基本原理
保護目的
電気工学には、人や動物を電気ショックから守るための規格が存在します。
これは以下の組み合わせによって達成されます:
- 故障のない状態において、基本絶縁によって通電部に直接触れることを防ぐ基本保護。
- 故障時に危険な通電部になる可能性のある、電気機器の金属製ハウジングなど、接触可能な部品に間接的に触れた場合の故障保護。
漏電遮断器(RCD)の使用は、電気ショックに対する保護の強化、故障保護の向上、および防火対策の強化として機能します。
RCDは流れる故障電流の強さを制限するものではなく、その持続時間を制限するものです。
付加的保護
付加的保護とは、特定の条件下における措置を指します。これには、基本保護と故障保護が同時に失敗した場合の保護効果を持つ漏電遮断器(RCD)が含まれます。つまり、電気設備や電気機器において二重またはそれ以上の多重故障が発生した場合のことです。RCDは電気ショックを完全に防ぐものではなく、人体を通る故障電流の大きさを低減するものでもありません。しかし、その大きさにもよりますが、身体を流れる電流の持続時間を、即座に命に関わる心リズム障害である心室細動のリスクが最小限になるように制限する必要があります。人体保護のための最大許容定格感度電流 IΔnは30 mAです。電気ショックに対する唯一の保護、つまり基本保護や故障保護なしでRCDを使用することは認められていません。
定格感度電流が30 mA以下のRCDは、以下の場合に備えなければなりません:
- 一般の人が使用することを意図した、定格電流32 A以下のコンセント(ソケット)
- 屋外で使用する携帯用機器の最終回路で、定格電流が32 A以下のもの
- 照明回路(住宅用建物のみ)
RCDは、以下のようなケースで付加的保護を提供できます:
- 電気機器の不適切な取り扱いや乱用
- 子供による電気系統の操作(ソケットへの釘の挿入など)
- 外部からの影響による電気系統の損傷(湿気、保護接地の中断、絶縁の破損など)
- 電気技術者による5つの安全ルールの不遵守による、人体を介した接地への電流経路
- トレーニング目的での開放された電気機器の取り扱い
- 素人による電気系統や電気機器の故障、または専門家による不適切な作業
故障保護
故障保護に関しては、地絡発生時に過電流保護装置による自動的な電源遮断の条件が満たせない場合、漏電遮断器(RCD)を使用しなければなりません。これは、接地方式の種類によってTTシステムが存在する場合によく見られます。システム接地導体と動作接地導体間の電気的接続が不足しているため、故障電流は主にシステム接地導体 RAの伝搬抵抗によって制限されます。
人体保護には以下の条件が適用されます:
''RA ≤ UT/IΔn ただし
RAは保護導体を含むシステム接地の伝搬抵抗UTは時間制限なしで最大50 V ACの接触電圧IΔnは漏電遮断器の定格感度電流
したがって、最大伝搬抵抗は以下のようになります:
RA = 50V/30 mA ≈ 1,67 kΩ
以下の場合には、定格感度電流が30 mAを超えるRCDを使用することができます:
- 配電回路
- 電気ショックからの保護以外の理由で必要な場合の末端回路
定格感度電流の4.6倍の条件下では、各RCDに応じて以下の伝搬抵抗が考えられます:
| IΔn | 10 mA | 30 mA | 100 mA | 300 mA | 500 mA | 1 A |
|---|---|---|---|---|---|---|
| RA | 5 kΩ | 1,67 kΩ | 500 Ω | 167 Ω | 100 Ω | 50 Ω |
防火
VdS規定によると、電気的な発火から保護するために、相導体と保護導体または接地間の故障電流は420 mAを超えてはなりません。この目的には、定格漏電電流が300 mAまでの漏電遮断器を使用できます。定格漏電電流に応じて、故障箇所で以下の熱出力が発生する可能性があります:
| 定格感度電流 | 230 V AC電圧での熱出力 |
|---|---|
| 30 mA | 7 W |
| 100 mA | 23 W |
| 300 mA | 69 W |
これらの熱出力は、過電流保護装置のみの場合よりも大幅に低くなります。さらに防火対策として、漏電遮断器に追加して設置し、ケーブル破損時に発生する可能性のあるケーブル火災から保護する専用のアーク故障保護装置も利用可能です。
動作原理
