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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024078055
(43)【公開日】2024-06-10
(54)【発明の名称】避雷導線の検査装置
(51)【国際特許分類】
G01R 31/54 20200101AFI20240603BHJP
G01R 31/58 20200101ALI20240603BHJP
G01R 31/56 20200101ALI20240603BHJP
H02G 13/00 20060101ALI20240603BHJP
F03D 80/30 20160101ALN20240603BHJP
F03D 17/00 20160101ALN20240603BHJP
【ＦＩ】
G01R31/54
G01R31/58
G01R31/56
H02G13/00 060
F03D80/30
F03D17/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022190381
(22)【出願日】2022-11-29
(71)【出願人】
【識別番号】000145954
【氏名又は名称】株式会社昭電
(74)【代理人】
【識別番号】100090387
【弁理士】
【氏名又は名称】布施 行夫
(74)【代理人】
【識別番号】100090398
【弁理士】
【氏名又は名称】大渕 美千栄
(74)【代理人】
【識別番号】100148323
【弁理士】
【氏名又は名称】川▲崎▼ 通
(74)【代理人】
【識別番号】100168860
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 充史
(72)【発明者】
【氏名】大林 和輝
(72)【発明者】
【氏名】柳川 俊一
(72)【発明者】
【氏名】今井 勇夫
(72)【発明者】
【氏名】大輪 正文
【テーマコード（参考）】
2G014
3H178
【Ｆターム（参考）】
2G014AA02
2G014AB02
2G014AB08
2G014AB31
2G014AB33
2G014AC07
2G014AC18
3H178AA03
3H178AA22
3H178AA43
3H178BB43
3H178BB59
3H178DD70X
(57)【要約】
【課題】ユーザーが避雷導線の断線の有無を精度よく判定するために有用な測定結果を出力可能な避雷導線の検査装置を提供する。
【解決手段】避雷導線の検査装置１は、パルス波（第１パルス波）である検査信号を発生させ、避雷導線１１０の一端から他端に向けて検査信号を注入する検査信号発生器１０と、避雷導線１１０の一端側の電圧波形又は電流波形を観測し、第１パルス波の到達時間と、第１パルス波の反射波（第２パルス波）の到達時間との時間差Δｔを測定する測定器２０と、を備え、第１パルス波の継続時間は、避雷導線１１０が断線していない場合の時間差Δｔよりも短い。
【選択図】図３
【解決手段】避雷導線の検査装置１は、パルス波（第１パルス波）である検査信号を発生させ、避雷導線１１０の一端から他端に向けて検査信号を注入する検査信号発生器１０と、避雷導線１１０の一端側の電圧波形又は電流波形を観測し、第１パルス波の到達時間と、第１パルス波の反射波（第２パルス波）の到達時間との時間差Δｔを測定する測定器２０と、を備え、第１パルス波の継続時間は、避雷導線１１０が断線していない場合の時間差Δｔよりも短い。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
パルス波である検査信号を発生させ、避雷導線の一端から他端に向けて前記検査信号を注入する検査信号発生器と、
前記避雷導線の前記一端側の電圧波形又は電流波形を観測し、前記パルス波の到達時間と、前記パルス波の反射波の到達時間との時間差を測定する測定器と、を備え、
前記パルス波の継続時間は、前記避雷導線が断線していない場合の前記時間差よりも短いことを特徴とする避雷導線の検査装置。
前記避雷導線の前記一端側の電圧波形又は電流波形を観測し、前記パルス波の到達時間と、前記パルス波の反射波の到達時間との時間差を測定する測定器と、を備え、
前記パルス波の継続時間は、前記避雷導線が断線していない場合の前記時間差よりも短いことを特徴とする避雷導線の検査装置。
【請求項2】
請求項１に記載の避雷導線の検査装置において、
前記測定器は、測定した前記時間差を用いて、前記パルス波が伝搬した距離又は前記パルス波が反射した位置を求めることを特徴とする避雷導線の検査装置。
前記測定器は、測定した前記時間差を用いて、前記パルス波が伝搬した距離又は前記パルス波が反射した位置を求めることを特徴とする避雷導線の検査装置。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の避雷導線の検査装置において、
前記検査信号発生器は、接地線と接続され、
前記接地線は、前記避雷導線よりも長いことを特徴とする避雷導線の検査装置。
前記検査信号発生器は、接地線と接続され、
前記接地線は、前記避雷導線よりも長いことを特徴とする避雷導線の検査装置。
【請求項4】
請求項１又は２に記載の避雷導線の検査装置において、
前記パルス波の振幅は、４０Ｖ以上であることを特徴とする避雷導線の検査装置。
前記パルス波の振幅は、４０Ｖ以上であることを特徴とする避雷導線の検査装置。
【請求項5】
請求項１又は２に記載の避雷導線の検査装置において、
前記避雷導線は、本線と、前記本線から分岐した分岐線とを含むことを特徴とする避雷導線の検査装置。
