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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

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電圧は、落ちるんです

 

今回の疑問

 

電圧降下の計算方法について教えてほしい!

 

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|電圧降下について

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|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 ...

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

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



電圧降下率の考え方について

電圧降下率表

高圧の場合

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%
ポイント
  1. 高圧の場合、電圧降下率が低圧よりも大きくなる(許容範囲が広くなる)
  2. 変圧器二次側から負荷の末端までを考慮する ←高圧ケーブルは含まれない

低圧の場合

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(%)
電気事業者から低圧で電気の供給を受けている場合
120m以下 4%
200m以下 5%
200m超過 6%
ポイント
  1. 低圧の場合、電圧降下率が高圧よりも小さく(条件が悪くなる)
  2. 変圧器二次側から負荷の末端までを考慮する ←引込ケーブルも含まれる




1次側と2次側を分けて考えること

高圧受電方式の場合

一次側とは|高圧の場合

高圧の場合の一次側とはキュービクル~分電盤までの距離を差します

電圧降下率の表は

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)

と記載されているため、1次側のみの降下率で計算する必要があります

そのため下記の表を・・・

120m以下 5%
200m以下 6%
200m超過 7%

1次側
120m以下 3%
200m以下 4%
200m超過 5%
2次側
120m以下 2%
200m以下 2%
200m超過 2%

として振り分けるのが一般的です

低圧受電方式の場合

一次側とは|低圧の場合

低圧の場合の一次側とは受電点~分電盤までの距離を差します

低圧引込の場合、電力会社と構内の接続点から電圧降下を考慮する必要があります

  1. 受電点~引込開閉器盤
  2. 引込開閉器盤~分電盤

間の幹線を総称して一次側として計算する必要があります

低圧引込の場合の表は・・・

120m以下 4%
200m以下 5%
200m超過 6%

1次側
120m以下 2%
200m以下 3%
200m超過 4%
2次側
120m以下 2%
200m以下 2%
200m超過 2%

として振り分けるのが一般的ですがこの1次側に受電点~引込開閉器盤までのケーブルも含まれるため計算自に考慮するようにしましょう。



2次側は2%でないといけないのか

電圧降下率の振り分けについて

電圧降下率の振り分けについては必ずしも上記振り分けにする必要はありません。

内線規程では、

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

と記載されているためトータルの電圧降下率が規定内に収まっていれば良いです。

ですが、2次側の回路すべてを電圧降下計算するには時間と労力を要します。

そのため基本的な負荷容量と亘長であれば2%以下に収まるものとして

電灯回路の2次側ケーブルはVVF1.6、2.0で設計を行います。

当然、例外的に外灯や亘長の長い回路の場合は

回路ごとに計算を行いケーブルサイズをUPする必要があります。

例えば、高圧受電方式で末端までのケーブル亘長が150mの場合電圧降下率は

1次側 4%
2次側 2%

で計算しますが、これを

1次側 5%
2次側 1%
1次側 3%
2次側 3%

で計算しても問題ありません。

  1. コスト的に1次側の降下率を上げた方がケーブルサイズを抑えられるため2次側の降下率に余裕がある場合(1%前後)は、余裕分を1次側の計算に割り振ることもできます。
  2. 負荷に外灯や容量の大きいもの、ケーブル亘長の長い回路がある場合は、2%に収まっていない可能性があるため、計算を行いましょう。




参考にした書籍はこちらからチェック
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まとめ

電圧降下による幹線サイズの選定方法ついて

電圧降下の基本式(直流計算・簡易計算方式)

電圧降下の表

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

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

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

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

電圧降下率の考え方について

高圧の場合

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%

ポイント

  1. 高圧の場合、電圧降下率が低圧よりも大きくなる(許容範囲が広くなる)
  2. 変圧器二次側から負荷の末端までを考慮する ←高圧ケーブルは含まれない

低圧の場合

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(%)
電気事業者から低圧で電気の供給を受けている場合
120m以下 4%
200m以下 5%
200m超過 6%

ポイント

  1. 低圧の場合、電圧降下率が高圧よりも小さく(条件が悪くなる)
  2. 変圧器二次側から負荷の末端までを考慮する ←引込ケーブルも含まれる

高圧受電方式の場合

1次側
120m以下 3%
200m以下 4%
200m超過 5%
2次側
120m以下 2%
200m以下 2%
200m超過 2%

低圧受電方式の場合

  1. 受電点~引込開閉器盤
  2. 引込開閉器盤~分電盤
1次側
120m以下 2%
200m以下 3%
200m超過 4%
2次側
120m以下 2%
200m以下 2%
200m超過 2%

コスト的に1次側の降下率を上げた方がケーブルサイズを抑えられるため2次側の降下率に余裕がある場合(1%前後)は、余裕分を1次側の計算に割り振ることもできます。

負荷に外灯や容量の大きいもの、ケーブル亘長の長い回路がある場合は、2%に収まっていない可能性があるため、計算を行いましょう。