この記事を書いた人
はりたさん
電気設備に関する自身の経験・失敗・体験を基にわかりにくい電気設備の設計・施工に関する情報を発信しています!
\ Follow me /
内線規程 PR

幹線設備の設計|幹線サイズの選定手順と計算方法について詳しく解説

記事内に商品プロモーションを含む場合があります

 

みんなが悩む電気の血管

 

今回の疑問

 

幹線サイズの選定方法を解説してほしい!

 

こんな場面はないですか?

あにまるさん
あにまるさん
ん~幹線ケーブルってどうやって選定すればいいんだよ

はりた
はりた
幹線サイズを選定しているのかな?

あにまるさん
あにまるさん
そうなんだよ。だけど電圧降下だったり、許容電流だったりいろいろ言われて結局どうやっていいかわからないんだ

はりた
はりた
それじゃあ今回は幹線サイズを徹底解説していこう!

本記事のおすすめの方
  • 幹線ケーブルサイズの選定方法を知りたい方
  • 参考書を読んでみたけどよくわからなかった方

幹線サイズの決定条件

①幹線材料

幹線材料について

幹線材料には一般的なCVTケーブルのほかにバスダクトといった方式があります。

また、使用用途に応じで防災用の幹線であれば耐火用のFPTケーブルを選定します。



②需要率

需要率について

同時使用率とも呼ばれており、負荷がどれだけ同時に稼働されるかの数値でとなります。

設計上での負荷容量をすべて積み上げた場合、需要率[1.0]となります。

例えば、ホテルの客室や住戸など負荷の個数が多い場合は、

客室数に応じて需要率を採用することが可能です。

幹線設備の設計|集合住宅の幹線需要率と幹線計算方法について詳しく解説 その容量、半分でいいんです ...

③許容電流

許容電流について

幹線の許容電流は、負荷の定格電流の合計以上、かつ配線用遮断器の定格電流以上の値となります。この許容電流は電動機と電動機以外で算出方法が異なるため負荷を確認して算出しましょう。

幹線設備の設計|許容電流によるケーブルサイズ選定方法について詳しく解説 許容電流は、負荷で見極めろ ...



④敷設方式

敷設方式について

ケーブルは敷設方式に応じて許容電流が異なるため、幹線の敷設方法に応じて選定するようにしましょう。一般的に敷設方法は複数含まれる場合が多いです。(地中埋設→空中暗渠など)

掘削機

その場合は条件の悪いほうに合わせる若しくは比率の多いほう(全体亘長の7割を超える場合)に合わせるなど条件を設定しましょう。

  • 空中暗渠
  • 地中管路
  • 電線管
  • 架空




⑤周囲温度

周囲温度について

ケーブルの許容電流は周囲の標準温度を基準に設定されているため、設定温度以上の急激な周囲温度の上昇や幹線の多重敷設による熱の発生で、ケーブルの許容電流は低下してしまいます。

これを低減率と言い敷設地域(高温になりやすい)、ケーブルラックによる多重敷設などを考慮して係数をかけ本来の許容電流より低く設定して計算する必要があります。

⑥電圧降下

電圧降下について
  • 幹線は亘長が長くなるほど電圧が低下していきます。
  • これを電圧降下と言い、例えば100Vの負荷であれば2%の電圧降下の発生で供給元には98Vの電圧しか流れないことになります。
  • この場合、機器が元々もつする能力を十分に発揮できなくなるため内線規程により定められた降下率以内に抑えた幹線サイズの選定が必要となります。



内線規程より

電圧降下(内線規程より)

  1. 「低圧配線中の電圧降下は、幹線及び分岐回路においてそれぞれ標準電圧の2%以下
    とすること。」と定めている。ただし、電気使用場所内の変圧器より供給される場合の幹線の電圧降下は3%とすることができる。」
  2. 60mを超える場合は、経済性、合理性の観点から、幹線部分と分岐回路の各々の部分について規定するのではなくて合計で電圧降下率を決めてある。すなわち、幹線部分と分岐部分それぞれの割合は任意に決めてよい。
  3. 電圧降下計算をするときの“電線のこう長”とは、幹線部分のみの長さではなく,変圧器二次端子から負荷(照明器具,コンセント,電動機など)までをいう。

 

幹線設備の設計|電圧降下による幹線サイズの選定方法ついて詳しく解説 電圧は、落ちるんです 幹線サイズの決定条件|電圧降下について ...
幹線設備の設計|簡略計算式(直流式)の根拠と計算方法について詳しく解説[/box05] 幹線は3つの公式で求められる ...