漏電遮断器(RCD)は、定格感度電流に達すると遅くとも作動し、4極スイッチの場合は中性線を含む上流ネットワークから影響を受ける回路の全極を遮断します。内蔵テスト回路も、その電流制限抵抗が連続動作(誤用)を想定した設計ではないため、切断されます。保護接地導体は漏電遮断器の一部ではなく、切断されません。
漏電電流は、電流の一部が不必要な経路を通って電源に戻る際に発生します。この電流経路には、保護接地導体、電気動作機器のエンクロージャ、大地(大地と電気的に接触しているすべての金属構造物を含む)、および人や動物の身体が含まれます。漏電遮断器は、相導体と中性線のすべての瞬時電流値の算術和を計算します。地絡のない設備では、この合計は常にゼロです。
この合計は変圧器(漏電検出用変流器)によって行われます。極数に応じて、2、3、または4つの一次巻線が通過します。これらは、故障のない状態で誘導効果が互いに打ち消し合うように構成されています。変圧器コア内には磁束が発生しないため、二次巻線には電圧は誘起されません。このような不必要な電流経路を通って漏電電流が電源に戻ると、変流器を通るすべての電流の合計はゼロではなくなります。これにより変圧器コア内に磁束が生じ、二次巻線に電圧が誘起されます。二次電流が保持マグネットトリガーを介してスイッチを作動させ、すべての極で回路を遮断します。
漏電検出用変流器は変圧器として機能し、周波数にも依存します。そのため、交流の漏電電流または脈動直流の漏電電流のみを検出できます。滑らかな直流漏電電流の場合は伝送が行われないため、二次巻線での誘導もなく、漏電電流は検出されません。混合形式(滑らかな直流漏電電流に交流漏電電流が重畳したもの)の場合、鉄心が滑らかな直流漏電電流によって部分的に、あるいは完全に飽和するため、交流漏電電流は弱まるか、まったく伝送されない可能性があります。
全電流対応型RCD(例:タイプB)は、滑らかな直流漏電電流を検出するために第2の変圧器コアを持つものがあり、磁場を直接検出するためのホールセンサーや、周波数応答およびその電流依存性をより適切に検出(または抑制)するための追加電子回路を備えている場合があり、対応する用途に合わせて異なるタイプを提供しています。
2極漏電遮断器の構成部品:
- スイッチ機構
- 二次巻線
- 漏電検出用変流器トロイダルコア
- テストボタン
漏電検出用変流器
分解された4極漏電遮断器。赤茶色の太い負荷電流巻線を持つ漏電検出用変流器、トリップ機構に接続された二次巻線(黄色)、およびテスト電流巻線(青色)。
漏電検出用変流器は、結晶質またはナノ結晶質の軟磁性テープを巻いたトロイダルコアを含みます。フェライトコアは透磁率と飽和磁束密度が低いため適していません。漏電遮断器を作動させるために必要な電力を得るには、通常約40 gの重量がある特定のサイズと質量のトロイダルテープコアが必要です。コアは絶縁材でカプセル化されることが多く、樹脂の収縮によってコアに力が加わらないようにする必要があります。そうしないと磁気特性が変化するためです。コアが緩く挿入されているプラスチックハウジングも一般的です。太い銅線で作られた2〜4つの動作電流巻線がコアに巻かれ、さらに細い線で作られた二次巻線および場合によってはテスト巻線も巻かれます。
スイッチロック
スイッチロックは、手動操作(レバーまたは押しボタン)および漏電検出用変流器のトリガーとスイッチ接点を接続するメカニズムです。スイッチロック内部には、スイッチオン時(手動)にプリテンションがかかる解放スプリングがあり、安全な切断に必要な力と速度を確保します。さらに、トリップ用メカニズムもここに収められています。プリテンションがかかったスイッチロックは最小限の力でトリガーでき、外部からブロックすることはできません。
トリガー
漏電検出用変流器は、例えばラッチマグネットトリガーを介してスイッチロックに作用します。これは漏電検出用変流器の二次巻線に接続されています。ラッチマグネットトリガーは、永久磁石、磁気シャント付きの2本の脚、軟磁性材料のアーマチュア、および励磁巻線で構成されています。永久磁石の磁束は、両方の脚とアーマチュアを通ります。その結果、アーマチュアはスイッチロックトリガーに向けられたスプリングの力に抗して保持されます。励磁巻線に電流が流れると、2番目の磁束が発生します。半波の一方では総磁束が強められ、もう一方では弱められるため、スプリングがアーマチュアを2本の脚の極面から引き離します。これによりスイッチロックがトリガーされ、影響を受ける回路が遮断されます。
保護機能の限界
