レール清掃事例　大電流の通電試験

長波尾大電流発生装置を用い、レールスイーパー（アース線付）に長波尾大電流を通電させ、ブラシからレールへの放電の様子とその波形、ブラシ端面の損傷度合いを測定しました。

試験回数は、1kV充電（6kA）～4kV充電（24kA）の間で各1回、計4回行いました。

1．1kV充電：波高値4.8kA　電荷量46.9C（クーロン）

放電の様子	入力電流波形	放電後のブラシ端面の様子

2．2kV充電：波高値10.2kA　電荷量106.0C

放電の様子	入力電流波形
放電後のブラシ端面の様子	拡大図

3．3kV充電：波高値15.7kA　電荷量169.8C

放電の様子	入力電流波形
放電後のブラシ端面の様子	拡大図

4．4kV充電：波高値21.2kA　電荷量224.4C

放電の様子	入力電流波形
放電後のブラシ端面の様子	拡大図

今回、長波尾大電流発生装置を用い、レールスイーパー（アース線付）に長波尾大電流を通電させた。試験結果より電流はブラシから接地へ確実に通電できていることから、レールスイーパーが設置されているクレーンなどに落雷があったとしてもその雷電流を安全に大地に通電できるものと考える。

参考文献(1)に示されている「冬の日本海沿岸に落ちる冬季雷の電荷量累積頻度分布図」には、冬の日本海沿岸に落ちる冬季雷の電荷量累積頻度分布が示されている。冬の雷は夏の雷に比べて電荷量がかなり大きく、高構造物に雷が集中する特性を有しているため、夏の雷よりも危険である。本実験は、夏の雷よりもより条件の厳しい冬の雷にも耐え得るのかを確認するための実験を行っている。今回の試験で最も大きい電荷量である224.4Cを超える落雷は、冬の雷のおよそ5%程度である⁽¹⁾。つまり、今回の試験は冬の雷の95%の冬の雷に対しても耐え得ることを証明した試験である。ちなみに、試験結果後のブラシの状況を見るとさらに大きな電荷量の雷でも問題なく雷を大地に放出できると考えられる。

参考文献
(1)独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構：「風力等自然エネルギー技術研究開発／ 次世代風力発電技術研究開発／ 自然環境対応技術等（落雷保護対策）」，p.34

1982年に東京都立工業技術センターにおいて、5tの天井走行クレーン実機にセットし、電流波形試験でその接地性能が確認されました。

そこで、より条件の厳しい低電圧での通電性能を、実験室で再現することにより、レールスイーパー（アース線付）が高電圧から低電圧まで、ブラシからレールを通してグランディング可能であることの検証を目的としました。

ファンクションジェネレータ（FG）より入力した電圧をバイポーラ電源により、50Vに増幅させ、3.3Ω（10Ωの抵抗を3つ並列して使用）の抵抗とレールスイーパー（アース線付）の直列接続回路に印加することで通電性能を確認しました。通電時はおよそ15Aの電流が流れることとなります。

試験時は、レールスイーパー（アース線付）をキャスターの付いた絶縁物に固定し、絶縁物に付けられたケブラー製ロープをリールで巻き取ることで、レールスイーパー（アース線付）をレールの上を移動させながら試験を行いました。なお、移動速度は1cｍ/secで、通電時間は30Secとしました。

1．レールスイーパー（アース線付）停止状態での印加（46V、3.3Ω、14A、30Sec）

抵抗間電圧波形	通電電流波形
試験前のブラシ端面の様子	試験後のブラシ端面の様子

2．レールスイーパー（アース線付）移動状態での印加
（47V、3.3Ω、14A、30Sec　1cｍ/Sec）

抵抗間電圧波形	通電電流波形
試験前のブラシ端面の様子	試験後のブラシ端面の様子

ファンクションジェネレータとバイポーラ電源を用い、レールスイーパー（アース線付）に30s間、約50Vの電圧を印加し、ブラシ部とレール間の通電状況を確認した。その結果、およそ15Aの電流が流れ、通電を確認することができた。

また、本試験結果より、長時間（30s）の15A程度の電流が流れたとしてもブラシ部の大きな性能低下はないことを確認した。

なお、過去に行った実験で、実際のクレーンを用いた200V系地絡試験時の最大電流がおおよそ20Aであることが確認されていた。よって、今回の試験では、電源電圧50Vにより約15Aの電流を通電させる条件で、同等の試験を再現した。また，今回用いたレールには、酸化被膜が付いていることから、ブラシ部とレール間の抵抗はより大きくなる条件下の試験であった。このような条件下でも問題なく通電を確認することができた。

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