is used as a simulated live line, and the crane, a tree, etc. ( The present invention relates to another object proximity accident simulation apparatus that can generate arc discharge between the other object).
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。
Accidents in which other objects come into contact with the transportation equipment that transports electricity from the power plant to the customer are ground faults due to damage to the transportation equipment due to arc discharge and a ground fault current flowing to the ground.
When a ground fault occurs, many customers will be out of power for a long time, and there is a risk of electric shock to the general public working near other objects. For example, a related worker who is operating a crane or a forest worker who is cutting a tree may have an electric shock.
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。 By reproducing simulations of ground faults caused by other objects and observing the occurrence of arc discharges in close proximity (hereinafter referred to as other-object proximity accident simulation experiments), There are attempts to experience and educate the general public about the prevention of accidents in the vicinity of other objects, and to use it for training in basic operations in workers who handle electricity.
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。 As a device used for this other object proximity accident simulation experiment, while ensuring the safety of operators and visitors of the experimental device, simulation using a transformer that can easily boost the voltage from a low-voltage commercial power source to an extra high voltage The development of experimental equipment was desired.
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)。
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。 When applying a conventional transformer with an anti-mixing plate to a device for simulating an accident in a special high-voltage electric wire (hereinafter referred to as another object accident simulation device), a low-voltage winding and a special high-voltage winding However, if the anti-contact plate is insufficiently grounded, special contact will occur if there is a contact failure due to insulation breakdown between the low-voltage winding and the special high-voltage winding. High voltage spreads to the low voltage winding side and converts the high voltage transmitted from a distant power plant to the low voltage used in homes and offices. A current with an extra high voltage flows up to the Class B grounding point. For this reason, there has been a problem that the safety of operators of other object proximity accident simulators and visitors observing simulation experiments may be hindered.
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。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when high-low pressure contact occurs between the low-voltage winding and the special high-voltage winding, this other object proximity accident simulator The safety of other operators and visitors observing simulation experiments can be ensured, and compared with conventional transformers with anti-intrusion plates, we have provided a proximity proximity simulator that improves safety. To do.
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。 In the other object proximity accident simulation apparatus according to the present invention, a primary winding composed of a low-voltage winding wound on the innermost layer with respect to a grounded iron core, wound on the outermost layer with respect to the iron core. A transformer comprising a secondary winding composed of a special high-voltage winding and a grounded anti-contact plate interposed between layers of the primary winding and the secondary winding. A third-order winding comprising a low-voltage winding wound as an intermediate layer with respect to the iron core between the primary winding and the anti-contact plate, and the secondary winding and the third winding are It is grounded.
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。 Further, in the other object proximity accident simulation device according to the present invention, if necessary, the transformer is connected in series between the primary winding and a power supply unit that applies a low voltage to the primary winding, and the voltage is reduced by arc discharge. A limiting resistor that limits a short-circuit current flowing on the primary side of the capacitor to a predetermined current value, and an allowable power of the limiting resistor is smaller than an allowable power of the secondary winding.
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。 In the other object proximity accident simulation device according to the present invention, the reactive power compensation capacitor connected to the tertiary winding is provided as necessary, and the reactive power compensation capacitor flows to the primary side of the transformer. It is a phase advance capacitor that cancels out the reactive current component of the short circuit current.
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。 Moreover, in the other object proximity accident simulation device according to the present invention, if necessary, an other object discharge dynamometer connected in parallel to the limiting resistor is provided, and the other object discharge dynamometer flows through the limiting resistor. Based on the current value of the short-circuit current, the occurrence of arc discharge is sensed, the number of arc discharges is added and stored for each occurrence of arc discharge, and the frequency of arc discharge is displayed.
