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日本における感電保護の現状と課題

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関
総 説
東
学
院
大
学
25
日本における感電保護の現状と課題
Present status and some views on the protection against electric shock
高橋 健彦*
Takehiko Takahashi
1 .まえがき
電気安全のキーワードとして感電保護,過電流保護,
年名古屋帝国大学初代総長。昭和50年(1975年)100
歳にて逝去された。昭和30年(1955年)文化功労賞を
過電圧保護という 3 つの要素がある。これらの要素の
受賞され,その記念として渋沢賞を創設した。我が国
うち,感電保護は内外を問わず古くから研究されてき
の保安,電気事業の確立に大きな役割を果たした人物
ている。特に,これは直接的に人間の安全に係わるも
である。
のであるため,非常に重要な保護体系である。また,
同氏はスイス工科大学で,恩師であるウェーバー博
感電保護は接地と関係が深く,接地を専門とする筆者
士から感電について学んだ。その当時,日本では電路
にとっても大きな関心事である。
の絶縁が悪く,感電死亡事故が多発していた。
本稿では,日本における感電保護の歴史および基準・
そこで,大正 3 年(1914年),電気試験所において
規格の現状を述べ,感電の研究では世界的権威者であ
自ら感電の実験を試みた。水を入れたバケツに両足を
るビーゲルマイヤー博士の研究成果および IEC 規格,
入れ,濡れた両手で裸電線を握った。電線とバケツの
IEEE規格等を参考にして日本における感電保護の課題
間に30 V を印加し 4 mAを流したら苦痛を感じた。まだ
について述べる。
耐えることができたが実験を中止した。その後,裸電
線を片手(左手)で握って実験したが,50V以上でも
2 .日本における歴史的変還
何も感じなかった。この実験結果から許容接触電圧を
( 1 )感電事故と接地の原点
50Vとした。
明治33年(1900年)10月に東京市神田錦町の牛肉店
(江知勝)で女中(15歳の少女)が電灯コードに触れ
( 3 )接地工事と接地抵抗
て感電死した。この原因は柱上変圧器の高圧側(当時
明治44年に「電気工事規程」が公布され,第28条に
は2000V)と低圧側が風雨のため混触していたためで
おいて接地工事の種類として,第一種接地工事及び第
ある。このような事故が関西方面でもあったらしい。
二種接地工事の 2 種類が規定された。これらの接地抵
そこで混触による電位の発生を防止するために明治44
抗は,第二種地線工事における接地抵抗は地線と大地
年(1911年)に低圧側を接地することにした。これが
との間の電圧を150 V 以下に保持することとした。当時
接地工事(第 2 種地線工事)の原点である。
は接地工事を地線工事と称していた。
最初に規程された明治44年以降,大正,昭和時代を
( 2 )渋沢元冶の感電実験
同氏は明治 9 年(1876年)10月25日に生まれ,明治
33年(1900年)に東京帝国大学を卒業,スイス・チュ
経て規程の改正が度々行われた。それらをまとめて接
地工事の種類および接地抵抗の規程の変遷を表 1 ,名
称等の変遷を表 2 に示す。
ーリッヒのスイス工科大学で学び,GE 社(米国)に
入社。帰国後,大正 3 年(1914年)電気試験所に入所
した。大正 8 年(1919年)東京帝国大学教授,昭和14
( 4 )漏電遮断器の導入
日本の配電電圧は欧米に比べて低いものの,系統接
地と機器接地の接地系電路において,人体に流れる電
*
流あるいは人体にかかる電圧に対する危険性が顕在化
Department of Architecture, Kanto gakuin University
していた。このような状況において,接地に加えて感
所員,建築学科
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建築設備工学研究所報 No.30
2 0 0 7 . 3
昭和43年(1968年):(社)日本電設工業協会の接地
工事専門委員会(池田栄一委員長,田辺隆冶主査)が
日本 ME 学会安全対策調査委員会と共同審議を行い,
「病院設備の接地方式指針」を公表した。この指針はわ
が国で初めて病院電気設備の安全基準を示したもので,
医用接地方式の考え方を検討した。
表1
規程及び接地工事の名称の変更
昭和57年(1982年):上記の指針を基に「病院電気
設備の安全基準」
(JIS T 1022)が制定された。また,
これに関連したものに昭和54年に「医用接地センター
ボディーおよび医用接地端子」(JIS C 2808)が,昭
和57年に「医用差込接続機器」(JIS T 1021)が制定
