低圧電気設備の安全保護 - IEC規格と電気設備技術基準 -

低圧電気設備の安全保護 - IEC規格と電気設備技術基準 -

国内の規格と海外のIEC規格の比較・解説を通して,低圧電気設備の安全保護を学ぶ。

ジャンル
発行予定日
2022/08/下旬
判型
A5
ページ数
238ページ
ISBN
978-4-339-00983-5
低圧電気設備の安全保護 - IEC規格と電気設備技術基準 -
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定価

3,960(本体3,600円+税)

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  • 内容紹介
  • まえがき
  • 目次
  • 著者紹介

本書では,需要場所における低圧電気設備の安全保護のうち,感電保護,過電流保護および過電圧保護に関する規定として,電気設備技術基準(電技)およびその解釈(電技解釈)とIEC 60364 シリーズを対象に,可能な範囲で両規格を比較しながら解説することとした。電気設備に携わる技術者に対して,電気設備における安全保護の基本的な考え方の理解を促すとともに,具体的な保護方法の選定・施工方法を正しく理解できるように,以下に示す視点から平易に解説しようとするものである。
① 故障などが発生する原因とそれによって生じる被害などについて,メカニズムを示すとともに,故障などに対する保護方法の考え方を解説する。
② 電気設備の安全保護に関する基準の技術的根拠,工学的背景を解説する。
③ 電技および電技解釈とIEC 規格とを対比させながら,安全保護の本質的な事項を理解するとともに,国際的な動向の把握の一助とする。
④ 接地系統の種類と,それらの電気的観点における差異を明確にする。
⑤ 安全保護には,故障などが発生しないように事前の対策として行う保護と,それでも発生してしまった故障などによる被害を最小限にするための保護の二つがあることを理解する。
また,設計や施工の実務者が具体的に業務を行う際に役立つように試算例を示し,加えて,電技解釈やIEC 規格の具体的な内容や,それに基づく電気設備の設計方法および計算例などの詳細を,Web 資料に記載した。

【著者からのメッセージ】
電気設備工事は電技とそれを補完する電技解釈などに従って,適切に行わなければなりません。また,海外での電気設備工事においては,その国の基準で行う必要がありますが,多くは国際規格であるIEC規格が活用されています。しかしながら,使用電圧や電気配線の仕組みが国内外で異なることもあり,慣れ親しんだ日本国内の規格とこのIEC規格とを対比させた解説が欲しいところですが,そういった書籍は見当たりませんでした。本書では,低圧(600V以下)の電気設備の安全保護を対象として,電技及び電技解釈とIECの低圧電気設備の安全保護の規格を対比させながら,体系的に理解できるよう解説するとともに,その技術基準の工学的根拠と実際の設計方法までを含めて解説しています。
本書をとおして,電気工事士や電気主任技術者など電気系の資格取得を目指す諸学者,あるいは自治体や企業の電気系技術者,さらには,海外での業務を担当する実務者の方の理解の一助となれば幸いです。

☆発行前情報のため,一部変更となる場合がございます

世界的にカーボンニュートラルに向けた実効的な対策が求められる中で,わが国においても風力発電や太陽光発電など自然エネルギーを利用した発電技術の導入が進められており,一般住宅でも太陽光発電設備や蓄電池設備が普及し始めています。また,IoT社会に伴うデータセンターや電気自動車の普及に伴う新しいインフラ設備の増加や,電気設備の老朽化に伴うリニューアル工事など,交流配線に限らず直流配線も含めて多様に電気設備技術者の活躍の場が広がっています。一方で,電気工作物の破損や感電死傷も含めた電気事故件数は横ばい状態であり,なかなかなくならないのが実態です。

そこで筆者らは,電気を扱う技術者が知っておくべき安全保護について,体系的に理解できる解説書の作成を目指しました。電気設備工事は電気設備の技術基準とそれを補完する解釈および内線規程などに従って,適切に行わなければなりません。また,日本の製造業の海外進出に伴い,東南アジア圏内での工場の建設も進んでいます。この際,海外での電気設備工事はその国の基準で行う必要がありますが,多くは国際規格であるIEC規格が活用されています。

しかしながら,使用電圧や電気配線の仕組みが国内外で異なることもあり,慣れ親しんだ日本国内の規格とこのIEC規格とを対比させた解説が欲しいところですが,そういった書籍は見当たりません。

本書では,低圧(600V以下)の電気設備の安全保護を対象として,電気設備の技術基準とIECの低圧電気設備の安全保護の規格を対比させながら,その技術基準の理論的根拠と実際の設計方法までを含めて解説しています。安全保護の各項目では,それぞれの要因が発生するメカニズムと具体的な対策方法について,技術的根拠を示しながらわかりやすく解説するように心がけました。また,設計や施工の実務者が具体的に業務を行う際に役立つように,試算例も示しました。加えて,電気設備の技術基準やIEC規格の具体的な内容や,それに基づく電気設備の設計方法および計算例などの詳細を,Web資料に記載しました。実際に業務を行う担当者の方には参考にしていただきたいと思います。