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。 In the other object proximity accident simulation apparatus according to the present invention, a primary winding composed of a low-voltage winding wound on the innermost layer with respect to a grounded iron core, wound on the outermost layer with respect to the iron core. A transformer comprising a secondary winding composed of a special high-voltage winding and a grounded anti-contact plate interposed between layers of the primary winding and the secondary winding. A third-order winding comprising a low-voltage winding wound as an intermediate layer with respect to the iron core between the primary winding and the anti-contact plate, and the secondary winding and the third winding are Even when contact between adjacent layers occurs due to grounding, the grounded tertiary winding and the contact prevention plate function as a breakwater that blocks the extra high voltage that spreads from the secondary side to the primary side. As a result, the extra high voltage does not spread to the primary winding.
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。 Further, in the other object proximity accident simulation device according to the present invention, if necessary, the transformer is connected in series between the primary winding and a power supply unit that applies a low voltage to the primary winding, and the voltage is reduced by arc discharge. A limiting resistor for limiting the short-circuit current flowing on the primary side of the capacitor to a predetermined current value, and the allowable power of the limiting resistor is smaller than the allowable power of the secondary winding, so that the rated current is 15A Even when power is supplied from a 100V outlet, it is possible to carry out another object proximity accident simulation experiment, and heat up the limiting resistor before the secondary winding is blown by the short circuit current of the other object proximity accident simulator. By doing so, disconnection of the secondary winding can be prevented.
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。 In the other object proximity accident simulation device according to the present invention, the reactive power compensation capacitor connected to the tertiary winding is provided as necessary, and the reactive power compensation capacitor flows to the primary side of the transformer. The phase-advanced capacitor that cancels out the reactive current component of the short-circuit current cancels out the reactive current component of the short-circuit current flowing through the portable generator even when power is supplied from a small-power experimental power source such as a portable generator. By correcting the loss due to the primary winding, it is possible to generate arc discharge in another object proximity accident simulation experiment.
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。 Moreover, in the other object proximity accident simulation device according to the present invention, if necessary, an other object discharge dynamometer connected in parallel to the limiting resistor is provided, and the other object discharge dynamometer flows through the limiting resistor. Based on the current value of the short-circuit current, the occurrence of arc discharge is sensed, and the number of arc discharges is added and stored for each occurrence of arc discharge. In order to prevent accidents such as defective insulation and winding fusing, the operator and tours can be performed Can ensure further safety and security of the person.
(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。
(First embodiment of the present invention)
FIG. 1 (a) is an explanatory diagram for explaining a schematic configuration of another object proximity accident simulation apparatus in the first embodiment for carrying out the present invention, and FIG. 1 (b) is another diagram shown in FIG. 1 (a). FIG. 2 is a sectional view showing a schematic configuration of the transformer shown in FIG. 1. FIG. 2 is a circuit diagram showing a wiring state of the object proximity accident simulator.
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
In the first embodiment, the
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。
The
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。
However, as a reactive
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。
The
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。
The insulating
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。
The
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。
The
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。
Thereby, the
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。
In addition, since the
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。
It is also possible to add a grounded anti-contact plate 6 between the tertiary winding 4 and the primary winding 3, but the primary winding 3 and the tertiary winding 4 have a low voltage (100 volts). ), The remarkable effect of preventing contact is not expected so much, and the weight of the
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。
Further, the
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。
Here, when the connection between the grounding point where the grounding rod comes off from the ground and the
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。
Therefore, in the other object proximity
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。
Next, the reason why the secondary voltage of the
Discharge is a phenomenon in which a current flows when a high voltage is applied between two electrodes sandwiching an insulator.In particular, arc discharge emits strong arc-shaped light and high heat, and is the most discharge in gas. This is a phenomenon in which the current density is large and the voltage drop is small.
In order to generate this arc discharge in a simulated manner, a gas discharge can be generated by applying a voltage of 1000 volts per mm to the interval between the two electrodes.
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。 That is, when the other object to be the other electrode is gradually brought closer to the simulated aerial transport equipment from the distance to the simulated aerial transport equipment to which 50,000 volts as one electrode is applied via the air as an insulator, Only after the distance between the transport facility and the other object reaches 5 cm, arc discharge is generated between the simulated overhead transport facility and the other object. When arc discharge begins to occur, the air between the simulated overhead transportation facility and the other object is ionized and is no longer an insulator, and the arc discharge continues even if the voltage decreases due to the limiting resistance.
