配電盤に使われる電線サイズ

配電盤に使われる電線とそのサイズについて紹介します。そもそも配電盤にはどのような役割があるのかを振りかえりながら、使用する電線サイズの選定方法や注意点を解説します。

配電盤の構造と使われる電線

はじめに配電盤の役割と構造、配電盤によく使われる電線を見てみましょう。

配電盤の役割

発電所でつくられた電気は超高圧変電所で154,000Vに変圧され、一次変電所経由で鉄道会社の変電所や大規模工場へと届けられます。続いて一次変電所、中間変電所、配電変電所を通り、66,000V、22,000V、6,600Vと電圧を下げて中規模工場やビルに送電されます。

高電圧で送電するのは、電気抵抗のロスを減らし効率よく送電するためです。しかし、工場やビル内で使う設備や機器には、これほどの高電圧で使えるものはありません。そこで配電盤が必要となります。

配電盤は高電圧で受け取った電気を、その施設で使用可能な電圧へと変圧し、電気の分配を行います。

配電盤は、回路の開閉といった大きな電気的負荷を伴う役割を同時に持つものが主流となっています。こういった電路の開閉に主眼をおいた場合、配電盤は開閉装置やスイッチギアと呼ばれ、さらにそれを防水型のボックスに収めたものはキュービクルと呼ばれています。

 

配電盤の構造

一般的な配電盤として、キュービクル式を例にその構造を見てみましょう。

キュービクルは屋外に設置することを想定し、屋根や側壁によって防水性・防塵(ぼうじん)性を高めた屋外用の配電盤です。ここで高電圧を受電し、400V・200V・100Vといった使いやすい電圧に変圧して各回路へと分配します。またキュービクルは開閉装置も兼ねているため、回路遮断のための装置やそれを覆う絶縁機構も収められています。

一般的にキュービクルに収められている機器とその文字記号は次のとおりです。

  • 電力需給用計器用変成器(VCT)
  • 断路器(DS)
  • 高圧遮断器(VCB)
  • 変成器(VT)
  • 変流器(CT))
  • 高圧負荷開閉器(LBS)
  • 高圧カットアウト(PC)
  • 変圧器(T)
  • リアクトル(SR)
  • コンデンサ(C)
  • 配線用遮断器(MCCB)

 

配電盤に使われる電線

このように配電盤にはさまざまな電気機器が収められ、高電圧と低電圧を取り扱います。また、電気を効率よく安全に分配する必要もあります。そのため、配電盤に使われるのは、許容電流値が大きく耐用年数の長い電線です。

一般的に次のような電線が使われています。

  • すずめっき・ニッケルめっき・銀めっきなどが施された裸銅線
  • 高圧機器内配線用電線(KIP)
  • 600V ビニル絶縁電線(IV)
  • 電気機器用ビニル絶縁電線(KIV)
  • 600V 2種ビニル絶縁電線(HIV)
  • 600 V難燃性ポリフレックス電線(MLFC)
  • 600 V可とう性架橋ポリエチレン絶縁電線(EM-LMFC)
     

電線の種類と太さの関係

配電盤に使う電線を選ぶとき、電線の種類と太さの関係を考える必要があります。

電線の太さに注目して考えてみましょう。電線は太さによって通すことのできる電流=許容電流が変わります。線が太ければ抵抗が少なく発生するジュール熱も少ないため、大きな電流を通すことができます。

しかし、太さだけを考えて電線を選ぶことはできません。電線の太さが同じでも、電線の種類によって許容電流値は異なります。基本的に太ければ許容電流値は高くなりますが、曲げ角度が制限されてスペースを取り、コストも大きくなります。

そのため、配電盤の電線選定では、使用する電線の種類を決めたあとで太さを決める必要があるのです。

配線用遮断器(MCCB)と電線サイズの関係

配線用遮断器は、IEC(国際電気標準会議)規格でMolded Case Circuit Breakerと表現され、略してMCCBと表記されます。

MCCBを使用する際にはいくつか注意点がありますが、特に気をつけなければならないのが盤内の温度変化です。MCCBは通電による温度上昇を感知して過電流が生じた際に遮断する仕組みです。このとき、盤内に設置されているMCCBは盤内温度上昇の影響を受けるという点を考慮する必要があります。MCCBは一般的に盤内温度40℃での使用を基準として設計されており、1℃温度が上がるごとに負荷を1%軽減させるとよいとされています。

また、こういった盤内温度による許容値のずれのほか、以下の点も考慮しなければなりません。

  • 機器によって公称されている電流と実際の電流との誤差
  • 機器が劣化したことによる負荷増大
  • 供給される電源電圧と周波数の上下変動
  • 連続使用による電線の温度上昇と抵抗の増大

このとき、日本電気協会の内線規程(JEAC8001)では次のように規定されています。

「連続負荷を有する分岐回路の負荷容量は、その分岐回路を保護する過電流遮断器の定格電流の 80%を超えないこと」

また、電気設備技術基準の解釈第149条では、MCCBを次の3つの条件に分けて規定しています。

  • 50Aを超える機器の場合
  • 電動機がある場合
  • 50A以下の機器の場合

このうち50Aを超える場合は、負荷の定格電流の130%以下のMCCBを使うこととされています。50A以下の機器の場合では、次のように電線サイズについても規定しています。

  • 15A以下の遮断器のとき 直径1.6mm以上
  • 15Aを超え20A以下のMCCBで保護される回路 直径1.6mm以上
  • 20Aを超え30A以下のMCCBで保護される回路 直径2.6mm以上
  • 30Aを超え40A以下のMCCBで保護される回路 断面積8mm2以上
  • 40Aを超え50A以下のMCCBで保護される回路 断面積14mm2以上

このように、盤内温度を考慮したうえで使用するMCCBを決め、その定格電流をもとにした電線サイズの選定も必要となります。

配電盤の電線サイズは適したものを

配電盤について、役割と構造、使われる電線サイズの選定方法と注意点を紹介しました。

配電盤は商業ビルや、多くの機器を使用する工場など、建物全体で使う電力を受け取り、使用に適した電圧へと変え、電気を届ける重要な役割を担います。また、扱う電圧も大きく、万が一事故やトラブルが発生した場合には、経済的にも、社会的にも大きな被害になりかねません。このような重要な役割を持つ配電盤には、定められた基準に適合する正しい電線を使い、安全に運転できるよう心がけましょう。

 

参考:

 

 

リタールの技術ライブラリ 「規格に適合したスイッチギア及びコントロールギアの製作IEC 61439適用」

本冊子は、新規格IEC 61439 準拠に必要な様々な対策を講じる上でのお手伝いをするために作成しました。リタール製規格適合システム製品の利用に関するご相談から貴社機器の要求設計や日常検査のご提案まで、幅広くご利用ください。 ※新規格IEC 61439における変更点の他、「設計検証報告書」の作成方法などについて、85ページにわたって解説しています。

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