漏電遮断器の保護機能は、次のような場合には働きません:
- 人が異なる電位の通電部に触れた場合。これには、位相角の異なる2つ以上の相導体、または相導体と中性線が含まれます。その人は地面に対して電気的に比較的よく絶縁された場所にいて、接地された物体や保護導体に接触していません。
- 変圧器(絶縁変圧器など)が回路を分離しており、人が二次側で両方の極に同時に触れた場合。
- 過負荷や短絡などの過電流が発生した場合、過電流保護装置による自動的な電源遮断でのみ保護を確保できます。
- 接地への故障電流が流れないため、導体故障が検出されません。
- 故障電流の種類によっては、漏電遮断器が作動しないリスクがあります。すべての種類の電流(特に直流)を検出できるわけではありません。
- 高度な防火用のタイプB+漏電遮断器は、最大20 kHzまでの周波数の故障電流を接地に対してのみ検出します。2つの通電導体間の故障電流を検出するには、追加のアーク故障検出装置が必要になります。
故障電流形式による分類
漏電形式とタイプ別に適した漏電遮断器
漏電遮断器は、検出可能な故障電流の種類に基づいて分類されます。感度順に、タイプAC、タイプA、タイプF、タイプB、タイプB+の順に分類されます。
各タイプの分類は以下の通りです:
- タイプAC: このタイプは、突然発生したりゆっくり上昇したりする純粋な正弦波交流故障電流を検出するように設計されています。滑らかな直流故障電流が6 mAを超えない限り、適切に機能します。(ドイツでは使用禁止。)
- タイプA: タイプACの機能に加え、このタイプは脈動直流故障電流も検出します。タイプAは、標準的な用途で最も一般的に使用されるRCDタイプです。
- タイプF: タイプAの機能に加え、このタイプは最大1 kHzまでの異なる周波数を持つ故障電流の混合を検出できます。このような故障電流は、例えば周波数コンバーターを備えた単相電気機器で発生する可能性があります。滑らかな直流故障電流が10 mAを超えない限り、適切に機能します。
- タイプB: タイプFの機能に加え、このタイプは滑らかな直流故障電流を検出できます。位相角、極性、発生の仕方を問わず、さまざまな故障電流波形を検出できます。タイプBは全電流対応型とも呼ばれます。
- タイプB+: タイプBの機能に加え、このタイプは最大20 kHzの周波数までの正弦波交流故障電流を検出できます。タイプB+は、主に高度な防火対策に使用されます。
この故障電流形式に基づいた分類により、電気設備の特定の要件や機器に適したRCDタイプを選択できます。特定のタイプの許容範囲は国によって異なる場合があるため、その国の規則や規格を考慮することが重要です。
RCD/LSおよびRCDソケットの複合タイプ
漏電遮断器と配線用遮断器(LS)が一体化したRCD(例:30 mA RCDと13 A配線用遮断器)もあり、RCBO(一般的に「FI/LS」と呼ばれる)と呼ばれます。1P+NのRCBOは通常、2極配線用遮断器または2極RCDと同じ設置幅(または同じ数のモジュール単位、TEという略称)を占めます。
RCDソケット(SRCD、一般的に「GFCIソケット」と呼ばれる)は、接続された負荷の地絡電流を監視し、付加的な安全を提供します。これらは、例えば法的保護(既得権保護)のある既存設備にRCDが設置されていないが、安全性を高めたい場合などに使用されます。これらは、DIN EN 61008-1 (VDE 0664-10) に準拠したRCDが要求される場所での代替にはなりません。
モジュール型RCD
RCDの各ユニット(差電流検出回路、差電流の評価、負荷スイッチなど)が物理的に別々のハウジングにある場合、このユニットをモジュール型漏電保護装置(MRCD)と呼びます。
特長
定格感度電流
最も重要なパラメーターは、漏電遮断器が遅くとも作動しなければならない定格漏電電流 IΔnです。IΔnの値は10 mA、30 mA、100 mA、300 mA、500 mA、1 Aがあります。実際には、純粋な正弦波交流故障電流のトリップは通常 0.6 · IΔn から 0.8 · IΔn の間で発生します。
不作動電流
不作動故障電流 IΔn0は、純粋な正弦波交流故障電流に対して 0.5 · IΔn と等しくなります。漏電遮断器は、定格感度電流の半分以下では作動してはなりません。
トリップ範囲と漏電電流タイプ
異なる故障電流波形に対して、以下のトリップ範囲が定義されています:
- 純粋な正弦波交流故障電流に対して