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。 Similarly, if 20,000 volts is applied to the simulated aerial transport facility, the distance between the simulated aerial transport facility and other objects will reach 2 cm, Arc discharge will occur. In addition, if 100,000 volts is applied to the simulated aerial transport facility, when the distance between the simulated aerial transport facility and another object reaches 10 cm, an arc discharge occurs between the simulated aerial transport facility and the other object. Will do.
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。
Therefore, in this first embodiment, since a visitor of another object proximity accident simulation experiment can visually recognize the arc discharge and experience the occurrence of a powerful arc discharge, 5 cm is selected. The secondary voltage of the
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。 The secondary voltage is not limited to 50,000 volts as long as arc discharge can be generated between the simulated aerial transport facility and other objects. It is preferable to set appropriately according to the above.
(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。
(Second embodiment of the present invention)
FIG. 3 is a circuit diagram showing a wiring state of an object proximity accident simulator in the second embodiment for carrying out the present invention. 3, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 denote the same or corresponding parts, and the description thereof is omitted.
In the second embodiment, as the other object proximity
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。
In this second embodiment, when power is supplied from a commercial power supply to the other object
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。
In this case, as described above, if the other object proximity
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。
As described above, when a short-circuit current of 57.3 A flows through the primary circuit, the other object proximity accident simulation experiment is performed using the other object proximity
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。
Therefore, in the second embodiment, the limiting
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。
The limiting
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。
In the second embodiment, by using a resistance of 2.5Ω as the limiting
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。
In particular, by selecting the limiting
In the second embodiment, as the secondary winding 5, a very thin electric wire having a cross-sectional area of 0.09 mm 2 is used, and the allowable power is 1000 W. Therefore, the limiting
(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。
(Third embodiment of the present invention)
FIG. 4 is a circuit diagram showing a wiring state of an object proximity accident simulation apparatus in a third embodiment for carrying out the present invention. 4, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 denote the same or corresponding parts, and the description thereof is omitted.
This third embodiment differs from the second embodiment only in that a reactive
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。
In the third embodiment, a case is considered in which power is supplied to the other object proximity
In the configuration of the other object proximity
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。
Therefore, in the third embodiment, the reactive
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。
The reactive
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。 Even if a portable generator requiring 1380 [VA], which is 210% load power in a portable generator having an electric power of 650 [W], is used by this reactive power compensation, an overload of about 127% It is possible to generate an arc discharge in a simulation experiment for another object proximity accident.
(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。
(Fourth embodiment of the present invention)
FIG. 5 is a circuit diagram showing a wiring state of another object proximity accident simulation apparatus in the fourth embodiment for carrying out the present invention. 5, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 4 denote the same or corresponding parts, and the description thereof is omitted.
The fourth embodiment is different from the third embodiment only in that the other object proximity
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。
The other
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。
In the fourth embodiment, the predetermined time from the start to the end of the arc discharge is ensured to a certain extent for giving a force to the arc discharge, and the simulated aerial transport equipment and windings are provided. Although it was set to 1 second in comparison with securing a certain short time to prevent fusing, it is not limited to this time, and the operator of the other object proximity
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。
The other object
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。
Here, the transformer generally used as an insulation withstand voltage tester is used at 1% or less of the rated current. Compared to such a transformer, the
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。
Therefore, in the fourth embodiment, by arranging the other object
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。
For example, as the operation rule of the other object proximity
Thereby, the damaged part in the coil | winding of the
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。
In the fourth embodiment, a wind turbine type voltage detector may be attached to a cylindrical insulating material of about 30 cm disposed on the extra high voltage generating terminal 1a of the
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。 Hereinafter, a specific circuit arrangement of the object proximity accident simulator in the fourth embodiment described above will be described. FIG. 6 is a circuit diagram showing the wiring state of the other object accident simulation device in this embodiment, and FIG. 7 is a diagram for explaining the operational effect of the limit switch arranged in the control device of the other object simulation device shown in FIG. It is explanatory drawing. 6 and 7, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 5 denote the same or corresponding parts, and the description thereof is omitted.
