【幹線設備の設計マニュアル①】全体フローと系統計画 ― 盤をどこに置くかで、幹線の半分は決まる

こんにちは、HARITAの設計室です。今回から新しい連載、「幹線設備の設計マニュアル」が始まります。コンセント編・照明編と同じく、手順と判断基準だけを一本道でたどる全6回です。

第1回は全体フローと系統計画。幹線の設計というと、いきなりケーブルサイズの計算を思い浮かべる人が多いのですが、その前にやることがあります。盤をどこに置き、系統をどう分けるか。ここが決まらないと、計算する対象そのものが定まりません。

今回の合言葉は「幹線は短く・太く・分けすぎない」。3つとも、盤の置き方で決まります。

今回の全体像 ― 幹線設計の6ステップ

この6ステップが、そのまま連載の6回に対応します。①系統計画が今回。②負荷の集計、③サイズ選定、④電圧降下、⑤保護と分岐、⑥分電盤と続きます。

順番には強い意味があります。盤の位置が変われば、こう長が変わり、こう長が変われば電圧降下が変わり、ケーブルサイズが変わり、保護の設計まで変わります。①をやり直すと、②〜⑥が全部やり直しになる ― だから最初がいちばん重いのです。

ステップ	回	決めること
①	第1回（今回）	系統計画 ― 盤の位置と、系統の分け方
②	第2回	負荷容量の集計
③	第3回	幹線サイズの選定
④	第4回	電圧降下の検証
⑤	第5回	保護と幹線分岐
⑥	第6回	分電盤へ落とす

① 幹線とは何か ― 建物の大動脈

まず言葉の整理から。建物の電気は、上流から下流へ、太いものから細いものへと流れていきます。

幹線は、受変電設備（または引込口）から各分電盤・動力盤までを結ぶ部分です。コンセント編・照明編で扱ってきたのは、この図でいういちばん右の「分岐回路」でした。今回はその上流側を設計します。

幹線の怖いところは、止まったときの影響範囲です。分岐回路が1つ落ちても部屋がひとつ暗くなるだけですが、幹線が落ちればその先の盤ごと全部が止まります。だから幹線は、余裕を持って、確実に。ケチるところではありません。

幹線・分電盤・回路の関係をもう少し丁寧に追いたい人は 新人講座 第9回 幹線・分電盤・回路のきほん を、図面のどこにこれが描かれるかは 新人講座 第4回 電気設備図面の種類 をどうぞ。

② 系統計画 ― 盤をどこに置くか

系統計画の第一歩は、盤の位置です。そしてこれは、電気の理屈から言えば答えがはっきりしています。負荷の重心に置く。それだけです。

同じ建物、同じ負荷でも、盤を端に置くだけで配線の総延長は大きく伸びます。伸びれば電圧降下が増え、ケーブルを太くすることになり、材料費も施工手間も増えます。しかもあとから盤は動かせません。

もっとも、現実には理屈どおりにいかないことのほうが多いはずです。盤を置ける場所は建築が決めますし、意匠の都合で「そこは見せたくない」と言われます。それでも「電気としてはここが最適です」と言えることが大事です。理由を持って提案すれば、折り合いの付け方が変わります。

あわせて考えるのが幹線ルートです。EPS（電気シャフト）の位置、ケーブルラックの経路、他設備との交差。盤の位置とルートはセットで決めます。

③ 系統の分け方 ― 3つの軸

次に、系統をいくつに分けるか。分け方には3つの軸があります。

用途で分けるのが基本です。電灯系統と動力系統は、電圧も負荷の性質も違います。動力の始動電流が電灯側に影響すると、照明がちらつきます。

階・エリアで分けるのは、工事と改修のためです。EPSで縦にまとめておけば、テナント入替えのときに工事範囲がその階で閉じます。重要度で分けるのは、非常時のため。非常照明や防災設備は、一般の系統が止まっても生きていなければなりません。

ただし、分けすぎには注意です。系統をひとつ増やすたびに、盤が増え、幹線が増え、EPSのスペースが要ります。「分けたほうが安全だから」と際限なく分けると、こんどは物理的に納まらなくなります。分ける理由を1つずつ言葉にできるかどうかが判断基準です。

盤そのものの構成（主幹・分岐・予備の考え方）は 分電盤の構成と計画指針 にまとめてあります。最終回で改めて扱いますが、系統を分ける段階で盤の中身をぼんやり思い浮かべておくと、判断が早くなります。

まとめ

幹線の設計は、ケーブルサイズの計算から始まりません。盤をどこに置き、系統をどう分けるか ― ここが決まらないと、計算する対象そのものが定まらないからです。そして①をやり直すと、②〜⑥が全部やり直しになります。

系統を分ける、3つの軸

分ける理由はそれぞれ違います。そして「分けたほうが安全だから」だけでは、際限がなくなります。

分ける軸	何のために分けるか	分けないと
用途（電灯／動力）	電圧も負荷の性質も違うため	動力の始動電流が電灯側に影響し、照明がちらつく
階・エリア	工事と改修のため。EPSで縦にまとめる	テナント入替えのとき、工事範囲がその階で閉じない
重要度（一般／非常）	非常時のため	非常照明や防災設備が、一般系統と一緒に止まる
（分けすぎると）	―	盤が増え、幹線が増え、EPSのスペースが要る。物理的に納まらなくなる

幹線と、6ステップ

盤の位置と、系統

最後に ― 何も言わなければ、余った場所に決まる

盤の位置は、最終的には建築が決めることが多い設計項目です。それでも「ここに置ければ幹線が○m短くなり、ケーブルが1サイズ落ちます」と数字で言えれば、検討してもらえる可能性は上がります。

系統の数も同じで、標準の数はありません。判断の仕方はシンプルで、「なぜこの系統を分けたのか」を1つずつ説明できるかどうか。説明できない分割は、たいてい増やしすぎです。

よくある質問

Q1. 盤の位置は、建築が決めてしまうのでは？
A. 最終的にはそうなることが多いです。ただ、電気として最適な位置を先に示せるかどうかで結果は変わります。

「ここに置ければ幹線が○m短くなり、ケーブルが1サイズ落ちます」と数字で言えれば、検討してもらえる可能性は上がります。何も言わなければ、余った場所に決まります。

Q2. 系統はいくつくらいに分けるのが普通ですか？
A. 建物の規模と用途で変わるので、標準の数はありません。判断の仕方はシンプルで、「なぜこの系統を分けたのか」を1つずつ説明できるか。説明できない分割は、たいてい増やしすぎです。

Q3. 幹線の余裕は、どのくらい見ておけばいいですか？
A. 次回の需要率・不等率の話とセットになります。ここでは「あとからケーブルは太くできない」とだけ覚えておいてください。盤の分岐は増設できますが、幹線の入替えは大工事です。将来の増設が想定される建物ほど、上流に余裕を持たせます。

次回予告

第2回は「負荷容量の集計」。建物にある機器の容量を全部足すと、実際に必要な容量よりずっと大きな数字になります。そこで登場するのが需要率・不等率という「割引」の考え方です。集合住宅の幹線計算にも触れます。連載全体の地図は 設計・施工マニュアル からどうぞ。

→ 公開しました：第2回 負荷容量の集計 ― 需要率・不等率という「割引」

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