⑦分岐幹線の保護

分岐幹線の保護について

幹線から細い幹線を分岐した場合、細い幹線側に過電流遮断器を施設する必要があります。

しかし次の条件の場合過電流遮断器を省略することはできます。

  1. 分岐した幹線の許容電流IWが、幹線の過電流遮断器の定格電流IBの55%以上の場合(分岐した幹線の長さに制限なし)
  2. 分岐した幹線の長さが8m以下で、その許容電流IWが、幹線の過電流遮断器の定格電流IBの35%以上の場合
  3. 分岐した幹線長さが3m以下で、負荷側に幹線を接続しない場合(分岐した幹線の許容電流IWに制限なし)

あにまるさん
あにまるさん
結構いろいろな条件を決めないといけないんだな

はりた
はりた
適正な幹線サイズを選定するということは、それなりの情報量が必要になるんだ。その中でも重要な3つの項目について詳しく解説していこう!




許容電流によるサイズの選定手順

幹線サイズの決定条件|許容電流
  1. 負荷の特性を理解しよう(電動機若しくは電動機以外)←重要
  2. kVA換算を理解しよう(kW表示 → kVAに変換)
  3. 電源方式を理解しよう(単相、三相、何ボルト)

 

許容電流のポイント

幹線の許容電流を求める際最も重要なことが負荷に電動機が含まれるか否かという点です。理由は、電動機の場合始動電流(機器の起動時に流れる大きな電流)を考慮するためその他の負荷よりもケーブルの許容電流を大きく見込む必要があります。これはケーブルサイズに大きく影響してくるため、十分負荷の特性を理解して計算しましょう。



電動機を含まない場合|主に電灯回路や厨房負荷など

電動機を含まない場合

ここで選定に必要な条件として下記を算出します

  • 幹線の許容電流:IW
  • 電動機の定格電流の総和:IM ←を含まない場合
  • そのほかの負荷の定格電流の総和:IH

IW ≧ IH

IW「幹線の許容電流」はIH「そのほかの負荷の定格電流の総和」

の合計より大きい若しくは等しい値となります

電動機を含まない場合

つまり

幹線の許容電流は負荷電流より大きい若しくは等しい値のサイズを選定します

電動機を含む場合|パターン1

電動機を含む場合

ここで選定に必要な条件として下記を算出します

  • 幹線の許容電流:IW
  • 電動機の定格電流の総和:IM
  • そのほかの負荷の定格電流の総和:IH

IM ≦ IH の時

IW ≧ IM+IH

  1. IM「電動機の定格電流の総和」がIH「そのほかの負荷の定格電流の総和」より等しい場合
  2. IM「電動機の定格電流の総和」がIH「そのほかの負荷の定格電流の総和」より小さい場合
  3. IW「幹線の許容電流」はIM「電動機の定格電流の総和」とIH「そのほかの負荷の定格電流の総和」の合計より大きい若しくは等しい値となります
電動機を含む場合|パターン1

つまり

電動機の負荷電流値がその他の負荷電流値より小さい場合

幹線の許容電流は負荷電流より

大きい若しくは等しい値のサイズを選定します




電動機を含む場合|パターン2

電動機を含む場合

ここで選定に必要な条件として下記を算出します

  • 幹線の許容電流:IW
  • 電動機の定格電流の総和:IM
  • そのほかの負荷の定格電流の総和:IH

IM > IH で 

IM ≦ 50A の場合

IW ≧ 1.25IM + IH

  1. IM「電動機の定格電流の総和」がIH「そのほかの負荷の定格電流の総和」より大きい場合
  2. 上記かつIM「電動機の定格電流の総和」が50Aと等しい若しくは小さい場合
  3. IW「幹線の許容電流」はIM「電動機の定格電流の総和」に1.25とIH「そのほかの負荷の定格電流の総和」の合計より大きい若しくは等しい値となります
電動機を含む場合|パターン2

つまり

電動機の負荷電流値がその他の負荷電流値より大きいかつ

電動機の負荷電流値が50Aと等しい若しくは小さい場合

IW「幹線の許容電流」は

IM「電動機の定格電流の総和」に

1.25とIH「そのほかの負荷の定格電流の総和」

の合計より大きい若しくは等しい値となる



電動機を含む場合|パターン3

電動機を含む場合

ここで選定に必要な条件として下記を算出します

  • 幹線の許容電流:IW
  • 電動機の定格電流の総和:IM
  • そのほかの負荷の定格電流の総和:IH

IM > IH で

IM > 50A の場合

IW ≧ 1.1IM + IH

  1. IM「電動機の定格電流の総和」がIH「そのほかの負荷の定格電流の総和」より大きい場合
  2. 上記かつIM「電動機の定格電流の総和」が50Aより大きい場合
  3. IW「幹線の許容電流」はIM「電動機の定格電流の総和」に1.1とIH「そのほかの負荷の定格電流の総和」の合計より大きい若しくは等しい値となります
電動機を含む場合|パターン3

つまり

電動機の負荷電流値がその他の負荷電流値より大きいかつ

電動機の負荷電流値が50Aより大きい場合

IW「幹線の許容電流」は

IM「電動機の定格電流の総和」に

1.1とIH「そのほかの負荷の定格電流の総和」

の合計より大きい若しくは等しい値となる

まとめ|許容電流によるサイズ選定

許容電流によるサイズ選定
  • 幹線の許容電流は、負荷電流値の総和以上を持つものを選定します。
  • 負荷に電動機が含まれる場合、始動電流を考慮し電動機の負荷電流に係数をかけます

その他の負荷より電動機の定格電流が大きい場合・・・

  1. 電動機は50Aと小さい若しくは等しい場合1.25倍
  2. 電動機が50Aを超える場合1.1倍
幹線設備の設計|許容電流によるケーブルサイズ選定方法について詳しく解説 許容電流は、負荷で見極めろ ...