前記避雷導線は、本線と、前記本線から分岐した分岐線とを含むことを特徴とする避雷導線の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、避雷導線（ダウンコンダクター）の検査装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１や特許文献２には、避雷導線にステップ波を注入し、当該ステップ波とその反射波を観測することにより、避雷導線の断線を検出する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１３－２９３５１号公報
【特許文献2】特開２０２１－２５８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１や特許文献２に記載の技術は、避雷導線に注入されるステップ波とその反射波による理想的な波形（矩形状に変化する波形）が観測される場合には有効であるが、実際には、ノイズや容量性負荷の影響により、理想的な波形が観測されない場合がある。図１４（Ａ）～図１４（Ｃ）に、実際に観測されるステップ波とその反射波の電圧波形の一例を示す。図１４（Ａ）は、避雷導線が断線していない場合に観測される電圧波形であり、図１４（Ｂ）及び図１４（Ｃ）は、避雷導線が断線している場合に観測される電圧波形である。図１４（Ｂ）と図１４（Ｃ）とでは避雷導線の断線位置が異なる。避雷導線が断線している場合に観測される電圧波形（図１４（Ｂ）、図１４（Ｃ））は、避雷導線が断線していない場合に観測される電圧波形（図１４（Ａ））とは異なるが、反射波到達時の立ち上がり箇所を正確に推定することが難しい。また、反射波の到達は測定器に記録された波形よりユーザーが目視で確認するため、ユーザーの熟練度などにより差異が生じてしまい、あるいは、立ち上がり時間を正確にプロット可能なハイスペックなオシロスコープが必要となる。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ユーザーが避雷導線の断線の有無を精度よく判定するために有用な測定結果を出力可能な検査装置を提供することにある。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ユーザーが避雷導線の断線の有無を精度よく判定するために有用な測定結果を出力可能な検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することが可能である。
【0006】
［適用例１］
本適用例に係る避雷導線の検査装置は、パルス波である検査信号を発生させ、避雷導線の一端から他端に向けて前記検査信号を注入する検査信号発生器と、前記避雷導線の前記一端側の電圧波形又は電流波形を観測し、前記パルス波の到達時間と、前記パルス波の反射波の到達時間との時間差を測定する測定器と、を備え、前記パルス波の継続時間は、前記避雷導線が断線していない場合の前記時間差よりも短いことを特徴とする。
本適用例に係る避雷導線の検査装置では、検査信号発生器が避雷導線にステップ波ではなくパルス波である検査信号を注入し、測定器がその応答波形を観察してパルス波の到達時間とパルス波の反射波の到達時間との時間差を測定する。避雷導線が断線していない場合、パルス波の継続時間は、パルス波の到達時間とパルス波の反射波の到達時間との時間差よりも短いので、測定器は、パルス波と反射波が明確に分離された波形を観測し、当該時間差を正確かつ容易に測定することができる。また、避雷導線が断線している場合、測定器が測定するパルス波の到達時間と反射波の到達時間との時間差が避雷導線が断線して
いない場合よりも短くなり、あるいは、パルス波と反射波が分離されずに測定器がパルス波の到達時間と反射波の到達時間との時間差を測定することができない。したがって、ユーザーは、測定器が測定する時間差に基づいて、避雷導線が断線しているか否かを精度よく判定することができる。このように、本適用例に係る避雷導線の検査装置によれば、ユーザーが避雷導線の断線の有無を精度よく判定するために有用な測定結果を出力することができる。
本適用例に係る避雷導線の検査装置は、パルス波である検査信号を発生させ、避雷導線の一端から他端に向けて前記検査信号を注入する検査信号発生器と、前記避雷導線の前記一端側の電圧波形又は電流波形を観測し、前記パルス波の到達時間と、前記パルス波の反射波の到達時間との時間差を測定する測定器と、を備え、前記パルス波の継続時間は、前記避雷導線が断線していない場合の前記時間差よりも短いことを特徴とする。
本適用例に係る避雷導線の検査装置では、検査信号発生器が避雷導線にステップ波ではなくパルス波である検査信号を注入し、測定器がその応答波形を観察してパルス波の到達時間とパルス波の反射波の到達時間との時間差を測定する。避雷導線が断線していない場合、パルス波の継続時間は、パルス波の到達時間とパルス波の反射波の到達時間との時間差よりも短いので、測定器は、パルス波と反射波が明確に分離された波形を観測し、当該時間差を正確かつ容易に測定することができる。また、避雷導線が断線している場合、測定器が測定するパルス波の到達時間と反射波の到達時間との時間差が避雷導線が断線して
いない場合よりも短くなり、あるいは、パルス波と反射波が分離されずに測定器がパルス波の到達時間と反射波の到達時間との時間差を測定することができない。したがって、ユーザーは、測定器が測定する時間差に基づいて、避雷導線が断線しているか否かを精度よく判定することができる。このように、本適用例に係る避雷導線の検査装置によれば、ユーザーが避雷導線の断線の有無を精度よく判定するために有用な測定結果を出力することができる。
【0007】
［適用例２］
上記適用例に係る避雷導線の検査装置において、前記測定器は、測定した前記時間差を用いて、前記パルス波が伝搬した距離又は前記パルス波が反射した位置を求めてもよい。
本適用例に係る避雷導線の検査装置によれば、パルス波が伝搬した距離又はパルス波が反射した位置を求めるので、ユーザーは、当該距離又は当該位置に基づいて、避雷導線の断線の有無や断線箇所を判定することができる。