0.5 · IΔn〜1 · IΔn - 脈動直流故障電流に対して
0.35 · IΔn〜1.4 · IΔn - 90°の位相制御角を持つ半波整流電流に対して
0.25 · IΔn〜1.4 · IΔn - 135°の位相制御角を持つ半波整流電流に対して
0.11 · IΔn〜1.4 · IΔn - 最大6 mAの滑らかな直流故障電流が重畳された脈動直流に対して
1.4 · IΔnまで - 混合周波数故障電流に対して
0.5 · IΔn〜1.4 · IΔn - 滑らかな直流故障電流に対して
0.5 · IΔn〜2 · IΔn
定格電流
定格電流 Inは、漏電遮断器が各相導体で連続的に流すことができる所定の値です。Inの推奨値には10 A、13 A、16 A、20 A、25 A、32 A、40 A、63 A、80 A、100 A、125 Aが含まれます。
遮断時間
DIN EN 61008-1 (VDE 0664-10):2013-08(メーカー仕様)に従い、遅延のない漏電遮断器の最大許容トリップ時間は、IΔnの電流で0.3秒、2 · IΔnで0.15秒、5 · IΔnで0.04秒です。これにより、(致死的な)心室細動の発生は極めて起こりにくくなりますが、電流パルスの生理学的影響が心拍のどの位相で発生するかによって異なるため、完全に排除することはできません。
選択型漏電遮断器(遅延時間付き)の場合、最大許容トリップ時間は IΔnの電流で0.5秒、2 · IΔnで0.2秒、5 · IΔnで0.15秒です。
遅延時間
不作動時間は、選択型漏電遮断器に対してのみ定義されています。最短の不作動時間は、IΔnの電流で0.13秒、2 · IΔnで0.06秒、5 · IΔnで0.05秒です。
選択性
選択性を達成するために、漏電遮断器を直列に接続できます。この構成では、故障回路に直接関連する漏電遮断器のみが遅延なしで作動するようにします。遅延時間付きの漏電遮断器は、追加の保護装置として上流に接続され、選択性を示す S 記号でマークされます。選択性は以下の場合に達成されます:
- 遅延時間付き上流漏電遮断器の最短不作動時間が、遅延なし下流漏電遮断器の最高トリップ時間よりも長い場合。
- 遅延時間付き上流漏電遮断器の定格感度電流が、遅延なし下流漏電遮断器の値の少なくとも3倍である場合(完全選択性)。
遅延時間付き漏電遮断器は、選択型漏電遮断器または遅延型漏電遮断器と呼ばれることがよくあります。過電流保護装置と同様に、目的は選択性を通じて電気設備の可用性を高めることです。さらに、以下の点に注意してください:
- 遅延時間付き漏電遮断器は、定格感度電流が少なくとも100 mAであるため、付加的保護措置には使用できません。この場合、最高トリップ時間の電流-時間特性は常に心室細動のリスクが高まる範囲にあります。
- 下流の漏電遮断器は、上流のものと比較してより高い感度(故障電流波形の検出能力)を持ってはなりません。例えば、タイプBの漏電遮断器をタイプAの漏電遮断器の下流に設置してはなりません。
妨害保護
不要なトリップを防ぐために、短時間遅延型の漏電遮断器が使用されます。不要なトリップの原因には以下が含まれます:
- スイッチ操作や大気の影響による電圧サージ。
- 容量性または誘導性デバイスの接続や負荷変更に伴う等化プロセス。
最大許容トリップ時間は、遅延のない漏電遮断器と同じです。メーカーは以下のような独自のマーキングを使用しています:
- ABBは AP-R と表示し、「短時間遅延型」という用語を使用。
- Siemensは K 記号を使用し、「スーパー耐性」や「短時間遅延型」などの用語を使用。
- Doepkeは G または KV 記号を使用し、「短時間遅延型」という用語を使用。
付加的保護措置を省略できる場合は、遅延時間付き(選択型)漏電遮断器の使用も可能です。
名称、定義
ドイツの規格では、以前は以下の用語が使用されていました:
- 電源電圧に依存しない装置(補助電源なし)のための漏電遮断器(FI)、
- 電源電圧に依存する装置(補助電源あり)のための差電流遮断器(DI)。
市場では以下も見られます:
- 人体保護装置はマーケティング上の名称であり、技術的には定義されていません。
- 人体保護スイッチは、供給ラインや延長コード、中間プラグ内の漏電遮断器に使用される名称ですが、それ以外では正確に定義されていません。BGI608は、いわゆる小規模工事現場の電源として使用される際の携帯用保護装置の仕様を提供しています。
