④に示す低圧配電盤に設ける過電流遮断器として，不適切なものは。

平成30年度第一種筆記試験問33 解説過電流遮断器の選定

この問題は、低圧配電盤に設置する過電流遮断器の選定に関する基本的な知識を問うものです。特に電動機用幹線の過電流遮断器の選定基準がポイントとなります。

簡潔な解き方としては、「電動機用幹線の過電流遮断器の定格電流は、電線の許容電流の2.5倍以下」という原則をまず思い出します。例外的に電動機の始動に耐えられない場合は、電動機の定格電流の合計の3倍に他の負荷の電流を加えた値以下とすることができますが、いずれにしても電線の許容電流の3.5倍という値は上限を超えており、不適切と判断できます。

過電流遮断器の基本的な役割と施設基準

過電流遮断器（配線用遮断器やヒューズなど）は、電路に過電流が流れた際に自動的に電流を遮断し、電線や電気機器を焼損から保護するために不可欠な装置です。電気設備技術基準の解釈（電技解釈）第149条「低圧幹線を保護する過電流遮断器の施設」では、この過電流遮断器の選定に関する具体的な数値基準が定められています。

幹線を保護する過電流遮断器の定格電流を選ぶ際の基本的な考え方は、以下の2つです。

電線の保護: 過電流によって電線が過熱・焼損するのを防ぐため、遮断器の定格電流は接続する電線の許容電流を超えるものであってはなりません。
負荷の保護と協調: 負荷（電動機など）の特性を考慮し、正常な動作時に遮断されないようにしつつ、異常時には確実に遮断されるように選定します。

この問題では、電灯用幹線と電動機用幹線という、異なる性質の負荷を持つ幹線に対する過電流遮断器の選定が問われています。

電動機用幹線の保護基準と「不適切」な選択肢の解説

ハの選択肢「電動機用幹線の過電流遮断器は，電線の許容電流の3.5倍のものを取付けた。」が不適切です。

電動機は起動時に定格電流の数倍〜10倍程度の大きな始動電流が瞬間的に流れます。この始動電流によってすぐに遮断器が動作してしまうと、電動機が正常に運転できません。そのため、電動機用の幹線に設ける過電流遮断器は、一般の負荷に比べて定格電流を大きく設定することが許されています。

電技解釈第149条第2項第2号イでは、電動機用幹線の過電流遮断器の定格電流は、原則として電線の許容電流の2.5倍以下としなければならないと規定されています。

$I_{ocb} \le 2.5 \times I_w$

ただし、この2.5倍という値では電動機の始動に耐えられない場合、以下のいずれかの方法で定格電流を定めることができます。

電動機の定格電流の合計の3倍に、他の負荷の定格電流を加えた値以下。
- この場合でも、電線の許容電流に比べてあまりにも大きな定格電流の遮断器を選定すると、電線が過熱・焼損する危険があるため、上限が設けられています。

いずれの規定を見ても、電線の許容電流の「3.5倍」という値は大きすぎ、電線を保護できない可能性があります。そのため、3.5倍の遮断器を取り付けることは不適切です。

その他の適切な選択肢の解説

イ. 単相3線式（210/105V）電路に設ける配線用遮断器には3極2素子のものを使用した。

これは適切です。単相3線式回路では、非接地側電線（電圧側電線）2本と、接地側電線（中性線）1本で構成されます。電技解釈第149条第3項では、接地側電線（中性線）には過電流遮断器を施設してはならないとされています。これは、中性線側に遮断器が設置されていて、中性線だけが遮断された場合、非接地側電線には電圧が印加されたままとなり、接地事故が起きた際に感電の危険性が高まるためです。そのため、非接地側電線である2極のみに過電流を検出する素子（ヒューズやトリップ素子）を設け、3本の電線を同時に開閉する「3極2素子」の配線用遮断器を使用するのは適切な方法です。

ロ. 電動機用幹線の許容電流が100Aを超え，過電流遮断器の標準の定格に該当しないので，定格電流はその値の直近上位のものを使用した。

これは適切な考え方です。過電流遮断器には、JISなどで定められた標準の定格電流値（例：15A, 20A, 30A, 40A, 50A, 60A, 75A, 100A, 125A, 150A, 175A, 200Aなど）が存在します。計算によって求められた遮断器の定格電流がこの標準値と一致しない場合、その値を「超えない範囲で」直近上位の標準定格電流値の遮断器を選ぶのが一般的です。電動機用幹線の場合も、前述の「電線の許容電流の2.5倍以下」などの上限値を超えない範囲で、直近上位の標準定格のものを選ぶことは適切です。

ニ. 電灯用幹線の過電流遮断器は，電線の許容電流以下の定格電流のものを取付けた。

これは適切です。電灯やコンセント負荷など、電動機以外の一般的な負荷からなる幹線の過電流遮断器の定格電流は、電技解釈第149条第2項第1号により、接続する電線の許容電流以下としなければならないと規定されています。これは最も基本的な過電流遮断器の選定基準であり、電線を過電流から保護するための大原則です。

この問題から学ぶべきこと

この問題は、過電流遮断器の選定に関する基本的な知識の中でも、特に電動機のような特殊な負荷を持つ幹線の場合の選定基準と、一般負荷の場合の選定基準の違いを正確に理解しているかを問うています。

電技解釈の数値基準の暗記: 電線の許容電流の「2.5倍」や「3倍」といった具体的な数値は、第一種電気工事士試験で頻繁に問われる重要なポイントです。
負荷の特性理解: 電動機の始動電流が大きいという特性が、なぜ過電流遮断器の選定基準に影響を与えるのかを理解することが重要です。
幹線保護の目的: 過電流遮断器が電線を保護するために設置されるという基本原則を常に念頭に置き、過大な定格電流の遮断器を選定した場合のリスク（電線焼損）を理解しておくことが大切です。
単相3線式における中性線の扱い: 中性線に過電流遮断器を施設してはならない理由と、その結果として3極2素子の遮断器が用いられることの意味を理解することも重要です。

これらの知識は、電気工事の設計・施工において安全を確保するために不可欠なものです。

平成30年度 第一種 筆記試験 問33 解説 過電流遮断器の選定

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