学科Ⅱ（環境・設備）
一級建築士 令和4年度 学科Ⅱ（環境・設備） 問17
問題・正答・学習用解説
問題
電気設備に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。選択肢
正答と解説
正答：（2）
正答の考え方
正解は（2）です。地絡は、絶縁が傷むなどして電流が本来の配線から外れ、大地や建物の金属部分などへ流れることです。地絡の保護には、漏れた電流を検出する漏電遮断器や地絡継電器などが必要です。過電流遮断器は、電流が設定値を超えて大きくなった場合に切る装置であり、地絡電流が小さい場合には動作しないおそれがあります。
例えば、通常の負荷電流に比べて小さな電流が機器の金属部分や人体を経由して漏れた場合、電線全体の電流は過電流遮断器の動作値を超えないことがあります。それでも感電や火災などの問題につながるため、電流が多すぎるかだけではなく、正しい経路を通って戻っているかを検出する必要があります。
漏電遮断器は、回路へ出ていく電流と戻る電流の差などから漏れを検出します。過負荷や短絡の保護と地絡の保護は、対象とする異常が異なります。両機能を持つ製品もありますが、設問のように過電流保護だけを地絡対策として説明するのは不適当です。保護装置の名前と、何を測って動作するかを結び付けます。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）適当です。インバータなどの電子機器は、電流の波形をひずませ、基本周波数の整数倍の成分である高調波を生じさせる場合があります。アクティブフィルタは、そのひずみを打ち消す向きの補償電流をつくり、電源側へ流れる高調波を抑えます。空気のフィルターのように粒子を網で捕まえる装置ではありません。電気の波形を測り、必要な電流を能動的に加えることで電源品質を改善する設備です。
選択肢2
（2）不適当です。過電流遮断器は大きすぎる電流を検出しますが、漏れた電流がその設定値より小さければ地絡を検出できない場合があります。地絡対策には漏電遮断器や地絡継電器など、漏れの検出機能を用います。大きな地絡では過電流保護が動くこともありますが、それを理由に全ての地絡を保護できるとはいえません。「電流の量が過大」と「電流の経路が異常」を別の故障として整理します。
選択肢3
（3）適当です。電源ケーブルの電圧変化は周囲に電界をつくり、近くの信号線へ静電誘導によるノイズを与える場合があります。シールドケーブルは信号線を導電性の層で包み、外部電界の影響を受けにくくします。細かな信号を扱う線では、わずかな混入でも誤動作の原因になります。ただし、遮へいの接続や接地、配線の離隔なども重要で、シールドという名称だけで全てのノイズがなくなるわけではありません。
選択肢4
（4）適当です。雷電流が導体を流れると大きな電位差が生じ、近くの金属部分との間で火花が飛ぶおそれがあります。内部雷保護は、導電性部分の等電位化や必要な離隔などによって、この危険な放電を防ぐ仕組みです。外部雷保護が雷を受け止め地面へ流す経路を担当するのに対し、内部では経路間の電位差や飛び移りにも対処します。建物の内外の保護を組み合わせる必要があります。
周辺知識
電気設備の異常を、電流、電圧、波形、経路に分けると保護方法が整理できます。過電流は電流が多すぎる異常、地絡は本来と違う経路へ流れる異常、高調波は波形に不要な成分が含まれる問題、雷サージは瞬間的な過大電圧などの問題です。いずれも同じ遮断器一つで解決できるわけではありません。
交流の基本周波数が50Hzなら、150Hzや250Hzなどの整数倍の成分は高調波です。これらは機器の発熱や誤動作などへ影響することがあります。アクティブフィルタはその成分を補償します。一方、信号線のシールドは外から電界が入り込むのを抑える対策で、対象が違います。
地絡保護では、接地によって漏れた電流の経路を確保することと、異常を検出して回路を切ることを組み合わせます。接地しただけ、遮断器を付けただけで十分と考えず、それぞれが何を担うか確認します。設備の安全は、異常が起きたときの流れを想像し、どの装置がそれを検出し、どこで止めるかを追うことで理解できます。