平成30年度 第一種 筆記試験 問49 解説 接地用軟銅線の太さ

接地線に使用する軟銅線の最小直径の判断

この問題は、高圧受電設備の接地工事における接地線の太さに関する知識を問うものです。選択肢の中から、⑨の部分に使用する軟銅線の直径の最小値を選ぶ必要があります。正解は2.6mmです。

接地工事と接地線の役割

高圧受電設備では、感電防止や機器の保護のために接地工事が不可欠です。接地工事とは、電気設備に異常が発生した際に、大地に電流を安全に逃がすための措置です。その中心的な役割を担うのが「接地線」であり、異常電流を大地へ導くための導体です。

接地線には、十分な電流容量と機械的強度、そして耐食性が求められます。軟銅線は、これらの条件を満たす素材として広く用いられています。特に、高圧受電設備においては、発生しうる事故電流の大きさを考慮し、安全基準を満たすために一定以上の太さの接地線を使用することが定められています。

技術基準における接地線の最小断面積

電気設備に関する技術基準の解釈では、接地工事の種類や設置される場所、機器の種類に応じて、接地線の最小断面積が規定されています。この問題で問われている「⑨の部分」がおそらく高圧受電設備における避雷器や機器の接地線であると推測されます。

具体的には、高圧受電設備の接地工事において、避雷器や変圧器などの機器の接地線には、通常、断面積2.6mm$^2$以上の軟銅線を使用することが技術基準で求められています。直径2.0mmの軟銅線の断面積は $\pi \times (1.0 \text{mm})^2 \approx 3.14 \text{mm}^2$、直径2.6mmの軟銅線の断面積は $\pi \times (1.3 \text{mm})^2 \approx 5.31 \text{mm}^2$、直径3.2mmの軟銅線の断面積は $\pi \times (1.6 \text{mm})^2 \approx 8.04 \text{mm}^2$となります。

問題文で「直径の最小値」を問われていることから、断面積2.6mm$^2$以上という規定を直径に換算して考える必要があります。断面積 $A = \pi r^2 = \pi (d/2)^2$ です。 断面積 $A = 2.6 \text{mm}^2$ となる直径 $d$ を求めると、$d = 2 \sqrt{A/\pi}$ となります。 $d = 2 \sqrt{2.6 / \pi} \approx 2 \sqrt{0.8276} \approx 2 \times 0.909 \approx 1.818 \text{mm}$となります。 しかし、これはあくまで最小断面積を計算した理論値です。実際の施工においては、入手しやすい規格サイズや、安全率を考慮した太さが選ばれることが一般的です。

高圧受電設備における接地線の太さは、一般的に2.6mm（断面積約5.3mm$^2$）以上が標準とされています。これは、接地線が万が一の事故の際に、人体に触れる可能性のある機器の筐体などに異常電圧が発生した場合でも、安全に電流を大地に流し、感電事故を防ぐための十分な容量を確保するためです。

選択肢を見ると、1.6mm（断面積約2.01mm$^2$）、2.0mm（断面積約3.14mm$^2$）、2.6mm（断面積約5.31mm$^2$）、3.2mm（断面積約8.04mm$^2$）となっています。 技術基準の解釈では、接地線の最小断面積は、接地極の種類や接地抵抗値によって細かく規定されていますが、高圧機器の接地線など、一般的に安全確保のために用いられる軟銅線としては、2.6mm以上の直径が要求される場面が多く、この問題の文脈に合致すると考えられます。

実際の工事現場での適用

この知識は、電気工事士試験における配線設計や接地工事に関する問題で頻繁に問われます。実際の電気工事現場では、図面や仕様書に基づき、適切な太さの接地線を選定・施工する必要があります。接地線の太さが不足していると、事故発生時に接地線が焼損したり、接地抵抗値が規定値を超えてしまい、接地本来の目的を果たせなくなる危険性があります。したがって、技術基準で定められた最小値を正確に理解し、適用することが、安全な電気設備の運用には不可欠です。

参考リンク

• 電気工事士試験 過去問解説 (接地工事)
• 【電気工事士】接地工事って何？接地抵抗って？基本を徹底解説！
• 電気設備に関する技術基準を定める省令