配線用遮断器と組み合わせた漏電遮断器には、以下の名称が使用されていました:
- 電源電圧に依存しない場合のFI/LSスイッチ、
- 電源電圧に依存する場合のDI/LSスイッチ。
電源電圧非依存型と依存型の保護装置の区別は、英語圏の規格では行われておらず、IECやEN規格でも使用されていません。国際的な装置規格では、以下の名称が使用されています:
| CBR | Circuit-Breaker incorporating Residual current protection(漏電保護機能付き配線用遮断器) |
|---|---|
| GFCI | Ground Fault Circuit Interrupter(北米におけるRCCBの呼称) |
| RCBO | Residual Current operated circuit-Breaker with integral Over current protection(過電流保護付き漏電遮断器、FI/LSおよびLS/DIスイッチに相当) |
| RCCB | Residual Current operated Circuit-Breaker(過電流保護なしの漏電遮断器、純粋なFIまたはDIスイッチに相当、RCD漏電保護装置と同等) |
| RCM | Residual Current Monitor(差電流監視装置) |
| RCMS | Residual Current Monitoring System(差電流監視システム) |
| RCU | Residual Current Units(配線用遮断器に取り付けるための漏電トリップ装置) |
| PRCD | Portable Residual Current operated Device(携帯型漏電保護装置、主に人体保護用アダプターとして見られる) |
| SRCD | Socket outlet Residual Current Device(漏電保護コンセント、個々のコンセントの保護レベルを高めるためのFIまたはDIソケット) |
電気設備の設置規定では、漏電遮断器はRCDという包括的な用語で統一されています。FI、DI、または特殊設計の区別は、電気設備の設置規定では行われなくなりました。ここでの決定要因は保護目的です。これは、使用場所に応じて異なる設計で実現する必要があります。
規定
多くの国では、住宅や産業環境における新規設置や改修の際、少なくともコンセント(20 Aまたは32 Aまで)については、(DIN VDEやÖVEのように)設置済みの過電流保護装置に加えて、漏電保護装置の使用が義務付けられています。住宅への供給が地下ケーブルではなく架空送電線を通じて行われている場合、家の供給電源全体に対する防火対策として、一部の電力会社が300 mAの感度差を持つ漏電保護装置を要求することがよくあります。
ヨーロッパ
イギリスを除くヨーロッパでは、電源電圧に依存しない漏電保護装置(RCD)の使用が義務付けられています。根本的な安全哲学として、英語圏で使用されている、より単純で小型の電子差電流スイッチ(DIスイッチ)に使われる電子増幅回路の信頼性が疑問視されています。
ドイツ
ドイツでは、1984年5月以降、DIN VDE 0100-701に従い、浴槽やシャワーのある部屋には漏電保護装置(RCD)が義務付けられています(固定式温水器は唯一の例外)。
2007年6月以降、新築建物における一般の人が使用することを意図したすべてのコンセント回路には、定格感度電流が30 mAを超えない漏電保護装置を装備しなければなりません。これは、屋内20 A以下、屋外32 A以下の定格電流を持つ最終回路に適用されます(DIN VDE 0100-410:2007-06、セクション411.3.3、2009年1月までの移行期間)。
2018年10月以降、これらの要件は屋内32 A以下のコンセント回路、および住宅用建物の照明回路にも適用されています(DIN VDE 0100-410:2018-10、セクション411.3.3、2020年7月までの移行期間)。
漏電保護装置は、プール、屋外プール、およびサウナヒーターを備えた部屋やキャビンにも必要です。よく誤解される「Feuchtraum」(湿気の多い部屋)という用語は、居住空間のバスルームやトイレを指すものではありません。DIN 68800の定義によれば、湿度が長期間70%を超える場合に湿気の多い部屋と見なされます。アパート内のキッチンや、アパートやホテルのバスルームエリアは、DIN VDE 0100-200:2008-06セクションNC.3.3に従い、設置に関しては明示的に乾燥した部屋として分類されています(これらの部屋で湿気が発生するのは一時的であるため)。