最後に,本書は電気工事士や電気主任技術者など電気系の資格取得を目指す大学・高専の諸学者,あるいは自治体や企業の電気系技術者を念頭において執筆されています。また,海外での業務を担当する実務者の方にも,理解の一助となれば幸いです。

2022年6月
著者を代表して 安井 晋示

☆発行前情報のため,一部変更となる場合がございます

第Ⅰ編電気設備と安全保護
1. 電気設備と安全保護

1.1 使用方法を誤ると危険な電気
1.2 電気設備の安全とその方策
 1.2.1 電気設備の安全
 1.2.2 電気保安四法
1.3 電気設備に関する国内の技術基準
 1.3.1 電気設備の技術基準に関する省令
 1.3.2 電技解釈
 1.3.3 電技および電技解釈の構成
1.4 電気設備に関する国際的な技術基準
 1.4.1 IEC60364シリーズ
 1.4.2 IEC61936
1.5 電技への国際規格の取入れとその適用
 1.5.1 電技への国際規格の取入れ
 1.5.2 IEC規格適用上の留意事項
1.6 低圧電気設備における電技解釈とIEC60364シリーズとの比較
 1.6.1 基本的な考え方に差異はない
 1.6.2 規定内容に差異がある
 1.6.3 本書で扱うおもなIEC規格

第Ⅱ編感電保護
2. 感電の本質と接地の役割

2.1 地絡と感電
 2.1.1 地絡および感電とは
 2.1.2 感電の発生メカニズム
2.2 感電保護における接地の役割
 2.2.1 系統接地
 2.2.2 保護接地
2.3 接地系統の種類と接触電圧
 2.3.1 接触電圧
 2.3.2 接触電圧のまとめ
2.4 主要国の接地系統と配電電圧

3. 感電における安全限界
3.1 人体を通過する電流の影響
3.2 心室細動の発生メカニズム
 3.2.1 心臓のポンプ機能
 3.2.2 心室細動の発生
3.3 人体通過電流の安全限界
 3.3.1 IEC規格
 3.3.2 低圧地絡保護指針
 3.3.3 限界値の比較
3.4 接触電圧の制限
 3.4.1 IEC規格における安全電圧
 3.4.2 低圧地絡保護指針
 3.4.3 電技解釈

4. 感電保護の考え方とその対策
4.1 感電保護の種類と体系
 4.1.1 IEC規格
 4.1.2 電技解釈
 4.1.3 電技解釈とIEC規格の差異
4.2 基本保護(直接接触保護)
 4.2.1 基礎絶縁の種類
 4.2.2 IEC規格の離隔
 4.2.3 電技解釈での離隔
4.3 故障保護(間接接触保護)
 4.3.1 電源の自動遮断による保護
 4.3.2 電気的分離
 4.3.3 非導電性環境による保護
 4.3.4 離隔(電技解釈の故障保護)
 4.3.5 低抵抗接地による保護(電技解釈の故障保護)
4.4 二重絶縁または強化絶縁
 4.4.1 二重絶縁
 4.4.2 強化絶縁
4.5 低電圧による保護
 4.5.1 IEC規格における特別低電圧
 4.5.2 電技解釈
 4.5.3 IEC規格と電技解釈の比較

第Ⅲ編過電流保護
5. 過負荷電流保護

5.1 配線設備の過負荷電流保護の原則
5.2 回路の設計電流
 5.2.1 IEC規格
 5.2.2 電技解釈(幹線)
5.3 配線の許容電流
 5.3.1 IEC規格による許容電流
 5.3.2 電技解釈(絶縁電線)による許容電流
 5.3.3 内線規程(ケーブル)
 5.3.4 IEC規格と電技解釈・内線規程による許容電流求め方の相違点
5.4 過負荷電流保護装置の選定

6. 短絡電流保護
6.1 配線の短絡電流保護の原則
6.2 短絡電流保護装置の設置
 6.2.1 設置位置
 6.2.2 移動および省略
 6.2.3 省略する場合の注意点
 6.2.4 電源側インピーダンスが大きい場合の注意点
6.3 推定短絡電流
 6.3.1 推定短絡電流を求める方法
 6.3.2 トライアングル法則
 6.3.3 電技解釈による短絡電流保護装置の遮断電流
6.4 短絡電流保護装置の選定
 6.4.1 全容量遮断
 6.4.2 限流遮断
 6.4.3 カスケード(バックアップ)遮断
6.5 配線設備の短絡時許容電流
 6.5.1 IEC規格
 6.5.2 日本電線工業会規格JCS0168
 6.5.3 IECとわが国の短絡時許容電流の比較

