《法規》〈電気設備技術基準〉[H29:問11]電気使用場所の配線に関する計算問題

【問題】

【難易度】★★★★☆（やや難しい）

電気使用場所の配線に関し，次の(a)及び(b)の問に答えよ。
(a)　次の文章は，「電気設備技術基準」における電気使用場所の配線に関する記述の一部である。

①　配線は，施設場所の\( \ \fbox {　 （ア） 　} \ \)及び電圧に応じ，感電又は火災のおそれがないように施設しなければならない。

②　配線の使用電線(裸電線及び\( \ \fbox {　 （イ） 　} \ \)で使用する接触電線を除く。)には，感電又は火災のおそれがないよう，施設場所の\( \ \fbox {　 （ア） 　} \ \)及び電圧に応じ，使用上十分な\( \ \fbox {　 （ウ） 　} \ \)及び絶縁性能を有するものでなければならない。

③　配線は，他の配線，弱電流電線等と接近し，又は\( \ \fbox {　 （エ） 　} \ \)する場合は，\( \ \fbox {　 （オ） 　} \ \)による感電又は火災のおそれがないように施設しなければならない。

上記の記述中の空白箇所(ア)，(イ)，(ウ)，(エ）及び(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
\[
\begin{array}{cccccc}
& （ア） & （イ） & （ウ） & （エ） & （オ） \\
\hline
(1) & 状　況 & 特別高圧 & 耐熱性 & 接　触 & 混　触 \\
\hline
(2) & 環　境 & 高圧又は特別高圧 & 強　度 & 交　さ & 混　触 \\
\hline
(3) & 環　境 & 特別高圧 & 強　度 & 接　触 & 電磁誘導 \\
\hline
(4) & 環　境 & 高圧又は特別高圧 & 耐熱性 & 交　さ & 電磁誘導 \\
\hline
(5) & 状　況 & 特別高圧 & 強　度 & 交　さ & 混　触 \\
\hline
\end{array}
\]

(b)　周囲温度が\( \ 50 \ ℃ \ \)の場所において，定格電圧\( \ 210 \ \mathrm {V} \ \)の三相3線式で定格消費電力\( \ 15 \ \mathrm {kW} \ \)の抵抗負荷に電気を供給する低圧屋内配線がある。金属管工事により絶縁電線を同一管内に収めて施設する場合に使用する電線(各相それぞれ1本とする。)の導体の公称断面積\( \ [\mathrm {{mm}^{2}}] \ \)の最小値は，「電気設備技術基準の解釈」に基づけば，いくらとなるか。正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
ただし，使用する絶縁電線は，耐熱性を有する\( \ 600 \ \mathrm {V} \ \)ビニル絶縁電線(軟銅より線)とし，表1の許容電流及び表2の電流減少係数を用いるとともに，この絶縁電線の周囲温度による許容電流補正係数の計算式は\( \ \displaystyle \sqrt {\frac {75-\theta }{30}} \ \)(\( \ \theta \ \)は周囲温度で，単位は℃)を用いるものとする。

　　　　　　　　　　表 1
\[
\begin{array}{|c|c|}
\hline
導体の公称断面積 \ \mathrm {[{mm}^{2}]} & 許容電流 \ \mathrm {[A]} \\
\hline
3.5 & 37 \\
\hline
5.5 & 49 \\
\hline
8 & 61 \\
\hline
14 & 88 \\
\hline
22 & 115 \\
\hline
\end{array}
\]

　　　　　　　　　　表 2
\[
\begin{array}{|c|c|}
\hline
同一管内の電線数 & 電流減少係数 \\
\hline
3以下 & 0.70 \\
\hline
4 & 0.63 \\
\hline
5又は6 & 0.56 \\
\hline
\end{array}
\]

　(1)　\(3.5\)　　(2)　\(5.5\)　　(3)　\(8\)　　(4)　\(14\)　　(5)　\(22\)

【ワンポイント解説】

(a)は電気設備技術基準第56条，第57条，第62条でいずれもよく出題される条文です。(b)は電力科目にも出そうな問題です。若干難易度が高めですが，三相3線式の電力の式と電流減少係数を組み合わせた良問と言えるでしょう。

1.三相3線式配線の定格消費電力と電圧，電流の関係
定格電圧(線間電圧)\( \ V \ \)，一次電流\( \ I \ \)，力率\( \ \cos \theta \ \)とすると，定格消費電力\( \ P \ \)は，
\[
\begin{eqnarray}
P&=&\sqrt {3}VI\cos \theta \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\] 　※ただし，抵抗負荷の場合は電圧と電流が同位相なので\(\cos \theta =1\)となります。