されている。
表2
規程及び接地工事の名称の変更
その後,この分野は(社)電気設備学会で審議して
いる。
電を防止する対策が検討されてきた。
昭和41年(1966年):建設業労働災害防止協会が労
( 6 )保安用接地の体系化
働省の指導のもとに「感電災害防止の指針」を作成し,
保安用接地は電技で定められている接地工事の接地
建設用ベルトコンベアに漏電感電防止器の施設を推奨
抵抗を満足するために設計・施工が実施されていたが,
した。さらに,イギリス規格を準拠した電圧動作形漏
これを総合的に検討するための委員会が組織され,保
電遮断器を規格化した。
安用接地の集大成を完成させた。
昭和42年(1967年)
:(社)日本電設工業協会の接地
昭和45年(1970年):(社)日本電設工業協会技術委
工事専門委員会(池田栄一委員長)で電流動作形も取
員会(池田栄一委員長,田辺隆治主任研究者)が「建
り入れた「漏電遮断器要綱」を発表した。
築電気設備の保安用接地に関する研究報告書」を公表
昭和44年(1969年)
:労働安全衛生規則第124条で漏
電遮断器を施設することが規程された。
漏電遮断器が導入されてから図 1 に示すように感電
死亡事故が減少傾向になった。
した。この報告書の内容は三つの分科会の検討結果を
まとめている。第 1 分科会は,各種接地極の有効かつ
適切な使用方法およびそれらの得失の比較を行い,ま
た接地抵抗低減のための並列接地,深打工法,土壌の
化学処理の効果について検討を行っている。第 2 分科
会は,建築構造体を接地極に代用することの可能性お
よびそれに伴って生ずる二次的諸現象を検討している。
第 3 分科会は,金属管配管を接地導体として使用する
場合のインピーダンスの調査を行い,その効果につい
て検討している。
( 7 )地絡保護の強化
図1
感電死亡件数と漏電遮断器生産台数の推移(産
業安全年鑑,経済産業省生産動態統計による)
( 5 )病院設備の安全強化
わが国の感電防止は接地工事を主体に対策が講じら
れてきていたが,漏電遮断器の導入(前述( 4 )
)に伴
い,漏電遮断器を用いた地絡保護の方策の検討を開始
した。
医用電気機器が普及し,マクロショック(皮膚を介
昭和46年(1971年):(社)日本電気協会技術基準調
して体内に電流が流れることにより起きる感電)やミ
査委員会の使用設備専門委員会の地絡保護方式分科会
クロショック(皮膚を介さずに漏れ電流が心臓に直接
(池田栄一分科委員長)が審議し,
「低圧電路地絡保護
流れて起きる感電)の危険が懸念された。そこで,病
指針」を公表した。この指針は感電事故を防ぐための
院電気設備の接地方式の検討を開始した。
保護方式について理論的検討を加え,地絡保護の考え
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方を保護接地方式,過電流遮断方式,漏電遮断方式,
災害を招くおそれがある。そこで,人体の許容電流を
漏電警報方式,絶縁変圧器の五つに区分して記述して
離脱限界電流の最低値と考えられる 5 mA とする。ま
いる。さらに,人体の接触状態を第一種から第四種ま
た,この状態では,人体抵抗は皮膚が著しくぬれてい
で分類し,各々の接触状態に対応した許容接触電圧を
るため500Ωとする。許容接触電圧をUとすれば,オー
決めている。
ムの法則から,U=0.005×500=2.5〔V〕となる。
この指針の成果により,昭和47年(1972年)の電技
改正では漏電遮断器の取付け義務が大幅に拡大された。
第 2 種接触状態とは浴槽,プールの周辺,又は人が
立ち入るおそれがある水槽,池の周辺,あるいはトン
ネル工事現場などに湿気や水気が著しく存在する場所
3 .日本における感電保護の基準・規格
である。金属製の電気機械装置や構造物に人体の一部
感電保護の基準の根拠の多くは古くからダルジール
が常時触れている場合では皮膚表面が発汗している状
やケッペンらの研究成果を参考に検討されてきたが,
態を考慮している。この状態では,第1種接触状態と同
近年になってIEC規格,特にビーゲルマイヤーの研究
じく人体抵抗を500Ωとする。又,人体の許容通過電
成果が反映されている。
流はケッペンの下限値である50mA をとる。このとき,
許容接触状態 U はU=0.05×500=25Vとなる。
( 1 )低圧地絡保護指針(JEAG8101)における許容
接触電圧
第 3 種接触状態とは住宅,工場,事務所などの一般
的な場所である。このような状態では手足の皮膚がぬ
感電事故を想定した場合,その危険度は,最終的に
れたり,発汗したりするおそれはなく,人体抵抗はフ
は人体に流れる電流と継続時間の積で評価されるが,
ライベルガーの曲線に従うと考えられる。接触電圧を
一応の目安として許容接触電圧が定められている。
50 V とすると,同曲線によって人体抵抗の下限値は約
感電事故の様相は事故の起きる環境によって異なっ
1700Ωである。このとき人体通過電流は,50÷1700≒