上記適用例に係る避雷導線の検査装置において、前記測定器は、測定した前記時間差を用いて、前記パルス波が伝搬した距離又は前記パルス波が反射した位置を求めてもよい。
本適用例に係る避雷導線の検査装置によれば、パルス波が伝搬した距離又はパルス波が反射した位置を求めるので、ユーザーは、当該距離又は当該位置に基づいて、避雷導線の断線の有無や断線箇所を判定することができる。
【0008】
［適用例３］
上記適用例に係る避雷導線の検査装置において、前記検査信号発生器は、接地線と接続され、前記接地線は、前記避雷導線よりも長くてもよい。
本適用例に係る避雷導線の検査装置によれば、検査信号発生器が発生させたパルス波が測定器の観測位置に到達する時間が、当該パルス波に起因して接地線の一端から他端へと向かい当該他端で反射するパルス波が測定器の観測位置に到達する時間よりも早いので、接地線での反射による測定への悪影響が生じにくい。
上記適用例に係る避雷導線の検査装置において、前記検査信号発生器は、接地線と接続され、前記接地線は、前記避雷導線よりも長くてもよい。
本適用例に係る避雷導線の検査装置によれば、検査信号発生器が発生させたパルス波が測定器の観測位置に到達する時間が、当該パルス波に起因して接地線の一端から他端へと向かい当該他端で反射するパルス波が測定器の観測位置に到達する時間よりも早いので、接地線での反射による測定への悪影響が生じにくい。
【0009】
［適用例４］
上記適用例に係る避雷導線の検査装置において、前記パルス波の振幅は、４０Ｖ以上であってもよい。
本適用例に係る避雷導線の検査装置によれば、反射波の振幅が比較的大きく、ピークも明瞭であるため、測定器がパルス波の到達時間と反射波の到達時間との時間差を正確に測定することができる。
上記適用例に係る避雷導線の検査装置において、前記パルス波の振幅は、４０Ｖ以上であってもよい。
本適用例に係る避雷導線の検査装置によれば、反射波の振幅が比較的大きく、ピークも明瞭であるため、測定器がパルス波の到達時間と反射波の到達時間との時間差を正確に測定することができる。
【0010】
［適用例５］
上記適用例に係る避雷導線の検査装置は、前記避雷導線は、本線と、前記本線から分岐した分岐線とを含んでもよい。
本適用例に係る避雷導線の検査装置によれば、検査信号発生器が避雷導線にステップ波ではなくパルス波である検査信号を注入するので、避雷導線に含まれる分岐線での反射波の影響によって測定器が測定を誤るおそれが小さい。
上記適用例に係る避雷導線の検査装置は、前記避雷導線は、本線と、前記本線から分岐した分岐線とを含んでもよい。
本適用例に係る避雷導線の検査装置によれば、検査信号発生器が避雷導線にステップ波ではなくパルス波である検査信号を注入するので、避雷導線に含まれる分岐線での反射波の影響によって測定器が測定を誤るおそれが小さい。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本実施形態に係る検査装置による検査対象である風車の構成を示す図である。
【図2】本実施形態に係る検査装置の外観図である。
【図3】本実施形態に係る検査装置の機能ブロック図である。
【図4】（Ａ）は避雷導線が断線していない場合の測定状態を模式化した図、（Ｂ）は観測される電圧波形を模式化した図である。
【図5】（Ａ）避雷導線が断線している場合の測定状態を模式化した図、（Ｂ）は観測される電圧波形を模式化した図である。
【図6】検査信号発生器から出力される検査信号（第１パルス波）の一例を示す図である。
【図7】避雷導線の根元部において観測される電圧波形の一例を示す図である。
【図9】（Ａ）～（Ｆ）は、第１パルス波の振幅がそれぞれ１０Ｖ，２０Ｖ，４０Ｖ，６０Ｖ，８０Ｖ，１００Ｖである場合に測定器によって観測される電圧波形の一例を示す図である。
【図10】分岐線を含む避雷導線の測定状態を模式化した図である。
【図11】（Ａ）は避雷導線に分岐線が無い場合に観測される波形を示す図、（Ｂ）は、避雷導線が１本の分岐線を含む場合に観測される波形を示す図、（Ｃ）は、避雷導線が２本の分岐線を含む場合に観測される波形を示す図である。
【図12】本実施形態に係る検査装置の処理の手順を示すフローチャート図である。
【図13】本実施形態に係る検査装置がビルに設置された避雷針に接続された状態を示す図である。
【図14】（Ａ）は避雷導線が断線していない場合に実際に観測されるステップ波とその反射波の電圧波形の一例を示す図、（Ｂ），（Ｃ）は避雷導線が断線している場合に実際に観測されるステップ波とその反射波の電圧波形の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。この説明に用いる図面は説明の便宜上のものである。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
以下では、風力発電用の風車のブレード（風車翼）に内蔵された避雷導線が断線しているか否かを検査するための検査装置を例に挙げて説明する。
以下では、風力発電用の風車のブレード（風車翼）に内蔵された避雷導線が断線しているか否かを検査するための検査装置を例に挙げて説明する。
【0013】
１．風車の構成