ドイツでは古い設備を改修する義務はありません。つまり、建設当時に適用されていた規格やガイドラインに適合しており、現在もそれに適合している設備は、そのまま修理して使用し続けることができます(既得権保護)。
ただし、以下の状況ではドイツにおいてRCDの改修が避けられません:
- 用途変更が行われた場合
- 用途の拡大、構造上の措置、または実質的に干渉する改修(単なる修理/復元ではない場合)
- 改修を義務付ける新しい法的規制が施行された場合(TABを遵守)
- 移行期間が過ぎた場合
- 人や財産に差し迫った危険がある場合
農業においても、特に畜産において漏電遮断器を使用しなければなりません。DIN VDE 0100-705:2007-10に従い、恒久的に許容される接触電圧を25 V ACおよび60 V DCに低減する規定は廃止されました。
DIN VDE 0100-530:2018-06に従い、ACシステムにおける付加的保護のためのRCDは以下に適合する必要があります:
- 過電流保護なし漏電遮断器(RCCB)についてはDIN EN 61008-1 (VDE 0664-10) および DIN EN 61008-2-1 (VDE 0664-11);または
- 過電流保護付き漏電遮断器(RCBO)についてはDIN EN 61009-1 (VDE 0664-20) および DIN EN 61009-2-1 (VDE 0664-21);または
- 過電流保護付き/なし両方の漏電遮断器(RCBOおよびRCCB)についてはDIN EN 62423 (VDE 0664-40)。
対照的に、PRCDおよびSRCD(DIN VDE 0662準拠)はDIN VDE 0100-410の意味での付加的保護を提供するものではなく、単にローカルな安全性レベルを高めるために機能します。
オーストリア
オーストリアでは、1980年から漏電保護装置が法律で義務付けられています。ÖVE E8001-1/A1:2013-11-01に従い、コンセントを含むすべての回路で、定格電流が20 Aを超えないものには、定格感度電流最大30 mAの漏電保護装置が必要です。
ACタイプの使用は一般的に禁止されていません。ほとんどの場合(停電時に損傷の恐れがある場合)、短時間遅延型で耐サージ性のタイプG漏電保護装置を使用する必要があります。漏電保護装置の定格電流でのフューズは、メーカーが明示的に記載している場合にのみ許可されます。それ以外の場合、例えば40 Aの漏電保護装置は最大25 Aで保護する必要があります。これらの特殊性のため、複数のメーカーがオーストリア独自の(かつ大幅に高価な)製品バリエーションを販売しており、これらは例えば、短時間遅延型、タイプG、フューズ可能、またはフューズ保護型などと呼ばれています。
工事現場では、定格電流32 A以下のすべてのコンセント回路、および農業・園芸施設(隣接する住宅は除く)、サウナエリア、プール、屋外水泳施設、教室内の実験設備、医療用部屋、バスルーム、キャンプ場、ボートドック、更衣室の手持ち式ウォールランプなどに対し、定格電流に関係なく付加的な保護を提供しなければなりません。
スイス
スイスでは、2009年まで、低電圧設備規格(NIN)2005 4.7.2.3.1-8に従い、バスルーム、屋外コンセント、湿気のある場所、腐食性環境、爆発性雰囲気、建設現場、展示場、市場、および電気試験装置(すべてのコンセント≤ 32 A)に対して最大30 mAが要求されていました。
腐食性環境、爆発性および火災の恐れのある部屋、農業事業における設備では、設置全体に対して300 mAが必要であり、農業におけるすべてのコンセントには30 mAの漏電保護装置が装備されています。
2010年1月1日より、新しいNIN 2010が施行されました。これ以降、自由にアクセスできる32 A以下のすべてのコンセントは、最大30 mAの漏電保護装置(RCD)によって保護されなければなりません。例外として、運用上の安全性が優先され、指示を受けた人のみがアクセスできる部屋のITシステム内のコンセントなどがあります。
住宅建設では、一般的にすべての用途にタイプAが使用されます。
設置における許容遮断時間の試験では、32 A以下の回路に対して0.4秒が適用されます。トリップ時間 <0.3秒での半波および全波の差電流による試験は純粋な機器テストであり、電気設備の安全検証(SiNa)には何の意味もありません。