てくる。感電防止の視点から,環境の状態をクラス分
0.03=30mA となる。この30mA という値はケッペンの
けしたものを接触状態という。
(社)日本電気協会から
曲線に1.67の安全率を見込んだ曲線の下限値に等しい。
発刊されている「定圧電路地絡保護指針」では,接触
したがって,この状態は50 V までの接触電圧を許容し
状態を表 3 に示すように第 1 種から第 4 種まで 4 種類
ているのである。一般の場所において,50∼60 V 程度
に区分し,それぞれの状態において許容される接触電
の接触電圧を許可するのは,ヨーロッパ諸国において
圧を規定している。同表に示した接触電圧の算定根拠
永年の実績がある。
を以下に示す。
第 4 種接触状態とは人の触れるおそれのない場所,
あるいは隠蔽場所に施設された場所である。この状態
においては接触電圧に格別の制限がない。
( 2 )電気設備技術基準の省令および解釈
電気設備技術基準(以下,電技)は平成9年(1997
年)に全面的に改正された。その背景として次の3つが
ある。
)技術進歩,環境変化などにより,簡素化しても保
安上支障がない条項を整理する。
*設置者などの理解が向上し,かつ技術基準の客観
表3
接触状態による接触電圧の基準(低圧電路地絡
保護指針)
性が確保可能な場合には,機能性基準の視点を導
入する。
+公正,中立と認められるような外国の規格,民間
第 1 種接触状態とは浴槽,プール又は,人が立ち入
規格などを導入する。
るおそれのある水槽,池,沼などに施設する電路であ
上記の),*に伴い,自己責任原則を重視するとい
る。このような環境で感電した状態を想定すると,心
う観点から電技は省令(285ヶ条)・告示(48ヶ条)を
室細動電流を対象としていたのでは,溺死などに二次
省令(78ヶ条)
・解釈(272ヶ条)に変更した。
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建築設備工学研究所報 No.30
接地や感電に関しては電技省令第 4 条,第10条,第
11条,第15条,第20条,第21条,第56条,第59条,第
2 0 0 7 . 3
同様である。ただし,コンクリート床の場合は接地工
事が必要である。
64条等あり,これらの省令に対応して解釈が定められ
( 3 )内線規程
ている。
本稿では電技解釈の接地の条文における根拠を示す
(社)日本電気協会は,昭和43年(1968年)に電気
設備技術基準(以下,電技)に基づいた需要場所にお
ことにする。
ける電気設備の保安の確保を実行するために,電気工
電技解釈第19条(接地工事の種類)
接地工事の種類を表 4 に示す。接地工事において,
100Ωを漏電遮断器が施設している場合は500Ωまで緩
和している。これは,漏電遮断器の定格感電電流が
100mA 以下とし,その場合の接触電圧を50 V 以下に抑
えることができる接地抵抗の最大値を500Ωとした。
作物の設計・施工・維持・検査の規範として「内線規
程」が民間自主規程として制定された。
それ以来,電技などの改正,電気技術の進歩や社会
ニーズの変化に対応するために,改訂されてきた。
内線規程は,電技の省令および解釈に定められてい
る抽象的な表現事項について具体的に解説し,さらに
電気保安に基づく電気使用の利便性を考慮した項目に
ついても規程している。そのため,非常にわかりやす
い内容であり,電気設備の分野に従事している技術者
の「座右の書」的な規程である。
今回の内線規程(第11版)の改訂は,平成12年(2000
年)に実施された改訂以降に発生した電技解釈の改正,
各団体からの提案及び要望に応えるため,規定内容の
見直しや明確化を行ったものである。電技解釈は第 1
表4
接地関連規定
条から第272条で構成されているが,内線規程におい
て,第272条(IEC60364規格の適用)は適用除外とさ
第20条(各種接地工事の細目)
具体的な工事方法を示している。その中で接地極を
地表下75cm以上に埋設することにしているが,この理
由は埋設深さが深いほど電位傾度が小さくなり,歩幅
電圧の低減による感電保護に寄与するためである。
れている。
本稿ではトピックとして接地付コンセント施設に関
する改訂について紹介する。
感電災害を防ぐため,電路には漏電遮断器を施設し,
漏電遮断器の確実な動作を確保するために接地を必要
とする。そのためには,接地極コンセントが有効であ
第28条(電気設備の接地)
電路の中性点の接地に関する条文である。接触電圧,
る。さらに,電気用品の国際整合化に伴い,クラスI機
器の移行の動きもある。
歩幅電圧では IEEE のダルジール博士の研究成果を基
このような状況において,わが国でも接地極付コン
にしている。発変電所構内の中性点直接接地系統にお
セントの普及を進める必要がある。改訂前はでは勧告
いて,作業者はゴム靴を履いていて,事故時間も短い