電圧降下によるサイズの選定方法

電圧降下とは

電圧降下とは

電圧降下(内線規程より)

  1. 「低圧配線中の電圧降下は、幹線及び分岐回路においてそれぞれ標準電圧の2%以下
    とすること。」と定めている。ただし、電気使用場所内の変圧器より供給される場合の幹線の電圧降下は3%とすることができる。」
  2. 60mを超える場合は、経済性、合理性の観点から、幹線部分と分岐回路の各々の部分について規定するのではなくて合計で電圧降下率を決めてある。すなわち、幹線部分と分岐部分それぞれの割合は任意に決めてよい。
  3. 電圧降下計算をするときの“電線のこう長”とは、幹線部分のみの長さではなく,変圧器二次端子から負荷(照明器具,コンセント,電動機など)までをいう。



電圧降下率の計算手順

電圧降下率の計算手順

電力の供給方法を確認する

高圧受電の場合

ケーブルの亘長を確認する

供給変圧器の二次側端子又は引込線取付点から最遠端の負荷に至る間の電線の亘長(m) 電圧降下(%)
電気使用場所内に設けた変圧器から供給する場合
120m以下 5%
200m以下 6%
200m超過 7%

もしくは・・・

低圧受電の場合

ケーブルの亘長を確認する

供給変圧器の二次側端子又は引込線取付点から最遠端の負荷に至る間の電線の亘長(m) 電圧降下(%)
電気使用場所内に設けた変圧器から供給する場合
120m以下 4%
200m以下 5%
200m超過 6%

 

この  以下の電圧降下率となるよう計算する

配電方式の選定

 



電圧降下の計算例 幹線側|動力負荷【3相3線式】

幹線側|動力負荷【3相3線式】

計算条件

  1. 受電方式|高圧受電
  2. 電源方式|3相3線式
  3. 計算区間|キュービクル~盤間
  4. 計算方式|簡易計算可

  1. e=電圧降下率
  2. k=係数
  3. L=ケーブル長さ
  4. I=電流値
  5. A=断面積

 

kの値
3相3線の場合 30.8

Lの値
ケーブル亘長の実測値 幹線による(100mの場合)

eの値
電圧降下率 3%

Iの値
電流値 負荷の電流値【30Aとする】

ケーブルの断面積 15.4 ≒ 22sq
先ほどの計算結果A以上の幹線サイズを選定します



電圧降下の計算例 幹線側|電灯負荷【単相3線式】

幹線側|電灯負荷【単相3線式】

計算条件

  1. 受電方式|高圧受電
  2. 電源方式|単相3線式
  3. 計算区間|キュービクル~盤間
  4. 計算方式|簡易計算可

  1. e=電圧降下率
  2. k=係数
  3. L=ケーブル長さ
  4. I=電流値
  5. A=断面積

 

kの値
単相3線の場合 17.8

Lの値
ケーブル亘長の実測値 幹線による(100mの場合)

eの値
電圧降下率 3%

Iの値
電流値 負荷の電流値【30Aとする】

ケーブルの断面積 8.9 ≒ 14sq
先ほどの計算結果A以上の幹線サイズを選定します

電圧降下の計算例 2次側|電灯負荷【単相2線式】

2次側|電灯負荷【単相2線式】

計算条件

  1. 受電方式|高圧・低圧共通
  2. 電源方式|単相2線式
  3. 計算区間|盤~負荷
  4. 計算方式|簡易計算可
  5. 電  圧|200V

  1. e=電圧降下率
  2. k=係数
  3. L=ケーブル長さ
  4. I=電流値
  5. A=断面積

kの値
単相3線の場合 17.8

Lの値
ケーブル亘長の実測値 幹線による(10mの場合)

eの値
電圧降下率 3%

Iの値
電流値 負荷の電流値【10Aとする】

ケーブルの断面積 1.78 ≒ 2㎜
先ほどの計算結果A以上の幹線サイズを選定します



幹線の種類

負荷(電源方式)に対する分類
大分類 中分類 電源方式 電圧
幹線 低圧幹線 単相2線式 100V・200V
単相3線式 200/100V
三相3線式 200V・400V
三相4線式 400/230V
直流 100V
高圧幹線 3相3線式 3kV・6kV

 

あにまるさん
あにまるさん
電源方式って重要なのかい?

はりた
はりた
電源方式によって幹線サイズの計算方法が大きく違うから確実に抑える必要があるんだよ

関連記事

この記事のカテゴリー