図１は、本実施形態に係る検査装置が風車のブレードに内蔵された避雷導線に接続された状態を示す図である。図１に示すように、検査対象となる風車１００は、タワー１０１と、タワー１０１と接続されるナセル１０２と、ナセル１０２と接続される風車ローター１０３とを備える。すなわち、風車ローター１０３は、ナセル１０２を介してタワー１０１に支持されている。風車ローター１０３は、ローターヘッド（ハブ）１０４と、ローターヘッド１０４に取付けられるブレード１０５とを備える。風車ローター１０３には、１本のブレード１０５が設けられてもよいし、複数本のブレード１０５が設けられてもよい。ブレード１０５には、雷を捕捉するための導体からなるレセプター１０６と、避雷導線１１０とが内蔵されている。避雷導線１１０の先端部はレセプター１０６と接続されている。タワー１０１には、昇降用梯子１０７と、接地線１２０とが収容されている。検査装置１は、避雷導線１１０の根元部と接地線１２０の一端との間に電気的に接続される。接地線１２０の他端は、昇降用梯子１０７の支柱に接続されている。そして、昇降用梯子１０７は地面Ｇと同電位（０Ｖ）であり、接地線１２０は、昇降用梯子１０７を介して接地されている。検査時には、ユーザーである検査実施者が、昇降用梯子１０７を使ってナセル１０２まで昇り、避雷導線１１０の根元部と接地線１２０の一端との間に検査装置１を接続し、検査装置１を用いて避雷導線１１０の断線の有無を検査する。なお、風力発電時には、避雷導線１１０の根元部と接地線１２０の一端とが接続されており、レセプター１０６が捕捉した雷は、避雷導線１１０、接地線１２０及び昇降用梯子１０７を介して地面Ｇに放流されるようになっている。
図１は、本実施形態に係る検査装置が風車のブレードに内蔵された避雷導線に接続された状態を示す図である。図１に示すように、検査対象となる風車１００は、タワー１０１と、タワー１０１と接続されるナセル１０２と、ナセル１０２と接続される風車ローター１０３とを備える。すなわち、風車ローター１０３は、ナセル１０２を介してタワー１０１に支持されている。風車ローター１０３は、ローターヘッド（ハブ）１０４と、ローターヘッド１０４に取付けられるブレード１０５とを備える。風車ローター１０３には、１本のブレード１０５が設けられてもよいし、複数本のブレード１０５が設けられてもよい。ブレード１０５には、雷を捕捉するための導体からなるレセプター１０６と、避雷導線１１０とが内蔵されている。避雷導線１１０の先端部はレセプター１０６と接続されている。タワー１０１には、昇降用梯子１０７と、接地線１２０とが収容されている。検査装置１は、避雷導線１１０の根元部と接地線１２０の一端との間に電気的に接続される。接地線１２０の他端は、昇降用梯子１０７の支柱に接続されている。そして、昇降用梯子１０７は地面Ｇと同電位（０Ｖ）であり、接地線１２０は、昇降用梯子１０７を介して接地されている。検査時には、ユーザーである検査実施者が、昇降用梯子１０７を使ってナセル１０２まで昇り、避雷導線１１０の根元部と接地線１２０の一端との間に検査装置１を接続し、検査装置１を用いて避雷導線１１０の断線の有無を検査する。なお、風力発電時には、避雷導線１１０の根元部と接地線１２０の一端とが接続されており、レセプター１０６が捕捉した雷は、避雷導線１１０、接地線１２０及び昇降用梯子１０７を介して地面Ｇに放流されるようになっている。
【0014】
２．検査装置の構成及び機能
図２は検査装置１の外観図であり、図３は検査装置１の機能ブロック図である。図２に示すように、検査装置１は、直方体形状の筐体２を備え、筐体２の上面には、正側接続端子３、負側接続端子４、測定ボタン３１、調整ボタン３２及び記録ボタン３３を含む操作部３０と、表示部４０とが設けられている。正側接続端子３は避雷導線１１０の根元部と接続される端子であり、負側接続端子４は接地線１２０の一端と接続される端子である。また、筐体２の側面には、電源接続端子５が設けられている。電源接続端子５は、入力電
源と接続される端子である。入力電源は、例えば、ＡＣ１００ＶやＡＣ２００Ｖの交流電圧を出力する交流電源であってもよいし、ＤＣ５Ｖの直流電圧を出力するモバイルバッテリなどの直流電源であってもよい。図３に示すように、検査装置１は、検査信号発生器１０と、測定器２０と、操作部３０と、表示部４０と、記録装置５０とを含む。検査信号発生器１０、測定器２０及び記録装置５０は、図２の筐体２に収容されている。検査信号発生器１０及び測定器２０は、正側接続端子３により避雷導線１１０と接続される。また、検査信号発生器１０及び測定器２０は、負側接続端子４を介して接地線１２０の一端と接続され、接地線１２０によって接地される。
図２は検査装置１の外観図であり、図３は検査装置１の機能ブロック図である。図２に示すように、検査装置１は、直方体形状の筐体２を備え、筐体２の上面には、正側接続端子３、負側接続端子４、測定ボタン３１、調整ボタン３２及び記録ボタン３３を含む操作部３０と、表示部４０とが設けられている。正側接続端子３は避雷導線１１０の根元部と接続される端子であり、負側接続端子４は接地線１２０の一端と接続される端子である。また、筐体２の側面には、電源接続端子５が設けられている。電源接続端子５は、入力電
源と接続される端子である。入力電源は、例えば、ＡＣ１００ＶやＡＣ２００Ｖの交流電圧を出力する交流電源であってもよいし、ＤＣ５Ｖの直流電圧を出力するモバイルバッテリなどの直流電源であってもよい。図３に示すように、検査装置１は、検査信号発生器１０と、測定器２０と、操作部３０と、表示部４０と、記録装置５０とを含む。検査信号発生器１０、測定器２０及び記録装置５０は、図２の筐体２に収容されている。検査信号発生器１０及び測定器２０は、正側接続端子３により避雷導線１１０と接続される。また、検査信号発生器１０及び測定器２０は、負側接続端子４を介して接地線１２０の一端と接続され、接地線１２０によって接地される。
【0015】
検査信号発生器１０は、接地電位（０Ｖ）を基準として所定の振幅のパルス波である検査信号を発生させ、避雷導線１１０の一端（根元部）から他端（先端部）に向けて検査信号を注入する。例えば、検査信号発生器１０は、電源装置１１と、昇圧回路１２と、コンデンサー１３と、半導体スイッチ１４と、整合抵抗１５と、制御回路１６とを含む。電源装置１１は、入力電源と接続され、入力電源から供給される電源電圧を所望の直流電圧（例えば、数Ｖ）に変換して昇圧回路１２に出力する。なお、電源装置１１は、この直流電圧の他に、測定器２０に含まれるＣＰＵ２３の動作用の電源電圧も出力する。
【0016】