的,推進的事項であったが,今回の改訂では表 5 に示
ために150 V を目安としている。
すような見直しを図った。
第29条(機械器具の鉄台及び外箱の接地)
4 .ビーゲルマイヤーの研究
環境に応じて接地工事を省略できる場合もあるとい
う条文である。
同氏は1924年 7 月19日オーストリア,ウィーンに生
まれる。1950年にウィーン大学で物理学を学び学位を
取得し,1950∼1957年オーストリア電気用品試験所に
乾燥している場所では人間と対地の間の電気抵抗が
勤務,1957年から電気安全問題のコンサルタントとし
大きいため,対地電圧が150 V 以下であれば致命的な感
てESF研究所(ウィーン)を設立し,現在に至ってい
電が生じないため,接地工事は不要である。150 V を超
る。
える低圧の場合でも木製の床,畳,石などの床上でも
ビーゲルマイヤー博士は,オーストリア電気用品試
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いる。1978年にオーストリア大統領からプロフェッサ
ーの称号を与えられた。また,1985年にはIEEE(電気
電子学会)から Power Life Award を受賞している。
感電の研究は羊,豚,山羊,犬などの動物実験で電
流特性のデータを採っているが,ビーゲルマイヤー博
士は自ら被験者となり人体インピーダンス,人体通過
電流と心臓の心室細動に関する実験データを収集して
いる。写真 1 に実験の様子と実験装置,図 2 実験回路
を示す。
表5
接地極付コンセントの施設概要
験所に入所以来,一貫として電気安全技術に関する研
究に携わり,その成果は国際規格に採用されると共に
感電防止方式の確立に大きく貢献した。特に,彼は1970
∼1980年代において危険な感電レベルにおける人体イ
ンピーダンスの測定を行い,電気病理学上の基礎を導
いた。また,従来,感電死と電流の関係はエネルギー
写 真 1 ビーゲルマイヤー博士の実験の様子と実験装置
に依存するとしていた定説についてその誤解を指摘し,
人体通過電流とその心臓の心室細動に関する各種デー
タを収集し,その統計分析を行い,心室細動電流は心
拍を境にZカーブとなることを提案した。これによっ
て,電流による感電死のメカニズムが解明され,各種
保護方式が可能になった。
1930年代のケッペン博士(独)やダルジ−ル博士
(米)らの考え方を基として1974年にIECレポート479
“人体を通過する電流の影響”が発行されたが,彼はこ
図2
実験回路
れを不十分とし,TC64のWG 4(人体通過電流の影響)
の議長として,その改正に精力的に取り組み,彼自身
5.感電電流の安全限界曲線
のデータを基に原案を作成した。この原案は IEC 加盟
感電防止対策には,大別すると保護接地方式と漏電
各国の検討を経て国際的に認められ,1984年に第 1 編
遮断方式とがある。住宅,ビル,工場等の低圧電路に
(人体インピーダンス,15∼100 Hz の交流による影響,
おいては,漏電遮断方式が最も有効であり,一般的に
直流による影響)
,1987年に第 2 編(100Hzを超える交
採用されている。漏電遮断器の設置が義務づけられた
流による影響,特殊波形電流による影響,短時間単方
ことで,感電死亡事故が大幅に減少し,漏電遮断器の
向性インパルス電流による影響)が発行された。以来
有効性が認識されてきた。
このレポートは,IEC の各 TC において安全基準を作成
する際の基礎として重要な役割を果たしている。
また,彼は1978年に感電防止に関する三重保護(基
漏電遮断器の特性,歩幅,接触電圧の評価において
は人体の電流特性を明らかにすることが必要不可欠な
課題である。この電流特性とは人体のインピーダンス,
本保護,故障保護,追加保護)の概念を構築させるな
周波数を考慮した感電電流の実効値と通電作用時間の
ど,その豊富な経験と知識に基づき低圧電気設備の安
関係を示すもので,安全限界曲線と称している。この
全について理論と実務の両面にわたり基準を提供し,
電流特性を明らかにするための研究は古くから行われ
感電防止技術を啓蒙した。彼は漏電遮断器の開発にお
ており,貴重なデータが公表されている。
ける先駆者であり,この分野で36以上の特許を持って
30
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( 1 )ケッペンの実験
2 0 0 7 . 3
人間に適用するための式を提案している。
I=157/√T〔mA〕
人体通過電流の危険性を判定するのに,大きな電流
ならば短時間でも危険であるし,小さな電流であれば
この式をもとにグラフ化すると図 3 の C 線になる。
長時間接続しても危険にならない。この考えに基づき,
感電電流の安全限界を,次のように電流と時間の積が
( 3 )IEC60479規格
一定値になることを見い出した。
前述したように,1974年当時はケッペンやダルジー