【解答】

(a)解答：(5)
(ア)
電気設備に関する技術基準を定める省令第56条第1項及び第57条第1項の通り，「状況」となります。

(イ)
電気設備に関する技術基準を定める省令第57条第1項の通り，「特別高圧」となります。

(ウ)
電気設備に関する技術基準を定める省令第57条第1項の通り，「強度」となります。

(エ)
電気設備に関する技術基準を定める省令第62条第1項の通り，「交さ」となります。

(オ)
電気設備に関する技術基準を定める省令第62条第1項の通り，「混触」となります。

＜電気設備に関する技術基準を定める省令第56条＞
配線は、施設場所の(ア)状況及び電圧に応じ、感電又は火災のおそれがないように施設しなければならない。

２　移動電線を電気機械器具と接続する場合は、接続不良による感電又は火災のおそれがないように施設しなければならない。

３　特別高圧の移動電線は、第一項及び前項の規定にかかわらず、施設してはならない。ただし、充電部分に人が触れた場合に人体に危害を及ぼすおそれがなく、移動電線と接続することが必要不可欠な電気機械器具に接続するものは、この限りでない。

＜電気設備に関する技術基準を定める省令第57条＞
配線の使用電線（裸電線及び(イ)特別高圧で使用する接触電線を除く。）には、感電又は火災のおそれがないよう、施設場所の(ア)状況及び電圧に応じ、使用上十分な(ウ)強度及び絶縁性能を有するものでなければならない。

２　配線には、裸電線を使用してはならない。ただし、施設場所の状況及び電圧に応じ、使用上十分な強度を有し、かつ、絶縁性がないことを考慮して、配線が感電又は火災のおそれがないように施設する場合は、この限りでない。

３　特別高圧の配線には、接触電線を使用してはならない。

＜電気設備に関する技術基準を定める省令第62条＞
配線は、他の配線、弱電流電線等と接近し、又は(エ)交さする場合は、(オ)混触による感電又は火災のおそれがないように施設しなければならない。

２　配線は、水道管、ガス管又はこれらに類するものと接近し、又は交さする場合は、放電によりこれらの工作物を損傷するおそれがなく、かつ、漏電又は放電によりこれらの工作物を介して感電又は火災のおそれがないように施設しなければならない。

(b)解答：(4)
ワンポイント解説「1.三相3線式配線の定格消費電力と電圧，電流の関係」より，線路を流れる電流は，
\[
\begin{eqnarray}
I&=&\frac {P}{\sqrt {3}V} \\[ 5pt ] &=&\frac {15000}{\sqrt {3}\times 210} \\[ 5pt ] &≒&41.24 \ \mathrm {[A]} \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\] であるため，題意の条件において許容電流が\( \ 41.24 \ \mathrm {[A]} \ \)以上であればよい。
公称断面積\( \ 5.5 \ \mathrm {[{mm}^{2}]} \ \)のケーブルの本問での許容電流\( \ I_{\mathrm {m}} \ \)は，同一管内の導体数が\( \ 3 \ \)で電流減少係数が\( \ 0.70 \ \)，周囲温度が\( \ 50 \ [℃] \ \)であるから，
\[
\begin{eqnarray}
I_{\mathrm {m}}&=&49\times 0.70\times \sqrt {\frac {75-50}{30}} \\[ 5pt ] &≒&31.3 \ \mathrm {[A]} \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\] となり，\( \ 41.24 \ \mathrm {[A]} \ \)より小さいため不可。公称断面積\( \ 8 \ \mathrm {[{mm}^{2}]} \ \)のケーブルでは，
\[
\begin{eqnarray}
I_{\mathrm {m}}&=&61\times 0.70\times \sqrt {\frac {75-50}{30}} \\[ 5pt ] &≒&39.0 \ \mathrm {[A]} \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\] となり，\( \ 41.24 \ \mathrm {[A]} \ \)より小さいため不可。公称断面積\( \ 14 \ \mathrm {[{mm}^{2}]} \ \)のケーブルでは，
\[
\begin{eqnarray}
I_{\mathrm {m}}&=&88\times 0.70\times \sqrt {\frac {75-50}{30}} \\[ 5pt ] &≒&56.2 \ \mathrm {[A]} \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\] となり，\( \ 41.24 \ \mathrm {[A]} \ \)より大きくなる。したがって，公称断面積の最小値は\( \ 14 \ \mathrm {[{mm}^{2}]} \ \)となる。