電源装置１１から出力される直流電圧は、昇圧回路１２によって数十～数百Ｖに昇圧され、昇圧回路１２の出力電圧に応じた電荷がコンデンサー１３に蓄積される。コンデンサー１３に蓄積された電荷は、半導体スイッチ１４がオンのときに整合抵抗１５を介して避雷導線１１０の一端（根元部）に出力される。半導体スイッチ１４のオン／オフは制御回路１６によって制御され、半導体スイッチ１４がオンすることでパルス波が立ち上がり、その後に半導体スイッチ１４がオフすることでパルス波が立ち下がる。このようにして、パルス波である検査信号が、避雷導線１１０の一端（根元部）から他端（先端部）のレセプター１０６に向けて注入される。
【0017】
測定器２０は、接地電位（０Ｖ）を基準として避雷導線１１０の一端側（根元部側）の電圧波形又は電流波形を観測し、検査信号のパルス波の到達時間と、当該パルス波の反射波の到達時間との時間差Δｔを測定する。以下では、検査信号のパルス波を「第１パルス波」と称し、第１パルス波の反射波を「第２パルス波」と称する。この時間差Δｔは、第１パルス波が反射する位置によって変化する。図４（Ａ）は、避雷導線１１０が断線していない場合の測定状態を模式化した図であり、図４（Ｂ）は、この場合に測定器２０によって観測される電圧波形を模式化した図である。避雷導線１１０が断線していない場合、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、検査信号発生器１０から避雷導線１１０の根元部に出力された第１パルス波は、レセプター１０６と接続される避雷導線１１０の先端部で反射して第２パルス波となる。この場合、測定器２０は、避雷導線１１０の根元部への第１パルス波の到達時間と第２パルス波の到達時間との時間差ΔｔとしてΔｔ１を測定する。一方、図５（Ａ）は、避雷導線１１０が断線している場合の測定状態を模式化した図であり、図５（Ｂ）は、この場合に測定器２０によって観測される電圧波形を模式化した図である。避雷導線１１０が断線している場合、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、検査信号発生器１０から避雷導線１１０の根元部に出力された第１パルス波は、避雷導線１１０の断線箇所で反射して第２パルス波となる。この場合、測定器２０は、避雷導線１１０の根元部への第１パルス波の到達時間と第２パルス波の到達時間との時間差ΔｔとしてΔｔ１よりも短いΔｔ２を測定する。
【0018】
図３に示すように、例えば、測定器２０は、分圧回路２１と、比較回路２２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２３と、メモリー２４とを含む。分圧回路２１は、避雷導線１１０の一端側（根元部側）の電圧を数Ｖ（例えば、３．３Ｖ）に分圧する。例えば、分圧回路２１は、避雷導線１１０の根元部とグラウンドとの間に直列に接続された複数の抵抗を備え、当該複数の抵抗を流れる電流によって生成される電圧を出力してもよい。分
圧回路２１の出力電圧は、比較回路２２によって所望の閾値電圧ＶＴと大小比較されることにより、２値化信号に変換される。
圧回路２１の出力電圧は、比較回路２２によって所望の閾値電圧ＶＴと大小比較されることにより、２値化信号に変換される。
【0019】
ＣＰＵ２３は、メモリー２４に記憶されているプログラムに従い、測定処理を行う。本実施形態では、ＣＰＵ２３は、検査実施者が操作部３０に含まれる測定ボタン３１（図２参照）を押下操作すると、この押下操作によって発生する信号を受け取り、検査信号発生器１０の制御回路１６に対して、半導体スイッチ１４を所定時間オンさせるための制御信号を出力する。すなわち、検査実施者が測定ボタン３１を押下操作すると、押下時間に関係なく所定時間だけ半導体スイッチ１４がオンし、検査信号発生器１０から第１パルス波が出力される。図６に、検査信号発生器１０から出力される第１パルス波の一例を示す。図６の例では、０ｎｓにおいて半導体スイッチ１４がオンすることにより、第１パルス波の電圧が０Ｖから上昇し、２０ｎｓ後に約１００Ｖに到達している。さらに、５２ｎｓにおいて半導体スイッチ１４がオフすることにより、第１パルス波の電圧が約１００Ｖから低下し、２８ｎｓ後に０Ｖに到達している。すなわち、図６の例では、半導体スイッチ１４がオンする時間は５２ｎｓである。
【0020】
ＣＰＵ２３は、制御回路１６を介して半導体スイッチ１４をオンさせた直後より、比較回路２２から出力される２値化信号に基づいて、避雷導線１１０の根元部への第１パルス波の到達時間と第２パルス波の到達時間との時間差Δｔを測定する。図７に、検査信号発生器１０から図６に示す第１パルス波が出力された場合に、避雷導線１１０の根元部において観測される電圧波形の一例を示す。また、図８に、図７に示す電圧波形が比較回路２２によって２値化された信号の電圧波形の一例を示す。図７及び図８の例では、閾値電圧ＶＴが４０Ｖに設定されている。図８に示すように、ＣＰＵ２３は、時間差Δｔとして、第１パルス波が２値化された第１矩形波の立ち上がりエッジと第２パルス波が２値化された第２矩形波の立ち上がりエッジとの時間差を測定する。あるいは、ＣＰＵ２３は、時間差Δｔとして、第１矩形波の立ち下がりエッジと第２矩形波の立ち下がりエッジとの時間差を測定してもよい。ここで、第１矩形波の立ち下がりエッジが第２矩形波の立ち上がりエッジよりも遅れると、第１矩形波と第２矩形波が合成された１つの矩形波となり、ＣＰＵ２３は時間差Δｔを測定することができない。時間差Δｔの測定を可能にするためには、第１パルス波の継続時間は、避雷導線１１０が断線していない場合（第１パルス波が避雷導線１１０の先端部で反射した場合）の時間差Δｔ（＝Δｔ１）よりも短いことが必要である。第１パルス波の継続時間は、半導体スイッチ１４がオンする時間であり、図６の例では５２ｎｓに相当する。あるいは、第１パルス波の継続時間は、第１パルス波が発生してから消滅するまでの時間であってもよく、図６の例では８０ｎｓに相当してもよい。なお、避雷導線１１０が断線している場合、断線箇所によって時間差Δｔが変化するが、第１パルス波の継続時間が短いほど時間差Δｔの測定可能範囲が広くなる。