I・T = constant(一定)
ルのデータをもとに図 4(a)のような曲線があった。
( I:人体通過電流〔mA〕,T:通過時間〔s〕)
この図は感電電流(心室細動電流)と作用時間の関係
ケッペンは種々検討した結果,人体通過電流の安全
を感電の危険度に応じ,四つの曲線と五つの領域に分
限界として電流時間積を50〔mA・S〕とすることを提
けている。対象とする周波数は50∼60Hzとなってい
唱した。すなわち,
る。
I・T=50〔mA〕
TC64は約1.5年ごとに会議を開催しているが,1984
この式をグラフ化すると図 3 の A 線である。A 線を
年のベルン会議で図 4(a)の改正案が提出され審議し
境として右上が危険範囲であり,左下が安全範囲であ
た。その結果,1985年に改正された。改正の特徴は図
る。例えば,100mA の電流が人体に 1 秒流れると危険
4(b)に示すとおり,領域を四つにして特に曲線 c の
であるが,0.1秒で遮断されれば安全である。なお,ケ
形状が変更になった。つまり,心室細動現象を引き起
ッペンの A 線では,人体通過電流が50mA 以下では安
こす電流特性が変わったものである。同図は15∼100Hz
全限界は無関係と指定としている。図 3 のB線は,I・
に対応するものであるが,周波数の違いはあるものの,
T=30とした場合である。すなわち,B 線は A 線に1.67
感電の危険度の目安として,電流と時間の関係を曲線
の安全率を見込んだ形になっている。ヨーロッパ諸国
c に改正されたことは大きな意義のあることであった。
ではこの B 線をベースにしてきている。
この改正の原動力となったのがビーゲルマイヤーであ
る。
図4
図3
感電電流(交流)の安全限界曲線(IEC60479)
感電電流と通電作用時間の関係
(4)IEEE 規格にみるダルジールの研究成果
( 2 )ダルジール(アメリカ)の実験
米国においてはANSI(米国規格協会,American
ケッペンの実験に対してはダルジールは,感電の危
National Standard Institute)NFPA(米国防火協会,
険度は電流のエネルギーに関係することを見い出し,
National Fire Protection Association),IEEE(米国電
安全限界を次のように示した。
気電子学会,Institute of Electrical and Electronics
2
I ・T=constant(一定)
この式により人体の感電電流を次式のように評価した。
I=116/√T〔mA〕
これは50kgの羊が確率0.5%で死ぬ限界値である。ダ
ルジールは,この式をもとに平均体重70kgに換算して
Engineers)等の合同規格において,感電保護に関す
る内容が盛り込まれており,その主なる文献はダルジ
ール博士の研究成果である。感電保護については,特
記すべき内容について紹介する。
ダルジールは感電の危険度を人体の体重に影響する
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と考え,いろいろな動物実験を行い,データを収集し,
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いる。
その例を図 5 に示す。これらのデータをもとに前述し
TC64では当初から,以下に示すような感電保護など
たような安全限界の感電電流の実験式を見い出した。
に関する規格を作成してきたが,近年は TC64の根幹規
ダルジールとビーゲルマイヤーの研究成果の評価を
行い,感電電流の安全限界曲線を図 6 のように示して
格と位置づけられている。IEC 規格(建築電気設備)
をまとめている。
)人体を通過する電流の影響(IEC60479,1987年,
いる。
1984年発刊)
*感電保護に関する電気・電子機器の分類(IEC,
感電電流(mA)
1976年発刊)
+感電保護のための設備と機器に関する共通事項
(IEC61140,1992発刊)
,電源システム及びスイッチ・コントロールギアの
選定と施工(IEC61200,1993∼1996年発刊)
-建築電気設備(IEC60364,1980∼1996年発刊)
IEC60364規格は「建築電気設備」であったが,2005
年の韓国済州島会議で「低圧電気設備」と変更した。
体重(kg)
図5
感電の危険度
この理由は後述するTC99の高圧電気設備との区別化を
はかるためである。
IEC60364規格の構成は2006年に変更され図 7 に示す
ようになった。今までの規格は長い間にドイツの代表
委員であったW. Rudolph氏(故人)らが原型を構築し
人体経過電流(mA)
たものであり,約20年間,マイナーチェンジはしたも
のの規格体系として活用されてきた。
電流継続時間 t(ms)
図6
感電電流の安全限界曲線
6 .IEC における感電保護の規格の概要
( 1 )TC64(電気設備と感電保護)
