電気工学の研究　｜学問情報｜大学・専門学校情報の【スタディサプリ進路】

電気工学を学べる学校を探してみよう

電気工学を学べる

大学・短大を探す

電気工学を学べる

専門学校を探す

落雷場所を正確、かついち早く突き止める

電力会社で長く落雷による被害を防ぐ研究を続けていた成田教授。その言葉には説得力がある

落雷は送電網にとって最大の脅威

山を越え、野を走る高圧電線。発電所で作られた電気は、何十キロメートル、何百キロメートルにもおよぶ送変電網を経由して送られています。
これらの設備にとって、最も脅威となるのが落雷です。空中で発生した雷は、空高くそびえる高圧鉄塔めがけて落雷。電線と鉄塔は釉薬をかけた磁器製の「がいし（碍子）」という器具によって絶縁されていますが、雷が発生してその間で放電が起こると空気中に電気の通り道ができてしまいます。一度、通り道ができてしまうと、電気はつながりっぱなしになってしまい、送電線から鉄塔へ、鉄塔から地面にも電気が流れ続けてしまうのです。そうすると、変圧器が壊れたり、時には土台が溶けてしまったりといった被害が発生します。こうした被害を防ぐために、変電所には瞬時にスイッチを切る装置が設置されています。一度スイッチを切れば、鉄塔と電線の間にできていた電気の通り道は消滅します。そこで復帰すれば元通り鉄塔との間は絶縁された状態で、送電が再開できるというしくみです。
しかし、これはあくまで設備が壊れなかった場合のことで、がいしが割れてしまう、電線が切れてしまう、あるいは切れかかってしまうことは決して少なくありません。鉄塔にはセンサーなどは設けられていませんから、いち早く現場にかけつけて修理しなければなりません。そのときに必要となるのが正確な位置情報です。
研究室では、落雷時に発生する電波を観測する装置を全国に設置。装置に電波が届く時間は、落雷地点からの距離によってわずかですが差が発生します。そのわずかな差をもとに落雷地点を割り出しています。

わずか5万円で観測装置を開発

これまで、落雷時の電波を観測する装置は、アメリカのある気象会社でしか販売されていませんでした。日本の気象庁や電力会社もこの企業からそれぞれ約30台を購入し、全国に観測網を敷いています。しかし、この装置は一台が数千万円する代物で、購入に莫大な費用がかかることに加え、自分たちでより最適化することもできないことが難点とされてきました。そこで私たちは、同じ機能をもつ装置をわれわれの手で製作することを計画。秋葉原などで部品を購入し、工夫の末、1台あたり原価5万円で作ることに成功しました。
この装置を使って、私たちは全世界の落雷情報をインターネットで共有するという民間プロジェクト「Blitzortung（ブリッツ）」に参加しています。他大学やボランティアの協力を得て、全国40カ所に設けられた装置で観測した落雷電波の情報は、瞬時にドイツにあるサーバーに送られ、解析の結果が画面に表示されるしくみです。さらに現在は、観測したデータを私たちの研究室に設置したサーバーにも送り、解析技術の改良にも挑んでいます。山を越えてくる電波はその分だけ遅れることがあります。また、地面の電導率によってちょっとずつ差が出ます。到達時間の差はごくわずかでも、それによって割り出される落雷地点の情報には数百メートルも誤差が出ることがあり、より精度を高める解析手法の研究を進めています。

取材協力：湘南工科大学工学部電気電子工学科成田知巳教授

電気工学を学べる学校を探してみよう