【0021】
また、第２パルス波は第１パルス波よりも振幅が減衰するので、測定器２０が時間差Δｔを正確に測定するためには、減衰した第２パルス波の振幅がある程度大きいことが必要である。図９（Ａ）～図９（Ｆ）に、第１パルス波の振幅がそれぞれ１０Ｖ，２０Ｖ，４０Ｖ，６０Ｖ，８０Ｖ，１００Ｖである場合に測定器２０によって観測される電圧波形の一例を示す。図９（Ａ），図９（Ｂ）に示すように、第１パルス波の振幅が１０Ｖ又は２０Ｖの場合、第２パルス波は振幅が小さく、ピークも不明瞭である。これに対して、図９（Ｃ）～図９（Ｆ）に示すように、第１パルス波の振幅が４０Ｖ以上の場合、第２パルス波は振幅が比較的大きく、ピークも明瞭であるため、測定器２０が時間差Δｔを正確に測定することができる。したがって、第１パルス波の振幅は、４０Ｖ以上であることが好ましい。
【0022】
なお、検査信号発生器１０が発生させた第１パルス波により、接地線１２０の一端から他端へと向かう第３パルス波も発生する。この第３パルス波が接地線１２０の他端で反射
し、第３パルス波が反射した第４パルス波が第２パルス波よりも前に測定器２０に到達すると、時間差Δｔの測定に悪影響が生じ得る。そのため、第４パルス波が第２パルス波よりも後に測定器２０に到達するように、接地線１２０は、避雷導線１１０よりも長いことが好ましい。
し、第３パルス波が反射した第４パルス波が第２パルス波よりも前に測定器２０に到達すると、時間差Δｔの測定に悪影響が生じ得る。そのため、第４パルス波が第２パルス波よりも後に測定器２０に到達するように、接地線１２０は、避雷導線１１０よりも長いことが好ましい。
【0023】
本実施形態では、ＣＰＵ２３は、さらに、測定した時間差Δｔを用いて、検査信号発生器１０から出力されたパルス波が伝搬した距離ｌ又は当該パルス波が反射した位置ｐを求める。具体的には、ＣＰＵ２３は、式（１）のように、避雷導線１１０を伝搬するパルス波の伝搬速度ｖと時間差Δｔとを用いて、パルス波が伝搬した距離ｌを算出することができる。なお、パルス波が反射した位置ｐは、距離ｌの１／２として算出される。
【数1】
【0024】
一般的に、伝搬速度ｖは、光速度ｃよりも低速となる。ＣＰＵ２３は、式（２）を用いて、避雷導線１１０のケーブル絶縁体の比誘電率εＳ，比透磁率μＳより、伝搬速度ｖを算出することも可能である。
【数2】
【0025】
しかしながら、比誘電率εＳ，比透磁率μＳを正確に求めることは難しいため、式（３）のように、光速度ｃと適切な補正係数ａとの積を伝搬速度ｖとすることが最も容易である。補正係数ａは、仮に伝搬速度ｖが光速度ｃと等しいものとして避雷導線１１０が断線していない状態で測定した時間差Δｔを用いて式（１）によって算出される距離ｌと、避雷導線１１０の長さとの比として算出される。例えば、避雷導線１１０の長さが２４ｍである場合に距離ｌが２５ｍであれば、適切な補正係数ａは２４／２５＝０．９６となる。
【数3】
【0026】
検査実施者は、測定を開始する前に、操作部３０に含まれる調整ボタン３２（図２参照）を操作して補正係数ａの値を調整する。ＣＰＵ２３は、検査実施者が調整ボタン３２を操作すると、この操作によって発生する信号を受け取り、補正係数ａに調整された値を設定する。そして、検査実施者が、測定ボタン３１を押下操作すると、ＣＰＵ２３は、時間差Δｔを測定し、式（３）及び式（２）によって距離ｌを算出し、算出した距離ｌを表示部４０に表示させる。なお、ＣＰＵ２３は、位置ｐを算出して表示部４０に位置ｐを表示させてもよいし、距離ｌ及び位置ｐを算出して表示部４０に距離ｌ及び位置ｐを表示させてもよい。
【0027】
また、ＣＰＵ２３は、検査実施者が操作部３０に含まれる記録ボタン３３（図２参照）を押下操作すると、この押下操作によって発生する信号を受け取り、記録装置５０に、測定結果とともに記録媒体への測定結果の記録を指示する信号を出力する。記録装置５０は、この信号を受けて、記録媒体に測定結果を記録する。記録媒体は、例えば、ＳＤカード等である。測定結果は、測定器２０が算出した距離ｌ及び位置ｐの少なくとも一方を含み、時間差Δｔを含んでもよい。
【0028】
なお、図１０に示すように、避雷導線１１０が、本線１１０ａと、本線１１０ａから分
岐した少なくとも１つの分岐線１１０ｂとを含んでいてもよい。この場合、本線１１０ａの先端部からの反射波である第２パルス波とともに分岐線１１０ｂからの反射波も発生する。しかしながら、図１１（Ａ）～図１１（Ｃ）に示すように、測定器２０によって観測される波形はほとんど変わらないので、避雷導線１１０が分岐線１１０ｂを含んでいても、時間差Δｔの測定にはほとんど影響しない。図１１（Ａ）は、避雷導線１１０が４９ｍの本線１１０ａのみで分岐線１１０ｂが無い場合に観測される波形である。図１１（Ｂ）は、避雷導線１１０が４９ｍの本線１１０ａと本線１１０ａの根元部から１０ｍの位置で分岐する分岐線１１０ｂを含む場合に観測される波形である。図１１（Ｃ）は、避雷導線１１０が４９ｍの本線１１０ａと本線１１０ａの根元部から１０ｍ，１５ｍの位置でそれぞれ分岐する２つの分岐線１１０ｂを含む場合に観測される波形である。
岐した少なくとも１つの分岐線１１０ｂとを含んでいてもよい。この場合、本線１１０ａの先端部からの反射波である第２パルス波とともに分岐線１１０ｂからの反射波も発生する。しかしながら、図１１（Ａ）～図１１（Ｃ）に示すように、測定器２０によって観測される波形はほとんど変わらないので、避雷導線１１０が分岐線１１０ｂを含んでいても、時間差Δｔの測定にはほとんど影響しない。図１１（Ａ）は、避雷導線１１０が４９ｍの本線１１０ａのみで分岐線１１０ｂが無い場合に観測される波形である。図１１（Ｂ）は、避雷導線１１０が４９ｍの本線１１０ａと本線１１０ａの根元部から１０ｍの位置で分岐する分岐線１１０ｂを含む場合に観測される波形である。図１１（Ｃ）は、避雷導線１１０が４９ｍの本線１１０ａと本線１１０ａの根元部から１０ｍ，１５ｍの位置でそれぞれ分岐する２つの分岐線１１０ｂを含む場合に観測される波形である。
