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アーク放電とは?原理、事故事例、温度、対策を解説する

  • アーク放電ってなに?
  • どんな原理なの?
  • 事故事例について知りたい
  • 温度はどれくらいなの?
  • 対策は?

上記の様な悩みを解決します。

電気事故で多いのがアーク放電です。どの現場でも発生する危険性のある現象ですので、基礎知識についてキッチリと理解しておきましょう。

この記事ではアーク放電とは?といったところから、原理、事故事例、温度、対策などについて解説していきます。

なるべく分かりやすい表現で記事をまとめていくので、初心者の方にも分かりやすい記事構成になっているかなと思います。

それではいってみましょう!

 

アーク放電とは?

アーク放電とは、結論「電位差によって絶縁破壊が起こり、電子が放出される現象のこと」です。

例えば、二つの電極があった時、それぞれは空気によって絶縁されています。

基本的に空気は電気を通しません。ただ大きな電圧をかけると絶縁体が破壊され、空気に電気が流れてしまうことがあります。ちなみに「大きな電圧をかける」ということと「大きな電位差が発生する」というのは同義です。

大きな電圧によって絶縁体が破壊され、電気が流れることを絶縁破壊と言います。絶縁破壊によって流れた電気のことをアーク放電と言います。

アーク放電と他の放電現象を比較した時の特徴は、やはり「光」と「熱」です。

一言で言えば「光が強く、熱も高い」という特徴になります。光に関しては照明器具並みに明るく、熱に関しては5000度を超えることもあります。

特徴が尖っている分、様々な分野で利用されている現象ではありますが反面、電気事故に繋がってしまうケースも多いです。

具体的には下記の様な分野でアーク放電は利用されています。

アーク放電が利用されているところ

  • 照明器具の発光
  • 鉄類の溶接
  • 電気炉
  • 熱源

 

アーク放電の原理

アーク放電の原理は、一言で言えば「強い電場要因で荷電粒子が増加すること」です。

まず変電所などでは、大きな電気が流れていますよね。大きな電気が流れているということは、その周辺に強い電場(電界)が発生しているということです。

電場が発生すると、気体中の電子のスピードが早くなります。

なんとなく周辺のマイナス電子が活発になるイメージです。電子のスピードが早くなると、何も持っていない中性子と電子がぶつかり、マイナスの性質を持つ価電子になります。

価電子が大量発生すると、電気が大きくなり、絶縁破壊が発生します。

絶縁破壊が発生すると電気が流れ、アーク放電が発生するといった流れです。

また、アーク放電には遮断器の開閉が原因になることもあります。

例えば、大きな電流を遮断する時、バチバチと光を放つことがありますよね。その場合は別の原理でアーク放電が発生しています。

遮断器が電路を遮断すると発生するのが逆起電力です。逆起電力が原因となってアーク放電が発生するというパターンもあリます。

 

アーク放電の対策

アーク放電の対策は、結論「真空遮断器を使用すること」です。

前提としてアーク放電の対策は複数ありますので、あくまで一例と考えてください。

真空遮断器はその名の通り、真空を使って電路を遮断する装置です。電路を遮断する際に発生するアークを真空中にて処理します。

アーク放電は真空中においては拡散します。簡単に言えば、広がっていくということです。薄く広がっていくとアークは徐々に弱くなり、消失します。これが一例です。

また、他の対策としては「そもそもアーク放電が発生しそうな設備は使用しない」というものがあります。

例えば、絶縁油方式のトランス(変圧器)はアーク放電を発生させる可能性があります。そもそも絶縁油方式のトランスを使わずに、アモルファス等の変圧器を使えば、アーク放電の対策になります。

 

アーク放電事故の実例

月次点検作業中に、キュービクル内の変圧器2次側接続B種接地電流を測定しようとして、クランプメーターを右手で差し入れて測定した後、クランプメーターを引き抜いた際に、作業服が配線保護用遮断器の電源側接続部に接触したため、配線部からアークが発生し火傷を負った。(引用:nite)

盤内での作業中、遮断器電源側の接続部分に接触して、アークが発生した事例です。

この様に盤で対象以外の部分に誤って触れてしまう、という事故は多いイメージがあります。盤内は入り組んでることもあり、測定対象が奥の方にあることがありますから、盤内作業がある方は注意が必要です。

また、知っておいて欲しいのは、アーク放電の危険性です。

電気関係の事故はどれも危険なものばかりですが、アーク放電は特に危険と言えるでしょう。何と言っても温度が桁違いです。

 

アーク放電の温度

アーク放電の温度は「1000度以上」です。

1000度というのはマグマの温度と同様と言えます。一瞬ではありますが、感電してしまったら大変なことになりますね。

特に電気火災は人の細胞を破壊します。つまり元に戻らないんですね。後が残ってしまうので、特に注意が必要と言えるでしょう。

また、アーク放電で温度の高いものでいくと「5000度」近いものもあります。太陽の表面温度が6000度くらいですから、更にアーク放電の温度の高さが理解できると思います。

 

アーク放電に関する情報のまとめ

アーク放電に関する情報のまとめ

  • アーク放電とは:電位差によって絶縁破壊が起こり、電子が放出される現象のこと
  • 原理:強い電場要因で荷電粒子が増加すること
  • 対策:真空遮断器を使用すること
  • 事故事例:上章参照
  • 温度:1000度以上

以上がアーク放電に関する情報のまとめです。

一通り、基礎知識は網羅できたと思います。

アーク放電の様に電気には様々な現象があります。漏電から短絡、地絡や瞬停など、基本的な電気現象は合わせて抑えておきましょう。

下に分かりやすい記事のリンクを貼っておくので、よかったら読んでみてください。

それでは!
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