7. 過電流保護の実施
7.1 施設形態における実施例
 7.1.1 系統パターンに応じた過電流保護装置の配置
 7.1.2 系統パターン別過電流保護の特徴
7.2 過電流保護装置
 7.2.1 中性線の保護―多相系統の中性線の遮断および投入
 7.2.2 高調波環境における多相系統の中性線の保護
7.3 過電流保護装置の動作協調
 7.3.1 過負荷電流保護装置の動作協調
 7.3.2 全容量遮断における短絡電流保護装置の動作協調
7.4 過電流保護に関連する法令および規格

第Ⅳ編過電圧保護
8. 高圧側の故障による過電圧
8.1 発生のメカニズム
 8.1.1 高圧側の地絡
 8.1.2 高低圧混触
8.2 低圧側に発生する過電圧の大きさ
 8.2.1 高圧側の地絡
 8.2.2 高低圧混触
 8.2.3 低圧側発生過電圧の一覧
8.3 過電圧の保護対策
 8.3.1 電圧の制限値
 8.3.2 IEC規格によるRAの算定
 8.3.3 電技解釈によるRBの算定

9. 低圧側の故障による過電圧
9.1 中性線欠相による過電圧
 9.1.1 発生のメカニズム
 9.1.2 保護対策
9.2 多相回路における充電線1線地絡による過電圧
 9.2.1 発生のメカニズム
 9.2.2 発生する過電圧
 9.2.3 保護対策

10. 大気現象による過渡過電圧
10.1 雷サージ過電圧の発生メカニズム
10.2 雷サージの種類と雷保護規格
 10.2.1 雷サージの種類
 10.2.2 雷保護規格
10.3 配電線伝搬雷サージに対する保護対策
 10.3.1 過電圧カテゴリとインパルス耐電圧
 10.3.2 過渡過電圧抑制のための措置
10.4 直撃雷に対する低圧機器の保護対策

資料A2接地線および接地極の共用の制限
資料A4IEC規格における漏電遮断器の最大遮断時間の設定
資料A7接地設備の構成と要求性能
資料C1過電圧の発生と保護の考え方
引用・参考文献
索引

安井 晋示

安井 晋示(ヤスイ シンジ)

私は,大学の電気系の専攻を修了後,電力中央研究所に在籍し,様々な研究を行っておりましたが,平成17年に名古屋工業大学に転籍し,教育研究活動に従事してきました。大学での研究テーマの一つとして,高圧から低圧に至る電力システムにおける雷保護技術に関する研究を行ってきています。日本における高圧配電線の雷保護技術に関しては,世界的にみても極めて進んでおり,雷による停電も極端に少なくなってきているかと思います。
他方,一般の需要家設備,ことに低圧設備についてはどうでしょうか?まだまだ雷による被害が絶えない現状かと思います。そんな中で,日本における規格の国際標準化に向けて,多くのIEC規格がJISに取り入れられてきています。これまで,需要家設備の雷対策においては,危険なもの(電位)は遠ざけるという考え方で,離隔や絶縁といった対策が主流でしたが,IEC規格の導入により,危険なもの(電位)と一緒に等電位になるという考え方がJISに取り入れられてきています。しかしながら,家電製品等の被保護機器の雷サージ耐量に対する規定上の差異等がある中で,雷保護に関するIEC規格をそのまま社会実装できない現状があり,様々な研究課題が生じています。
では,低圧電気設備の雷保護以外の安全保護についてはどうでしょうか。電気安全に関する考え方がIEC規格と国内規格で異なることは大問題です。本書では,電気安全に関してIEC規格と国内規格の内容は一部異なるものの,本質は同じであることを示しています。しかしながら,日本の規格である電技や電技解釈には,雷保護も含め,電気設備の安全保護の構築に当たり,電気機器等の具体的な選定や施工の基準は示しているものの,その基準の根拠などは記載されていないことが多々あります。勿論,このことに関しては,電技及び電技解釈の解説として補完されていますが,一般情報として認識されていない状況にあります。それに対してIEC規格は,規格自身に,なぜそのような基準にしなければならないのか,その論理的背景が極力見えるような規格となっています。
電気設備学会の理事としての活動を通して,電気設備の設計,施工会社の方々と研究会や懇親会などでお話しする機会が多くありますが,このIEC規格の条項と日本の電技及び電技解釈との対応については,専門家でもなかなか理解しにくいとお聞きしています。そこでまずは,低圧電気設備の最も基本となる安全保護,主として感電,過電流および過電圧保護について,IEC規格と国内規格の対応関係に配慮しながら整理・解説いたしました。本書が,安全保護の本質を理解する一助となれば幸いです。また,国内はもとより,海外進出を目指す電気技術者に対しても貢献できることを期待しています。

富重 豊(トミシゲ ユタカ)

下川 英男(シモカワ ヒデオ)

山崎 勉(ヤマザキ ツトム)