TC64は1967年に設立され,第 1 回目の国際会議がフ
ランス・パリで開催され,それ以降,国際会議の審議
を経て,数多くの国際規格を作成してきた。TC64の検
討範囲は低圧需要家設備(IECでは交流 1 kV,直流
1.5kV以下)を対象として,建物内及びその周辺並び
に類似の構造物の電気設備の配線における安全性及び
その関連事項の規格を審議している。TC64は非常に範
囲が広く,他の TC にも密接に関係する内容を含んで
図7
IEC60364(低圧電気設備)の新規格
32
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2 0 0 7 . 3
ところが,TC64の前委員長であるD. M. Latimer 氏
(英国)は委員長の時代に再構築を積極的に推進し,
1997年頃から WG を組織して規格体系を検討してきた。
今まで構成は面的な関係で規格を構成しているため,
規格内容が入り組んでいた。それを整理統合し図12に
示すように,5 つの幹を設定し,関連する規格を枝と
して分類している。感電保護については,4 ―47(感電
保護手段),4 ―481(外的影響保護手段)をまとめて4
―481(感電保護)に再構築している。なお,特殊設
備・場所の感電保護は60364-7シリーズの規格の中で規
定している。
( 2 )TC99(高圧電力設備のシステムエンジニアリ
ング及び施工)
TC99は,TC64の低圧に対して高圧電力設備の要件
に関する国際規格の必要性が高まっていること,
CENELEC(欧州電気標準化委員会)が高圧電力設備
図8
許容接触電圧の計算方法(IEC61936―1)
図9
接触電圧の安全限界曲線(IEC61936―1)
分野の規格作成に着手しているという理由から1995年
に設立された。第 1 回目の国際会議がドイツ・フラン
クフルト市で開催された。TC99の適用範囲は,交流
1 kV超過の発変電所,送配電及び需要家設備である。
これらの電気安全の要件として,電力設備の設計・施
工の規格を作成しようするものである。この中には,
高圧設備の接地システムを対象とした項目がある。
高圧電力設備においては,例えば変電所の構内にお
ける感電保護の指標として,人間の歩幅電圧や接触電
圧が用いられる。そのため,感電保護を評価するため
には感電電流よりも電圧で評価したほうが便利である。
そこで,感電電流の安全限界を電圧の限界,つまり心
室細動を引き起こさない許容接触電圧の値に変換する
必要がある。
許容接触電圧は図 8 に示したフローで決定する。許
容接触電圧は高圧電力設備の遮断時間に密接に関係す
る。そこで,人体に印加される許容接触電圧と継続時
間との関係を表すと図 9 のようになる。同図のZ 1 ∼Z 4
曲線において,確率及び統計的観点から,現在使用さ
住宅でも,今回の内線規程の改訂に伴い,普及が促進
れているZ 2 曲線が,接地設計要素として最低条件とさ
されようとしている。
れている。
( 1 )3 P コンセントの形状
7 .日本における接地極コンセントの普及のための課題
接地極付コンセント(以下,3 Pコンセント)は電源
3 P コンセントは図10に示すように,接地極の付い
たコンセントに,対応するプラグを 3 P プラグという。
と接地(アース)を同時に得ることができるコンセン
コンセントとプラグの組み合わせを 3 P コンセントシ
トである。欧米では電気設備の常識になっている。わ
ステムという。わが国では,従前から同図(ハ)に示
が国でもオフィスビルや病院などで普及しつつあるが,
すように,接地端子付のコンセントが普及していた。
関
図10
東
学
院
大
図11
接地極付コンセントの形状
33
学
接地の必要な主要耐久消費財の普及
どちらも役割は同じであるが,後述する家電機器のク
ラス分類に関係している。
3 P コンセントシステムの特徴は,手でプラグの抜
き差しを行うとき,プラグのアースピンが電源用の平
刃よりも長いため,つねにプラグが接地されている状
態になる。つまり,家電機器の接地が完全な形で実現
されているという利点がある。
( 2 )接地を必要とする家電機器
近年は住宅においても,多種多様な家電機器が普及
図12
接地の必要な主要耐久消費財の保有台数
されている。その中で,感電防止を目的とした接地を
必要とする機器も多く含まれている。それらは商用電
造物責任)法が平成 7 年 7 月 1 日に施行されて以来,
源の電気エネルギーを利用する機器である。さらに,
接地設備のあり方が大きな課題になってきている。こ
IT 機器関連の情報・制御信号として利用する機器も接
の PL 法は,日本では画期的な法律であり,企業及び国
地を必要とする。住宅における機器をまとめて表 6 に
民にとっては大きな関心事になっている。PL 法に対す
示す。これらの機器の普及率と保有機台数の推移図11,
るメーカーのアクションの一つに,製品の危険に関す
