作業者が高電圧から身を守るためメンテナンス時にゼロ電圧テスタを使用する方法

工業施設に多くある電気機器エンクロージャには、110Vまたは220Vの線間電圧から数百ボルトまでの高電圧がかかっています。UL（Underwriters Laboratories）やNFPA（National Fire Protection Association）など、このようなエンクロージャに関する規制により、更新や修理、メンテナンスを行う際には、エンクロージャの内部に高電圧がかかっていないことを事前に確認する必要があります。

そのため、作業者はエンクロージャの電源を切って扉を開ける前に、かさばる個人用保護具を装着する必要があります。次に、作業員は手作業で内部の電圧をテストする必要があります。テスト機器は、電圧がないことを確認する前と後に、セルフテストを行う必要があります。そうして初めて、作業員はエンクロージャのメンテナンスを始めることができます。これはエンクロージャごとに繰り返す必要があるので、時間がかかってエラーも発生しやすい手順です。

この記事では、AVTを紹介するとともに、エンクロージャの内部に電圧が存在していないことを確認するプロセスを自動化するためのAVTの使用法を説明します。また、高電圧産業用の電子機器エンクロージャでのAVT使用のメリットを検証し、AVTが作業者の安全を確保するだけでなくメンテナンスの時間も短縮する様子を紹介します。次いで、テストのプロセスを自動化するPanduit Corporationの3つのAVTを紹介します。

作業員を電気的障害から守るために

産業用オートメーション施設は、職場環境に適用されるすべてのNFPA規格に準拠する必要があります。特に、NFPA-70E「Standard for Electrical Safety in the Workplace」では、作業者を主な電気的障害から守るために安全な方法で作業を行うことを求めています。NFPA-70Eには、感電、感電死、アークフラッシュ、アーク爆発など、活線を原因とする傷害から身を守るための職場での手順が規定されています。

電気機器エンクロージャのメンテナンスを行う場合、技術者はまず、NFPA-70Eに従ってエンクロージャ内に電圧がかかっていないことを安全な方法で確認する必要があります。通常、電圧がゼロであるかどうかのテストは手動で行います（図1）。エンジニアやメンテナンス技術者は、エンクロージャを開ける前に、顔面被覆、ヘルメット、手袋を含む全身絶縁体などの個人用保護具を着用してください。

図1：電気機器エンクロージャ（扉を開けた状態）の内部をメンテナンスする場合は、電子機器に電圧がかかっていないことを事前に安全な方法でテストして確認する必要があります。（画像提供：Panduit Corporation）

エンクロージャの中には数百ボルトの電圧がかかるものもあるため、万一電圧がいまだに存在している場合に備えて技術者は適切に身体を保護しておく必要があります。そのような場合の例としては、電源スイッチが故障してONのままになっている場合や、設定が誤っていたために、導通していた外部電源のスイッチが適切にOFFになっていない場合などがあります。

次に、エンジニアや技術者は、1つまたは複数の外部スイッチを使用して、エンクロージャ内の電子機器へのすべての電源をOFFにしておく必要があります。内部電圧の測定には、プローブや電圧計などのハンドヘルド電圧測定器を使用しますが、使用前には正しく動作するかどうかを必ずテストして確認しておく必要があります。これには、機器のディスプレイが点灯していることや、バッテリ残量計の針が低い値を示していないことの確認が含まれます。

技術者は、自身の適切な保護と電圧プローブの使用準備ができたら、図1に示すようにエンクロージャを開けても問題ありません。エンジニアや技術者は、電圧測定器を使って、エンクロージャ内の電源テストポイントやコネクタに電圧が存在していないことや、コンデンサが問題なく放電されることを確認します。このため、2本の電圧プローブを慎重に配置する必要があります（1本は電圧測定場所に、もう1本は関連するアース端子に配置）。この作業は、エンクロージャ内の既存の電気部品を壊したり、ワイヤを外したりすることなく行わなければなりません。プローブの配置を間違えると、ゼロ電圧の値が正しくなくなったり、場合によっては内部の部品を損傷したりする可能性があります。エンクロージャ内の電動ファンが停止していることを目視確認することにより、残留電荷がないことを確認します。

最後に、電圧測定器が正しく動作しているかどうかをもう一度テストすることで、ゼロ電圧値が測定器の故障ではなく正しいことを保証する必要があります。そうして初めて、エンクロージャ内の必要なメンテナンスを行うことができるのです。