【0029】
３．検査装置の処理手順
最後に、これまでに説明した検査装置１の処理の手順を示すフローチャートを図１２に示す。例えば、検査装置１は、ＣＰＵ２３がメモリー２４に記憶されているプログラムを実行することにより、図１２に示す処理を実行する。図１２に示すように、検査装置１は、ユーザーによる調整ボタン３２の操作があった場合（ステップＳ１０のＹ）、調整ボタン３２からの信号に基づいて補正係数ａを設定する（ステップＳ２０）。検査装置１は、ユーザーによる調整ボタン３２の操作がなかった場合は（ステップＳ１０のＮ）、ステップＳ２０の処理を行わない。次に、検査装置１は、ユーザーによる測定ボタン３１の操作があった場合（ステップＳ３０のＹ）、第１パルス波を発生させて避雷導線１１０の根元部に出力し（ステップＳ４０）、所定時間が経過するまで（ステップＳ６０のＮ）、避雷導線１１０の根元部の電圧を取得する（ステップＳ５０）。この所定時間は、避雷導線１１０が断線していない場合に、検査信号発生器１０によって第１パルス波が発生してから測定器２０によって第２パルス波が観測されるまでの時間よりも十分に長い時間に設定される。
最後に、これまでに説明した検査装置１の処理の手順を示すフローチャートを図１２に示す。例えば、検査装置１は、ＣＰＵ２３がメモリー２４に記憶されているプログラムを実行することにより、図１２に示す処理を実行する。図１２に示すように、検査装置１は、ユーザーによる調整ボタン３２の操作があった場合（ステップＳ１０のＹ）、調整ボタン３２からの信号に基づいて補正係数ａを設定する（ステップＳ２０）。検査装置１は、ユーザーによる調整ボタン３２の操作がなかった場合は（ステップＳ１０のＮ）、ステップＳ２０の処理を行わない。次に、検査装置１は、ユーザーによる測定ボタン３１の操作があった場合（ステップＳ３０のＹ）、第１パルス波を発生させて避雷導線１１０の根元部に出力し（ステップＳ４０）、所定時間が経過するまで（ステップＳ６０のＮ）、避雷導線１１０の根元部の電圧を取得する（ステップＳ５０）。この所定時間は、避雷導線１１０が断線していない場合に、検査信号発生器１０によって第１パルス波が発生してから測定器２０によって第２パルス波が観測されるまでの時間よりも十分に長い時間に設定される。
【0030】
次に、検査装置１は、所定時間が経過すると（ステップＳ６０のＹ）、ステップＳ５０で取得した電圧の時系列において第２パルス波が観測された場合（ステップＳ７０のＹ）、避雷導線１１０の根元部への第１パルス波の到達時間と第２パルス波の到達時間との時間差Δｔを測定する（ステップＳ８０）。次に、検査装置１は、第１パルス波の伝搬距離ｌ及び反射位置ｐの少なくとも一方を算出する（ステップＳ９０）。次に、検査装置１は、ステップＳ８０の算出結果を表示部４０に表示する（ステップＳ１００）。一方、検査装置１は、ステップＳ５０で取得した電圧の時系列において第２パルス波が観測されなかった場合（ステップＳ７０のＮ）、表示部４０にエラーを表示する（ステップＳ１１０）。第２パルス波が観測されない場合としては、検査装置１と避雷導線１１０とが正常に接続されていない場合や、避雷導線１１０が根元付近で断線していて第１パルス波と第２パルス波が結合された場合などが想定される。検査装置１は、ユーザーによる測定ボタン３１の操作がなかった場合は（ステップＳ３０のＮ）、ステップＳ４０～Ｓ１１０の処理を行わない。
【0031】
また、検査装置１は、ユーザーによる記録ボタン３３の操作があった場合（ステップＳ１２０のＹ）、測定結果（最後にステップＳ９０で算出した距離ｌや位置ｐ、さらにはステップＳ８０で測定した時間差Δｔ）を記録媒体に記録する（ステップＳ１３０）。検査装置１は、ユーザーによる記録ボタン３３の操作がなかった場合は（ステップＳ１２０のＮ）、ステップＳ１３０の処理を行わない。なお、検査装置１は、ステップＳ１１０で表示部４０にエラーを表示させた場合も、測定結果がないので、ステップＳ１３０の処理を行わなくてもよい。そして、検査装置１は、検査が終了するまで（ステップＳ１４０のＮ）、ステップＳ１０～Ｓ１３０の処理を繰り返し行う。
【0032】
４．作用効果
以上に説明したように、本実施形態に係る検査装置１によれば、避雷導線１１０が断線していない場合、第１パルス波の継続時間は、第１パルス波の到達時間と第２パルス波の到達時間との時間差Δｔよりも短いので、測定器２０は、第１パルス波と第２パルス波が明確に分離された波形を観測し、時間差Δｔを正確かつ容易に測定することができる。また、避雷導線１１０が断線している場合、測定器２０が測定する時間差Δｔが避雷導線１１０が断線していない場合よりも短くなり、あるいは、第１パルス波と第２パルス波が分離されずに測定器２０が時間差Δｔを測定することができない。したがって、検査実施者は、測定器２０が測定する時間差Δｔに基づいて、避雷導線１１０が断線しているか否かを精度よく判定することができる。また、本実施形態に係る検査装置１によれば、測定器２０が第１パルス波が伝搬した距離ｌ又は第１パルス波が反射した位置ｐを算出するので、検査実施者は、当該距離ｌ又は位置ｐに基づいて、避雷導線１１０の断線の有無や断線箇所を判定することができる。また、本実施形態に係る検査装置１によれば、接地線１２０が避雷導線１１０よりも長いので、接地線１２０での反射による時間差Δｔの測定への悪影響が生じにくい。また、本実施形態に係る検査装置１によれば、第１パルス波の振幅を４０Ｖ以上とすることにより、第２パルス波の振幅が比較的大きく、ピークも明瞭であるため、測定器２０が時間差Δｔを正確に測定することができる。また、本実施形態に係る検査装置１によれば、検査信号発生器１０が避雷導線１１０にステップ波ではなくパルス波である検査信号を注入するので、避雷導線１１０が分岐線１１０ｂを含んでいても分岐線１１０ｂでの反射波の影響によって測定器２０が時間差Δｔの測定を誤るおそれが小さい。さらに、本実施形態に係る検査装置１によれば、検査実施者は、測定器２０による測定結果を用いて、短時間で避雷導線１１０の検査を実施することができる。