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。
Another object proximity
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。
In the
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。
As shown in the first and second embodiments, the
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。
The charge stored in the reactive
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。
The
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。
The other object
The AC /
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。
The other
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。
When the break contact 12b that automatically returns is opened and no voltage is applied, the time switch operates, for example, after 1 second, the break contact 13b for timed operation instantaneous return is generated by electromagnetic action. Open. As the other object proximity removal timer 13a, for example, “Solid state timer type H3CR power supply voltage DC24V” manufactured by OMRON Corporation can be used.
The undervoltage trip device 14a blocks the application of voltage from the power supply unit to the primary winding 3 by the circuit breaker 14b when the break contact 13b for timed operation instantaneous recovery is opened and no voltage is applied. As the circuit breaker 14b, for example, “No-fuse breaker NF-32-SW rated current 15A” manufactured by Mitsubishi Electric Corporation can be used.
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。
With such a configuration, the other object
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。
In this embodiment, as shown in FIG. 7, a predetermined distance is provided so that persons other than the operator (related person) of the other-object proximity
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。
In this case, a limit switch 30 for a door switch that opens and closes the primary circuit of the
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
1 housing
1a Special high voltage generating terminal
1b First ground terminal
1c Second ground terminal
2 Iron core
3 Primary winding
4 Tertiary winding
5 Secondary winding
6 Incompatible plate
7 Insulating paper
10 Transformer
11 AC / DC converter
12a Other object proximity detector
12b Break contact for automatic return
13a Other object proximity removal timer
13b Break contact for timed operation instantaneous recovery
14a Undervoltage trip device
14b circuit breaker
20 Control device
21 Limiting resistance
22 Reactive power compensation capacitor
23 Other object proximity detector
24 Discharge meter for other objects
25 condenser switch
26 Discharge resistance
27 Breaker
28 Red rotating lamp outlet
29 Barista
30 limit switch
31 sections
Claims (4)
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。 A primary winding consisting of a low-voltage winding wound on the innermost layer with respect to a grounded iron core, and a secondary winding consisting of a special high-voltage winding wound on the outermost layer relative to the iron core , And another object proximity accident simulator using a transformer comprising a grounded anti-contact plate interposed between the primary winding and the secondary winding,
The transformer includes a tertiary winding composed of a low-voltage winding wound as an intermediate layer with respect to the iron core between the primary winding and the anti-contact plate.
Another object proximity accident simulation device, wherein the secondary winding and the tertiary winding are grounded.
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。 In the other object proximity accident simulator according to claim 1,
A limiting resistor is connected in series between the primary winding and a power supply unit that applies a low voltage to the primary winding, and limits a short-circuit current flowing to the primary side of the transformer by arc discharge to a predetermined current value. ,
The other object proximity accident simulation device, wherein an allowable power of the limiting resistor is smaller than an allowable power of the secondary winding.
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。 In the other object proximity accident simulator according to claim 1 or 2,
Comprising a reactive power compensation capacitor connected to the tertiary winding;
2. The proximity proximity accident simulator according to claim 1, wherein the reactive power compensation capacitor is a phase advance capacitor that cancels out a reactive current component of a short-circuit current flowing on a primary side of the transformer.
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。 In the other object approaching accident simulation device according to claim 2,
Other discharge dynamometer connected in parallel to the limiting resistor,
The other-object discharge meter senses the occurrence of arc discharge based on the current value of the short-circuit current flowing through the limiting resistor, and adds and stores the number of arc discharges for each occurrence of arc discharge. Another object proximity accident simulation device characterized by displaying frequency.
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