このメンテナンスは複雑で時間のかかるプロセスであり、注意力散漫、疲労、エンクロージャ外からの干渉など多くの要因によって作業員のミスが発生しやすいものです。ミスにより、メンテナンスが遅れたり、故障が発生した場合に技術者が危険電圧にさらされたり、エンクロージャのそばを通る無防備な技術者が危険電圧にさらされたりする可能性もあります。

ゼロ電圧の自動測定器

このような手作業によるプロセスを解決するには、扉を開ける前に、エンクロージャ内の電圧がゼロになっていることを測定できる自動システムが必要です。Panduit Corporationでは、VeriSafe AVTによるソリューションを用意しています。PanduitのAVTは、電圧測定の前と後にAVTのセルフテストを行うなど、エンクロージャ内の電圧がゼロであるかどうかを測定するプロセスをトータルに自動化しています。

AVTでは、エンクロージャ内に取り付けられた絶縁モジュールを使用して、中立線とアース線、および冗長化された測定用リード線を高電圧エリアに接続します。絶縁モジュールは、エンクロージャの扉のパネルノックアウトに取り付けられたバッテリ駆動の測定器モジュールにしっかりと接続されています。テストボタンを押すと、AVTはまず自システムのセルフテストを行います。AVTのセルフテストが失敗した場合は、ボタンが赤色LEDになることで示され、テストが停止します。セルフテストが成功すると、絶縁モジュールは、存在しているすべての電圧と地絡を測定します。

その後、AVTは最後のセルフテストを行います。成功や失敗はテストボタンのLEDで示されます。テストに合格し、電圧がゼロであることが確認された後にのみ、技術者が問題なくエンクロージャの扉を開けることができます。これにより、時間を節約し、エンジニア、技術者、作業員の安全を確保しながら、稼働時間を増やし、生産性を向上させることができます。

産業用エンクロージャ向けに設計されたAVTとしては、PanduitのVeriSafe AVT「VS-AVT-C08-L10」があります（図2）。絶縁モジュールは、DINレールに取り付けるか、ネジを使ってエンクロージャに直接取り付けることができます。そのため、既存のシステムにも柔軟に取り付けることができます。絶縁モジュール型は、電圧端子に接続するための10フィートの測定用リード線を3ペア備えており、最大600ボルト（ACまたはDC）のシステムに対応しています。

図2：PanduitのVS-AVT-C08-L10は、10フィートの測定用リード線と8フィートのシステムケーブルを備えた自動AVTです。ACまたはDC電圧システムに使用できます。（画像提供：Panduit Corporation）

VS-AVT-RKP1は、絶縁ボックスと測定器モジュールを確実に接続する8フィートのシステムケーブルを備えています。鮮やかな黄色の測定器モジュール（図3に示す）には、Panduitのロゴの上に、一瞬押すだけで機能する小さなモーメンタリ押ボタンが付いています。これを押してテストを開始します。セルフテストと電圧テストの両方に合格すると、測定器モジュールの電圧存在LEDであるL1、L2、L3がすべて緑色で表示されます。危険電圧が検出されると、1つまたは複数の電圧測定器が赤く点灯します。これにより、エンクロージャの扉を開ける前に、キャビネット内に危険電圧がかかっていないことを確認するテストを高い信頼性で安全に実行することができます。

図3：Panduit AVTシステムの測定器モジュールには、一瞬だけ押せばテストを開始できるモーメンタリ押ボタンがあります。セルフテストと電圧テストの結果は、測定器モジュールの緑、黄、赤の各LEDで表示されます。（画像提供：Panduit Corporation）

外付けの測定器モジュールは直径48.6ミリメートル（mm）で、エンクロージャの扉に取り付けると鮮やかな黄色が目立ちます。一番上にある切れ込みとしての取り付け径は30mmで、産業用エンクロージャの扉によく見られる30mmの切り欠きのあるパネルノックアウトに簡単に取り付けることができます。

AVTの電源は、測定器モジュールに搭載された産業用の3.6ボルトリチウムバッテリを使用しています。バッテリの交換は、測定器モジュールのネジを外して行います。これにより、バッテリ交換時にエンクロージャの扉をしっかりと閉めておくことができるので、安全性が高まります。