以上に説明したように、本実施形態に係る検査装置１によれば、避雷導線１１０が断線していない場合、第１パルス波の継続時間は、第１パルス波の到達時間と第２パルス波の到達時間との時間差Δｔよりも短いので、測定器２０は、第１パルス波と第２パルス波が明確に分離された波形を観測し、時間差Δｔを正確かつ容易に測定することができる。また、避雷導線１１０が断線している場合、測定器２０が測定する時間差Δｔが避雷導線１１０が断線していない場合よりも短くなり、あるいは、第１パルス波と第２パルス波が分離されずに測定器２０が時間差Δｔを測定することができない。したがって、検査実施者は、測定器２０が測定する時間差Δｔに基づいて、避雷導線１１０が断線しているか否かを精度よく判定することができる。また、本実施形態に係る検査装置１によれば、測定器２０が第１パルス波が伝搬した距離ｌ又は第１パルス波が反射した位置ｐを算出するので、検査実施者は、当該距離ｌ又は位置ｐに基づいて、避雷導線１１０の断線の有無や断線箇所を判定することができる。また、本実施形態に係る検査装置１によれば、接地線１２０が避雷導線１１０よりも長いので、接地線１２０での反射による時間差Δｔの測定への悪影響が生じにくい。また、本実施形態に係る検査装置１によれば、第１パルス波の振幅を４０Ｖ以上とすることにより、第２パルス波の振幅が比較的大きく、ピークも明瞭であるため、測定器２０が時間差Δｔを正確に測定することができる。また、本実施形態に係る検査装置１によれば、検査信号発生器１０が避雷導線１１０にステップ波ではなくパルス波である検査信号を注入するので、避雷導線１１０が分岐線１１０ｂを含んでいても分岐線１１０ｂでの反射波の影響によって測定器２０が時間差Δｔの測定を誤るおそれが小さい。さらに、本実施形態に係る検査装置１によれば、検査実施者は、測定器２０による測定結果を用いて、短時間で避雷導線１１０の検査を実施することができる。
【0033】
５．応用例
上記の実施形態では、検査装置１の検査対象として、風力発電用の風車のブレードに内蔵された避雷導線を例に挙げたが、検査装置１の検査対象となる避雷導線はこれに限られず、例えば、ビルなどの建物に設置された避雷導線であってもよい。図１３は、検査装置１が、ビル２００に設置された避雷導線２１０に接続された状態を示す図である。図１３の例では、ビル２００の屋上には、雷を捕捉するための導体からなる避雷針２０１が設置されている。避雷導線２１０の先端部は避雷針２０１と接続されている。検査装置１は、避雷導線２１０の一端（根元部）と接地線２２０の一端との間に電気的に接続される。接地線２２０の他端は地面Ｇに埋設されている接地極２０２と接続されている。検査時には、検査実施者が、避雷導線２１０の一端（根元部）と接地線２２０の一端との間に検査装置１を接続し、検査装置１を用いて避雷導線２１０の断線の有無を検査する。なお、検査時以外は、避雷導線２１０の根元部と接地線２２０の一端とが接続されており、避雷針２０１が捕捉した雷は避雷導線２１０、接地線２２０及び接地極２０２を介して地面Ｇに放流されるようになっている。
上記の実施形態では、検査装置１の検査対象として、風力発電用の風車のブレードに内蔵された避雷導線を例に挙げたが、検査装置１の検査対象となる避雷導線はこれに限られず、例えば、ビルなどの建物に設置された避雷導線であってもよい。図１３は、検査装置１が、ビル２００に設置された避雷導線２１０に接続された状態を示す図である。図１３の例では、ビル２００の屋上には、雷を捕捉するための導体からなる避雷針２０１が設置されている。避雷導線２１０の先端部は避雷針２０１と接続されている。検査装置１は、避雷導線２１０の一端（根元部）と接地線２２０の一端との間に電気的に接続される。接地線２２０の他端は地面Ｇに埋設されている接地極２０２と接続されている。検査時には、検査実施者が、避雷導線２１０の一端（根元部）と接地線２２０の一端との間に検査装置１を接続し、検査装置１を用いて避雷導線２１０の断線の有無を検査する。なお、検査時以外は、避雷導線２１０の根元部と接地線２２０の一端とが接続されており、避雷針２０１が捕捉した雷は避雷導線２１０、接地線２２０及び接地極２０２を介して地面Ｇに放流されるようになっている。
【0034】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【0035】
１…検査装置、２…筐体、３…正側接続端子、４…負側接続端子、５…電源接続端子、１０…検査信号発生器、１１…電源装置、１２…昇圧回路、１３…コンデンサー、１４…半導体スイッチ、１５…整合抵抗、１６…制御回路、２０…測定器、２１…分圧回路、２２…比較回路、２３…ＣＰＵ、２４…メモリー、３０…操作部、３１…測定ボタン、３２…
調整ボタン、３３…記録ボタン、４０…表示部、５０…記録装置、１００…風車、１０１…タワー、１０２…ナセル、１０３…風車ローター、１０４…ローターヘッド、１０５…ブレード、１０６…レセプター、１０７…昇降用梯子、１１０…避雷導線、１２０…接地線、２００…ビル、２０１…避雷針、２０２…接地極、２１０…避雷導線、２２０…接地線
調整ボタン、３３…記録ボタン、４０…表示部、５０…記録装置、１００…風車、１０１…タワー、１０２…ナセル、１０３…風車ローター、１０４…ローターヘッド、１０５…ブレード、１０６…レセプター、１０７…昇降用梯子、１１０…避雷導線、１２０…接地線、２００…ビル、２０１…避雷針、２０２…接地極、２１０…避雷導線、２２０…接地線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】