イギリス
現行のIEE電気配線規制(第18版)では、免除事項はあるものの、ほとんどの設備においてすべてのコンセントにRCD保護を要求しています。壁に埋め込まれた非外装ケーブルもRCD保護が必要です(やはり特定の免除あり)。バスルームやシャワールームに存在する回路にRCD保護を提供することで、その場所での補助等電位ボンディングの要件が軽減されます。設置全体をカバーするために2つのRCDを使用し、上階と下階の照明および電源回路を両方のRCDに分散させることができます。1つのRCDがトリップしても、少なくとも1つの照明と電源回路への電力は維持されます。規制を満たすために、RCBOの使用など、他の構成を採用することもできます。RCDに関する新しい要件は、再配線、配電盤の交換、新しい回路の設置、または追加のコンセントや壁に埋め込まれた新しいケーブルなどの改修が行われない限り、ほとんどの既存設備には影響しません。
電気ショック保護に使用されるRCDは、「即時」作動型(遅延時間なし)である必要があり、30 mA以下の漏電感度を持つ必要があります。
RCDが防ぐべき電気事故のリスクよりも、不正確なトリップの方が大きな問題を引き起こす場合(例:重要な工場の工程への電力供給や生命維持装置など)、影響を受ける回路に明確なラベルを付け、リスクのバランスを考慮した上で、RCDを省略できる場合があります。これには代替の安全措置の提供が含まれることがあります。
前版の規制では、屋外機器に使用される可能性のあるコンセントに対してRCDの使用が義務付けられていました。一般的な国内設置の慣習は、RCD保護を必要とするすべての回路(通常はコンセントとシャワー)を単一のRCDでカバーし、一部の回路(通常は照明)をRCD保護しないことでした。これは、RCDがトリップした場合の照明の喪失という潜在的に危険な状況を避けるためでした。他の回路の保護構成はさまざまでした。この構成を実装するために、分割負荷構成として知られるRCDを組み込んだ消費者ユニットを設置するのが一般的でした。これは、ブレーカーの1つのグループは主スイッチから直接供給され(TT接地の場合は遅延RCDから)、もう一方の回路グループはRCDを介して供給されるという構成です。この配置には、多くの機器の通常動作による累積的な地絡電流がRCDの不正確なトリップを引き起こす可能性があり、またRCDのトリップによってすべての保護回路からの電源が遮断されるという認識された問題がありました。
北米
北米では、感電を防ぐために、濡れた場所やコンクリート床が露出している部屋など、接地への容易な経路がある場所に設置されるソケットにGFCI(地絡遮断器)が義務付けられています。
カナダ
カナダと米国の両方で、古い2線式の未接地NEMA 1ソケットは、回路全体を接地導体で配線し直す代わりに、GFCI(ソケットと一体化、または対応する配線用遮断器)によって保護されたNEMA 5ソケットに交換できます。GFCIソケットは前面が長方形でDecoraフェイスプレートを受け入れ可能であり、標準のカバープレートを使用したマルチギャングボックス内で通常のコンセントやスイッチと混在させることができます。そのような場合、ソケットには「機器接地なし」および「GFCI保護」というラベルを貼らなければなりません。
米国
米国の全米電気規定では、1960年代以降、特定の場所にある装置に対してGFCIによる保護を義務付けています。GFCIは一般的に、ソケットまたは配電パネルに設置される配線用遮断器の一部として利用可能です。規定の改訂版では、GFCIが要求される領域が拡大され、工事現場(1974年)、バスルームと屋外エリア(1975年)、ガレージ(1978年)、ホットタブやスパの近く(1981年)、ホテルのバスルーム(1984年)、キッチンカウンターのコンセント(1987年)、クロールスペースと未完成の地下室(1990年)、ウェットバーのシンク近く(1993年)、ランドリーシンク近く(2005年)、およびランドリールーム(2014年)が含まれるようになりました。
