絶縁破壊とは？その発生原因と予防策

電気機器を設計するうえで考慮しなくてはいけないもののひとつに、絶縁破壊があります。絶縁破壊が起きれば機器の損傷だけでなく火災や思わぬ事故の原因となり、大きな被害につながる可能性があります。そこで本稿では絶縁破壊について、発生の原因と予防策をご紹介します。

絶縁破壊とは

電気回路やその他電気部品においては、保護を目的とし、導体と導体の間に絶縁体を設置してそれらを隔離しています。絶縁体とは、非導電性物質や空気層などの電気を通さない物質のことです。

しかし、絶縁体も限界なくどのような電圧の電気も通さないわけではありません。絶縁体の限界値以上の電圧が絶縁体に流れたとき、その電気抵抗は急激に低下し、本来絶縁されるべき箇所に想定されない大電流が流れることになります。このように絶縁体の絶縁性能が何らかの原因で破壊され、絶縁状態が保てなくなることを絶縁破壊と言います。

絶縁破壊が生じる原因

絶縁破壊は先にご説明したとおり、想定以上の電圧が絶縁体に流れたときに生じます。例えば次のような理由が考えられます。

設計ミス

設計者の設計ミスが原因になることがあります。設計上想定していた電圧より実際に流れる電圧が大きく、絶縁体の限界値を超えてしまえば絶縁破壊が生じます。

経年劣化における絶縁体の損傷

経年劣化による絶縁体の損傷があります。機器は使用するうちに必ず劣化していき絶縁抵抗が低くなり、電気が漏れやすくなります。経年劣化による絶縁破壊が生じると、想定外の場所に電気が流れて漏電し、機器の故障や感電、火災などの原因になるのです。

作業中のミス

作業中のミスによる物理的損傷が原因で絶縁体が破損されれば、絶縁破壊が生じます。

なお、「雷」も絶縁破壊の結果生じるものです。雲で絶縁体としての空気の限界値を超え、空気の絶縁状態をも破壊する高電圧の電気が発生して空気に流れることで、強い光と熱を伴い大地に向かって強い電流が流れるのです。

絶縁破壊の予防策

前章でご紹介したとおり、絶縁破壊はさまざまな原因で起きる可能性があり、原因に応じた予防策を講じる必要があります。

作業中のミスによる物理的な損傷には、作業者本人が十分に注意しながら作業を行うくらいしか効果的な予防策はありませんが、他2点については、例えば以下のような予防策が考えられます。

設計者のミスによる絶縁破壊の予防策

まずは設計上のミスをなくすため、設計段階での入念なチェックは必須です。設計時の資料は必ず保存し、チェックは複数の目で行いましょう。想定する電圧に耐えることができる適切な絶縁体を選定する、導体間には一定の空間を置くなど、適切な設計をしなくてはいけません。設計する際にチェックすべき項目をまとめたチェックシートを作っておくと、効率的な確認作業が可能です。

経年劣化における絶縁体の損傷による絶縁破壊の予防策

経年劣化による絶縁破壊防止には、適切な点検がポイントになります。定期点検は必須です。点検用のチェックシートを作っておくことも重要。点検漏れの防止だけでなく、誰がいつ何をチェックしたかを記録しておけば、トラブルが生じた際にスムーズに状況確認できます。また定期点検だけに頼らず、日常的にもできるだけチェックや清掃を行うと、異常の早期発見につながります。

なお、回路内絶縁状態のチェックには、手動で絶縁抵抗を測る絶縁抵抗計（メガー）を利用することもできますが、自動測定ができる絶縁抵抗監視装置もあります。手動チェックではどうしても工数が多くなりますが、絶縁抵抗監視装置を使うと手間が省けるだけでなく、常に自動監視をしているため、突発的な機器の停止や事故を未然に防ぐことが可能です。