安全な電気測定の基礎

安全規格

高エネルギー過渡現象からユーザーを保護するには、安全機能が測定機器に内蔵されている必要があります。高エネルギーの回路で作業を行う場合は、特に性能仕様のどの部分に注目すればよいでしょうか。IEC(Interna-tional Electro-technical Commission: 国際電気標準会議)が、電気測定機器の国際的な安全規格を制定しています。

この業界では、長年に渡って機器の設計にIEC348を使用してきました。この規格は、IEC1010に変わり、さらにIEC61010に更新されました。長い間IEC348に準拠したテスターが技術者や電気技師によって使用されてきましたが、IEC61010規格に準拠したメータは、より高いレベルの安全性を提供します。次に、IEC61010規格の適用について説明します。

測定カテゴリー

測定カテゴリーは、カテゴリーⅠ~Ⅳとして定義されており、CATⅠ、CAT Ⅱのように省略して表わされます。配電システムのカテゴリーは落雷などの危険な高エネルギー過渡現象がシステムのインピーダンス(AC抵抗)を通るときに減衰または減少されるという事実に基づいて分類されています。

CAT番号が大きいほど、高いパワーを持ち、高エネルギーの過渡現象が発生する電気環境であることを示しています。つまり、CAT Ⅲ規格に準拠したマルチメータは、CAT Ⅱ規格に準拠したマルチメータより、かなり高いエネルギー過渡に耐えられるということです。

同じカテゴリー内では、電圧定格が高いほど、より高い過渡電圧に耐えられることを示しています。例えば、CAT Ⅲ-1000Vのメータは、CAT Ⅲ-600V定格のメータに比べて、より高い保護機能が搭載されています。しかし、CAT Ⅱ-1000V定格のメータとCAT Ⅲ-600Vのメータのどちらが優れているかを判断する場合には誤解が生じますので注意してください。

電圧レベル以外の考慮点

図1:カテゴリーを理解するには、作業の場所が最も重要な判断基準となります。

図1:カテゴリーを理解するには、作業の場所が最も重要な判断基準となります。

図1の左端は、技術者がCATⅠの場所でオフィス機器を扱っている例を示しています。CATⅠ電気回路での過渡電圧では、アークを引き起こす可能性のあるエネルギーが制限されるため、アーク放電の危険性は高くありません。しかし、CATⅠまたはCAT Ⅱ機器では電気に関する危険性がないという意味ではありません。CATⅠの環境でも、CAT Ⅲの場所でモーター電気技師によって測定されるAC電圧を大きく超えるDC電圧を扱うことになる場合があります。CAT Iの場所では、過度電圧やアーク爆風の危険は減少しますが、感電による危険が減るわけではありません。感電は、アーク爆風と同様、生命に危険を及ぼします。

また、別の例として、家屋から離れた作業小屋への伝送線の電圧は、100Vまたは200Vですが、技術的にはCAT Ⅳの分類となります。なぜ、このような高いカテゴリーになるのかを次に説明します。

屋外の導体は、非常に高いエネルギーを持つ落雷から発生する過渡電圧の影響を受けやすくなっています。落雷によって直撃されることはなくても、近接した場所への落雷が、高電磁場の存在によって過渡電圧を引き起こすことがあります。このため、導体が地下に埋められている場合でもCAT Ⅳとなります。

測定カテゴリーの分類は、場所に大きく左右されるという規則があてはまります。

測定カテゴリー 概要
CAT IV 電気接続、屋外送電線における3相
  • 電源への低電圧接続が行われる「設置元」
  • 電気メータ、主な過電流保護機器
  • 屋外および配電盤、電柱からビルへの配電、メータと配電パネル間の電線
  • 離れたビルへの電線、ポンプへの地下電線
CAT III 単相の商業用照明を含む3相配電
  • スイッチギアや多相モータなどの固定設置された機器
  • 工業用施設のバスおよび電気供給施設
  • 電気供給施設および短枝回路、配電パネル・デバイス
  • 大規模なビルでの照明システム
  • 配電盤への短絡接続を持つ家電製品用コンセント
CAT II 負荷に接続される単相コンセント
  • 製品、携帯工具、その他の家庭で使用する電気製品や同等の負荷
  • コンセントおよび長枝回路
    • CAT IIIの電源から10メートルを超える距離にあるコンセント
    • CAT IVの電源から20メートルを超える距離にあるコンセント
CAT I 一般電気
  • 保護された電気機器
  • 過渡過電圧を適切な低レベルに制限する対策を施した状態で、回路(ソース)に接続されている機器
  • コピー機の高電圧部分など、高い巻上げ抵抗変圧器から派生する高電圧、低エネルギーの電源

測定カテゴリーIEC61010規格は、低電圧(<1000V)測定器に適用されます。

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