内線規程の解釈と解説【００２】｜不平衡負荷の制限及び特殊な機械器具

出典（内線規程(JEAC8001-2022)）より

この記事に書かれていること

単相３線式における不平衡負荷の制限

単相３線式配線において、中性線と各電圧側電線間の負荷が不平衡になると、電圧の不均衡や中性線電流の増加などの問題が発生する可能性があります。そのため、負荷はできるだけ平均化する必要があります。

1305-1 不平衡負荷の制限（対応省令：第4条）

• 負荷の平均化:
  • 低圧受電の単相３線式における中性線と各電圧側電線間の負荷は、平均させること。
  • ただし、3605-2(分岐回路の種類)3項②で規定されている片寄せ配線を行った単相３線式分岐回路にあっては、この限りでない。(勧告)
• 設備不平衡率:
  • やむを得ない場合は、設備不平衡率40%までとすることができる。
  • 設備不平衡率とは、中性線と各電圧側電線間に接続される負荷設備容量(VA)の差と総負荷設備容量(VA)の平均値の比(%)をいう。

解説

• 単相３線式配線では、中性線を基準として100Vと200Vの電圧を取り出すことができます。
• 負荷が平衡していれば、中性線にはほとんど電流が流れませんが、不平衡になると中性線電流が増加し、電圧降下や電力損失の原因となります。
• 設備不平衡率40%という制限は、これらの問題を最小限に抑えるための目安です。
• 片寄せ配線は、意図的に負荷を不平衡にする配線方法ですが、特定の条件を満たす場合に限り認められています。

注意点

• 負荷の不平衡は、電圧変動や電力損失だけでなく、電気機器の故障の原因にもなります。
• 特に、モーターなどの誘導性負荷は、不平衡電圧の影響を受けやすいので注意が必要です。
• 負荷の配置や配線計画を工夫することで、不平衡を低減することができます。
• 不平衡負荷が大きい場合は、電気事業者と相談し、適切な対策を講じる必要があります。

設備不平効率の計算式｜単相の場合

設備不平効率の計算例｜単相の場合

〔注2〕契約電力5kW程度以下の設備において,少数の加熱装置類を使用する場合など完全な平衡が得難い場合は,前記の限度を超えることができる。

〔注3〕片寄せ配線を行った単相3線式分岐回路は,構造的に平衡させることができないため,当該分岐回路に限り不平衡負荷の制限から除いている。ただし,この場合は,幹線においては負荷を平衡させること。

三相３線式における不平衡負荷の制限

三相３線式配線において、各線間に接続される単相負荷が不平衡になると、電圧の不均衡や線路損失の増加などの問題が発生する可能性があります。そのため、負荷はできるだけ平衡させる必要があります。

不平衡負荷とは？

三相3線式は、3本の電線で電気を送る方式です。各電線に接続される負荷（電気製品など）の容量が均等でない状態を「不平衡負荷」といいます。

不平衡負荷の限度

• 設備不平衡率：
  • 単相接続負荷から計算し、設備不平衡率を30%以下にする必要があります。
  • ただし、以下の場合はこの制限が適用されません。
    • 低圧受電で専用変圧器などにより受電する場合
    • 高圧受電において、100kVA(kW)以下の単相負荷の場合
    • 高圧受電において、単相負荷容量の最大と最小の差が100kVA以下である場合
• 設備不平衡率の定義：
  • 各線間に接続される単相負荷総設備容量(VA)の最大と最小の差と、総負荷設備容量(VA)の平均値の比率(%)を指します。

不平衡負荷の影響

不平衡負荷が大きいと、以下のような問題が発生する可能性があります。

• モーターやインバータの動作に悪影響を与える
• 機器の温度上昇や振動を引き起こす

ポイント

• 電気設備技術基準では、高圧受電の三相3線式における不平衡の限度を30%以下と定めています。
• ただし、特定の条件下ではこの制限が適用されません。
• 不平衡負荷は、電気機器の故障や事故の原因となる可能性があるため、適切な管理が必要です。

上記、不平衡率以下とすることが困難な場合

• 高圧受電において、大容量の単相電気炉などを使用する場合、通常の制限では対応できないことがあります。そのような場合には、電気事業者と相談の上、以下の方法で施設する必要があります。

  推奨される施設方法

  • 単相負荷が1個の場合:
    • 逆V接続を使用します。
    • ただし、容量が300kVAを超える場合はこの方法を使用できません。
  • 単相負荷が2個の場合:
    • スコット接続を使用します。
    • ただし、1個あたりの容量が200kVA以下であれば、例外的に通常の変圧器2台を使用し、別々の線間に負荷を接続することも可能です。
  • 単相負荷が3個の場合:
    • できる限り各線間の電流が均等になるように、負荷を接続します。

  重要なポイント

  • これらの方法は、高圧受電における単相負荷の接続に関する推奨事項です。
  • 実際の施設にあたっては、必ず電気事業者と協議し、安全性を確保してください。
  • 単相負荷を三相の電力系統に接続する場合、電力系統の電圧不平衡を引き起こす可能性があります。電圧不平衡は、電力機器の過熱や効率低下の原因となるため、適切な対策が必要です。

解説

• 三相３線式配線では、各線間の電圧は等しく200Vですが、単相負荷の接続方法によっては、各線間に流れる電流に差が生じ、電圧不平衡や線路損失の原因となります。
• 設備不平衡率30%という制限は、これらの問題を最小限に抑えるための目安です。
• 大容量の単相負荷を使用する場合など、不平衡率を制限内に抑えることが困難な場合は、電気事業者と協議し、適切な対策を講じる必要があります。

特殊な機械器具

この資料は、フリッカや高調波など、他の電気使用者の電気使用に障害を及ぼすおそれがある特殊な機械器具の施設に関する規定をまとめたものです。

概要

• 他の電気使用者の電気使用に障害を及ぼすおそれがある特殊な機械器具は、電気事業者と協議のうえ施設する必要があります。
• ただし、電動機などで3305-2（三相誘導電動機の始動装置）または3305-3（単相電動機の始動電流）に適合するものは、この限りではありません。