図12に示す。
る告示がある。電気的危険に関するシンボルマークを
図13に示す。いずれも感電・接地(アース)に関する
( 3 )3 P コンセントシステムの必要性
)PL(製造物責任)法
もので,タイトルおよび意味は図中に示すとおりであ
る。
わが国において,従前から住宅においては感電防止
のための保安用の接地設備,例えば,電気洗濯機の接
地が主体であった。しかし,PL(Product Liability,構
表6
接地を必要とする家電機器
図13
電気的危険に関するシンボルマーク
34
建築設備工学研究所報 No.30
さて,PL 法が施行されたわが国で,警告表示のつい
た製品を我々国民が手にしたとき,とまどうことがあ
るのではないだろうか。それは接地の取付けに関して
2 0 0 7 . 3
応した機器である。
(ニ) クラスÀ機器:機能絶縁のほかに保護絶縁を施
し,二重の絶縁を施した機器である。
(ホ) クラスÁ機器:安全特別低電圧(SELV(Safety
である。
Extra Low Voltage):交流50V)
(社)日本電機工業会(JEMA)でとりまとめた家電
製品の「警告表示実施要領」によると,表示する製品
を用いる機器である。
わが国ではWTO(世界貿易機関)加盟国であり,
には「アースを確実に取り付けて下さい。故障や漏電
TBT(Agreement on Technical Barriers to Trade,貿
のときに感電する恐れがあります。アースの取り付け
易の技術的障害に関する協定)協定を締結している。
は販売店にご相談ください。
」という旨の要注意書きを
国際整合化に伴い,IEC 規格を取り入れることになっ
記したカタログを添付することになっている。
ているが,特にクラス0¿機器は例外としている。欧米
わが国の普通の住宅においては,接地端子付コンセ
ントが洗面所に設置されている程度であり,台所に設
諸国では常識となっているクラス¿機器を普及する必
要がある。
置されていることはめずらしい状況ではなかろうか。
それなのに,
「アースを確実に取り付けて下さい」
,
「販
売店に相談してください」という表示はとまどうばか
( 4 )3 P コンセントシステムの普及のための課題
3 P コンセントシステムの普及に際して,よく言わ
りである。
「販売店に相談して下さい」と言われても戸
れることが「にわとり」と「たまご」のたとえである。
建住宅でも,特に集合住宅では簡単にアース工事を行
「 3 P プラグが先なのか」
,
「 3 P コンセントが先なのか」
の問題がある。次にいろいろな視点で普及のための課
うのは困難であろう。
題について述べる。
*家電機器のクラス分類
IEC(国際電気標準会議)規格の「家庭用電気機器
)ユーザーの視点
の安全に関する総則」(IEC60335)において,家電機
前述で述べてきたように,接地は住宅においても重
器を感電防止の観点から IEC では家電機器を安全に使
要であり必要不可欠である。ユーザーの多くは,接地
用するために,次の五つのクラスに分類している.
の必要性を十分に認識しており,
「いつでも」
,
「どこで
(イ)クラス 0(ゼロ)機器:機能絶縁だけで接地のな
も」,「かんたん」に接地を得ることができれば,安心
できる環境で生活できる。ただし,工事費用の負担の
い機器。
(ロ)クラス 0¿(ゼロワン)機器:クラス 0 機器と同
問題はある。
様に機能絶縁だけであるが,図14(イ)に示す
ように接地線がある。したがって,機能絶縁が劣
化しても接地されているので,感電防止には寄与
*配線器具メーカーの視点
ユーザーニーズを満足するためには,3 Pコンセント
を生産する必要がある。メーカーは図 2 に示したよう
している。
(ハ)クラス¿機器:クラス 0¿機器と同様に,接地が
なコンセントを普及し,クラス 0¿,クラス¿機器に
ある。ただし,図14(ロ)に示すように,この
対応させている。理想的にはクラス¿機器対応の 3 P
機器は電源コードと一体( 3 Pプラグ)になって
コンセントの普及である。価格の問題も大量生産にな
いるので,電源供給と同時に,自動的に接地され
れば解消されるはずである。ユーザーニーズを満足す
る。つまり,これは 3 Pコンセントシステムに対
るためには,3 P コンセントを生産する必要がある。
+家電機器メーカーの視点
PL 法の施行で,メーカーは前述したように家電機器
に接地を要求している。日本の住宅電気設備の現状を
踏まえたうえで,このような要求をユーザーに課して
(イ)クラス0¿機器
図14
(ロ)クラス¿機器
家電機器のクラス分け
いることは,少々無理なことではないだろうか。IEC
規格の整合化が必須課題になっている現在,クラス¿
関
東
学
院
大
学
35
機器の使用を理想とするならば,3 P プラグ付の家電機
が,これも 3 芯ケーブルの色別を明確にすることで安
器にすべきである。
心して施工できるはずであろう。