信頼性を高めるために、測定用リード線が誤って切断された場合に備えて、3つの電圧接点ごとに2本のリード線を用意することで冗長性を持たせています。VS-AVT-C08-L10の3ペアの10フィート測定用リード線は、AC電圧システムの熱線、中立線、およびアース線に接続するためのものです。DC電圧システムでは、この2本のリード線は、V+線、V-線、接地線に接続されます。さらに、物理的なアースに接続するための4ペア目の測定用リード線があります。AVTが動作していないときは、各測定用リード線は、エンクロージャの電子機器の動作に支障をきたさないように、高インピーダンス状態でオープンになっています。

冗長化されたリード線の各ペアについて、各ペアが同じ接点に機械的に接続されないようにする必要があります。そうしないと、デュアルリード線が持つ安全性と冗長性が損なわれます。各ペアのリード線は、互いからある程度離れた位置で同じケーブルに接続することで、冗長性を持たせ、単一障害点を防ぐ必要があります。

PanduitのAVTは、作業員の安全性を高め、エンクロージャを開ける際に作業員が個人用保護具を着用する必要性を減らすことができます。しかし、このような保護具を着用する必要がある場合というのは、規定されているAVTの能力の範囲を超えているためであり、近隣の機器、周辺で行われている他の活動、作業員のトレーニングなどのためであることに留意する必要があります。そのため、PanduitのAVTを使用することで、エンクロージャのメンテナンス時に個人用保護具の必要性が減るかどうかは、施設の安全管理者の判断に委ねられています。

可燃性ガスがある場合に電圧がゼロであることを示す

可燃性ガスを使用する産業環境にエンクロージャを設置する場合に備えて、Panduitでは危険場所用のAVTであるVS-AVT2-C02L03を用意しています（図4）。動作と外観はVS-AVT-C08-L10と似ていますが、相違点は動作がOSHAクラスIディビジョン2の危険場所用に指定されている点です。この危険場所とは、可燃性の液体が使用されるものの、保管されているが、大気中に可燃性のガスが存在する可能性がある場所です。

図4：VS-AVT2-CO2L03は外観や動作の面でVS-AVT-CO8-L10と似ていますが、相違点はOSHAクラス1ディビジョン2の危険場所で使用するように設計されている点です。（画像出典：Panduit Corp.）

VS-AVT2-C02L03は、3フィートの測定用リード線と2フィートのシステムケーブルを備えており、エンクロージャの扉を開けたときに高電圧が可燃性ガスにさらされないよう、安全であることをゼロ電圧で示すことができます。

既存システムの改造

測定場所が設定されていない既存の電気機器エンクロージャや、測定場所を設定するために長期間オフラインにできないエンクロージャのために、Panduitでは改造AVT「VS-AVT-RCP1」を用意しています。このAVTは、10フィートの測定用リード線と8フィートのシステムケーブルなど、PanduitのVS-AVT-C08-L10 AVTと共通の部品で構成されていますが、VeriSafeのピアシング接続キットも搭載しています（図5）。

図5：改造AVT「VS-AVT-RCP1」には、測定場所を設定するためにオフラインにできないエンクロージャ向けに、ピアシング接続キットが付属しています。（画像提供：Panduit Corp.）

このキットにより、既存の導体を完全なまま損なうことなく、AVT用にエンクロージャを省スペースで改造することができます。本キットは、14～6ゲージ（AWG）の導体を切断したり剥がしたりすることなく、素早く利用するのに適しています。このため、時間を節約でき、大規模なダウンタイムなしにPanduit AVTを迅速かつ安全に設置することができます。また、12個のケーブルタイと6個のケーブルタイマウントが付属しているので、測定用リード線を既存の電子機器に巻き込まれず危険にならないように維持することができます。

まとめ

エンジニアや技術者、作業員を危険電圧から守ることは、産業用施設における最優先事項です。電気機器のエンクロージャには数百ボルトの電圧がかかっていることがあるため、メンテナンスのためにエンクロージャを開ける場合は、内部に電圧がかかっていないことを事前に確認する必要があります。AVTは、エンクロージャの扉を開ける前に内部がゼロ電圧であることを安全、簡単、効果的に自動で測定することができます。これにより、安全性を確保しつつ、時間の節約と生産性の向上を図ることができます。