感電保護として承認されたGFCIは25 ms以内に5 mAでトリップしますが、機器保護装置(EPD)は人ではなく機器を保護するために最大30 mAまでの電流でトリップすることが許されています。アメリカボート・ヨット協議会は、コンセント用のGFCIとボート全体用の機器漏電遮断器(ELCI)の両方を義務付けており、ELCIは誤作動を最小限に抑えつつ保護を提供するために、最大100 ms後に30 mAでトリップします。500 mAと高いトリップ電流を持つ大電流RCDは、低い閾値では意図しないトリップのリスクが許容できない環境(コンピューティングセンターなど)で使用され、感電リスクの保護ではなく、機器や防火対策として機能します。
インド
電気規制1990の規定第36条によると
- 公共娯楽施設の場合、10 mAを超えない感度の漏電保護装置によって地絡電流からの保護を提供しなければならない。
- 床が濡れやすい場所、または壁や外装の電気抵抗が低い場所では、10 mAを超えない感度の漏電保護装置によって地絡電流からの保護を提供しなければならない。
- 手持ち式の機器、装置、または器具が使用される可能性のある設備では、30 mAを超えない感度の漏電保護装置によって地絡電流からの保護を提供しなければならない。
- (1)、(2)、(3)以外の設備では、100 mAを超えない感度の漏電保護装置によって地絡電流からの保護を提供しなければならない。
適用範囲
漏電遮断器(RCCB)は、すべてのACシステム(TN、TT、ITシステム)で使用できます。TNシステムでは、過電流保護装置によって故障保護が既に提供されているため、主に付加的保護として使用されます。TTシステムでは、過電流保護装置の作動が保証されないため、RCCBが故障保護を提供することがよくあります。ITシステムでの使用は例外とすべきです。各電気機器には個別のRCCBが必要です。
新築では、電源供給全体を保護することを妨げるものは何もありません。故障時にシステム全体が遮断されないように、アパートの分電盤には少なくとも2つのRCCBを設置する必要があります。しかし、これは不便な場合があるため、RCCBを使用して保護する回路を制限することをお勧めします。選択の際には、電子負荷の漏電電流(電子バラストなど)や、その故障電流のタイプ(洗濯機の内蔵周波数コンバーターなど)も考慮に入れる必要があります。
RCCBは、架空送電線への落雷による電圧サージなど、外部からのイベントによっても作動する可能性があります。これは、システムに故障がないにもかかわらず、暖房や冷房システムが遮断されるなどの不快な副作用を引き起こすことがよくあります。このため、作動してから短時間で2〜3回、自動的に電圧を再投入する遮断器が開発されました。これらは、故障が解消されない場合にのみ恒久的に遮断されたままになります。これらのモデルは、遮断器を再投入するための人員が現場にいない遠隔操作システムで特に役立ちます。
歴史と発展
漏電遮断器は、地絡を検出するための「総電流回路」(DRP-No. 160,069)という名称で、1903年にSchuckertによって特許が取得されました。Kuhlmannは、AEGのベルリンネットワークにおける地絡電流の測定方法を記述しました。今日の漏電遮断器の基礎となる技術は、Nicholsenによってさらに発展させられました(1908年、US-Pat-No. 959,787)。
1950年代初頭、保護装置としての回路の基本的な適用可能性に関する数多くの提案と技術的研究を経て、電気の利用者が広く使用できる成熟した漏電遮断器が初めて発表されました。1951年、Schutzapparate-Gesellschaft & Co. mbH. KG, Schalksmühle/Westf. (Schupa) によって「Spiderweb」という商品名の漏電遮断器が開発され、25 Aの定格電流と380 Vまでの電圧に対応する2極、3極、4極バージョンが、0.3 Aのトリップ故障電流で設計されました。より低いトリップ閾値も議論されましたが、経済的に実現不可能として却下されました。当時の暖房機器に対する許容漏電電流では、低いトリップ閾値では頻繁に誤トリップが発生していたでしょう。
1957年、オーストリアのFelten & Guilleaumeに勤務していたGottfried Biegelmeierが漏電遮断器を開発しました。オーストリアでは1980年に民間家庭で法的に義務付けられ、トリップ電流は当初の100 mAから70 mA、65 mA、そして30 mAへと徐々に引き下げられました。1985年の初めから、スイスでもSEV 1000-1.1985の規定導入により同様の措置が適用されています。
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