,電線メーカーの視点
8 .あとがき
3 P コンセントシステムに対応した専用のケーブル
の開発は容易なことであろう。その際,電圧側,接地
日本における感電保護の現状とビーゲルマイヤー博
士の研究による IEC 規格の現状を紹介した。
側電線の色別を規格化しておく必要がある。接地極の
日本においては,対地電圧が低いことと漏電遮断器
接地線は IEC 規格に色のケーブルを使うことは当然で
の普及率が高いため,感電死亡事故は欧米と比較して
ある。
非常に少ない。しかし,地方の農家などでは今だに漏
日本では従前から,例えば,関東と関西では,これ
らの電線の色別が異なっている。ま
さに国内整合化を図ることが先決である。
電遮断器を設置していない住宅もあり,決して磐石な
状態ではない。
現状において,課題になるのは接地極付コンセント
の普及についてである。これは,感電保護も含まれる
-設計者の視点
が,IEC 整合化におけるクラスの¿機器の扱いにも密
住宅の接地設備として望ましい形態は,
「感電や雷サ
接に関係する。さらに,TC108(情報技術・通信技術
ージによる過電圧を防止するための保安用接地」
,「エ
分野における電子機器の安全性)に関係する情報技術
レクトロニクス機器の安定な動作を確保するための機
機器( 3 P プラグ)との問題も関係する。
能用接地」という異なる 2 種類の接地を一つにまとめ
3 P コンセントシステムの普及するための課題とし
る,つまり,共用して施工することである。もちろん,
て“にわとり”と“たまご”の論を例えとして引き出
それには大地に施す接地極だけでは不十分であり,例
した。考えてみれば,3 P コンセントであれば,クラス
えば,SPD,等電位ボンディングが必要である。
0¿機器は可能であるが,2 P コンセントであれば対応
近年の住宅は大型化し,家電機器も大容量化し,全
電化住宅が多く建設されている。住宅の接地線の配線
できない。便宣上,アダプターの使用も考えられるが
信頼性に課題が残る。やはり,電気設備の視点から,
方式は,
「送り配線(ループ状)方式」と「放射状(ス
3 P コンセントシステムを普及しその後でクラス¿機器
ター状)配線方式」とに大別される。
を生産するのが“筋”なのかもしれない。いずれにし
送り配線方式とは,コンセントからコンセントへわ
たって配線される方式で,材料及び施工費が安価に抑
えられる利点がある。一方,放射状配線とは,住宅用
ても,関連業界が一丸となって 3 P コンセントシステ
ムを推進する気持ちが必要であろう。
国民が安全に安心して生活を営むためには電気安全
分電盤から系統ごとに放射状に配線される方法である。
環境を整備することが必要である。さらに利便性を追
これは,接地を必要とする家電機器をすべて,一点に
求するならば建築電気設備の高度化が必要である。建
集中させ,その点を電位の基準点とする考えである。
築電気設備のインフラ整備に終りはない。
従前から,日本ではこの形態を,
「一点接地」と呼んで
いたが,IEC 規格の思想では「スター型ボンディング」
参考文献
であり,同義である。
1 )渋沢元治:電界百話,オーム社,1934年
一点に集中させる箇所は,分電盤の等電位ボンディ
ングバー(あるいは集中接地端子)であり,そこには
2 )低圧電路地絡保護指針,(JEAG8101―1971),(社)
日本電気協会
SPDが装備されることもある。3 P コンセントの普及の
3 )内線規程(JEAC8001―2005),(社)日本電気協会
具現化するためには,設計者が十分にシステムニーズ
4 )消費動向調査年表:内閣府経済社会研究所,2006
を認識する必要がある。
年
5 )高橋:これからの住宅電気設備,オーム, 3月号,
.施工者の視点
古い話ではあるが,病院において 3 P コンセントの
2006年
6 )G. Biegelmeier:Wirlungen des elektrischen Stroms
誤結線でトラブルが生じたことがある。最近は全く耳
auf Menschen und Nutztiere,VDE VERLAG,
にしない。施工する際に留意することは誤結線である
1986年
36
建築設備工学研究所報 No.30
7 )G. Biegelmeier,W. Skuggevig,T. Takahashi:
The Influence of Low-voltage Net-work System on
the Safety of Electrical Energy Distribution UL.
Inc.1997年
8 )IEEE:
Guide for Safety in AC Substation Grounding,
ANSI/IEEE
std.80,2000年
9 )IEC 規格
(2007年 2 月17日受理)
2 0 0 7 . 3
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