電気異常についての質問

〇地絡とは
＜A1＞
地絡は短絡のみではなく、絶縁物の絶縁抵抗が低下して大地に向けて
電流が僅かに漏れる状態でも地絡したと表現します。
このため漏電も地絡も同じ現象と言うことになります。
なお、
漏れ電流が少なければ漏電した。
漏れ電流が大きくなれば地絡した。
と言うことになりますが、特に何A以上流れたから地絡したと表現する
等の条件や決まりはないと思います。

＜A2＞
漏電すれば漏電遮断器が動作します。
ただし、漏電遮断器の仕様には「定格感度電流」が決まっています。
例として「定格感度電流」が30mAとしますと漏れ電流が15mA～
30mA流れますと動作するように製作されています。
つまり漏れ電流が15mA以下では動作しないことになります。
なお、JIS規格などにより漏れ電流が15mA以下では動作せずに15mA
から30mAの間では、必ず動作するように定められています。

△閃絡
＜A1＞
屋外の電気設備(電信柱や配線ケーブル)に落雷がありますと低圧回路
の配線に異常に高い電圧が侵入します。
あるいは、この電気設備の近くの樹木に落雷がありますと誘導雷と
称する現象により低圧回路の配線に異常に高い電圧が発生します。
また、大地に大電流が流れることにより配線とアース間に異常に高い
電圧が加わることがあります。

＜A2＞
絶縁被覆の表面が汚れていますと湿度の水分と埃やスス状の物を経由
して絶縁抵抗が低下します。
コンセントにプラグが挿っている状態を想定しますと、プラグの電極
の間に埃やスス状のものが付着し、更に湿度の水分により電極間の
絶縁物表面の絶縁抵抗が低下し、電気が漏れている状態になります。
漏れ電流が継続しますと埃やスス状の物が発火し、絶縁物も焼損に
至ることになります。

◇金属の接触部
＜A1＞
電線を電極に接続しますと電線の表面と電極の表面が接触することに
なります。
顕微鏡で観察した状態で考えますと、これらの表面には僅かな凹凸が
ありますので全面がピタッと接触していることは無く、多数の凸部
同志が接触していると考えられます。
このため、接続個所(多数の点で接触している)には僅かな抵抗があり
ますので、この抵抗分のことを接触抵抗と称しています。
接続部が緩みますと接続個所の点が少なくなりますので接触抵抗が
大きくなり、これによりジュール熱が発生し、過熱して最悪、発火
することになります。
なお、本来流れようとしている電流が抑えられるような大きな抵抗値
ではなく、流れている電流では熱の発生が殆どない状態の接触部が
ネジの締め付けが悪くて、接触抵抗が僅かに増大して接触部が過熱し、
配線の被覆や接触部の周辺の絶縁物が焼損すると考えると良いでしょう。

＜A2＞
(1)配線用遮断器に接続されたケーブルの先端であるプラス線とマイナス
　線がつながった状態（短絡）
この場合は電源の変圧器の仕様の中に「パーセントインピーダンス
「％」と称する要素があります。
この「パーセントインピーダンス[％]」と電源から短絡した個所まで
の配線された配線のサイズにより同様のインピーダンス(リアクタンス分
と抵抗分)があります。
これらの要素を配慮して電流(短絡電流)を計算します。
短絡電流の計算法の詳しいことはは下のURLをクリックして参考にして
下さい。
なお「パーセントインピーダンス法」などの電気計算の基本的な知識が
必要となります。今後とも、勉強して知識を深めることをお勧めします。　

「短絡容量と短絡電流の計算」
https://e-sysnet.com/percent_impedance/

「短絡電流の計算」
https://www.kawamura.co.jp/catalog/pdf/DB-113.pdf

(2)上記〇で、かつ、配線用遮断器が作動していない………
電源の種類：単相2線式
V:100(V)
I：流れている電流(A)
Ra：緩んだ接続部の抵抗値A(Ω)
Rb：緩んだ接続部の抵抗値B(Ω)
Rc：緩んだ接続部の抵抗値C(Ω)

単純に計算するために負荷装置を1000Wのヒータとします。
1000Wのヒータの抵抗値Rh(Ω)を計算します。
Rh＝1000W/100V＝10(Ω)

この負荷装置の接続部の接続抵抗がRc＝0.01(Ω)としますと
流れる電流Ic(A)は
Ic(A)＝100(V)／[Rh＋Rc(Ω)]＝100／(10＋0.01)
Ic(A)＝9.990009(A)

この負荷装置の接続部の接続抵抗がRb＝0.1(Ω)としますと
流れる電流Ib(A)は
Ib(A)＝100(V)／[Rh＋Rb(Ω)]＝100／(10＋0.1)
Ib(A)＝9.90099(A)

この負荷装置の接続部の接続抵抗がRa＝1(Ω)としますと
流れる電流Ia(A)は
Ia(A)＝100(V)／[Rh＋Rb(Ω)]＝100／(10＋1)
Ia(A)＝9.0909(A)

＜A3＞
接続部が発熱しますが接触抵抗が小さいうちは大きな問題はないと思い
ますが接触抵抗が大きくなりますと接触部が過熱することになります。

次の目的地である終点に接続される負荷装置の種類により違いがあります。
終点を負荷装置を仮にヒータまたはランプとしますとW数が少し小さくなり、
ヒータの効き目やランプの明るさが少し弱くなっている状態です。
場合により見過ごす可能性もあります。
W数＝R×I^2＝10×(9.0909)^2＝826.44(W)


負荷装置がモーターの場合ですと電圧降下分Ed(V)を単純計算しますと
Ed(V)＝Ra×Ia＝1×9.0909＝9.0909(V)

定格電圧100Vに対してモーターに加わる電圧が90.9(V)になりますので
モーターのトルク(回転力)がかなり低下します。
トルクは電圧の2乗に比例しますので、
(90.9／100)^2＝0.8262

トルクが82.6％に低下しますのでモーターの仕事量が低下して問題が発生
するでしょう。
更に、モーターが始動した時に大きな起動電流が流れますので、電圧降下
分が、更に大きな値になりますので、始動できなくなる場合もあると予想
されます。

1. 地絡について
　漏電状態の一種と考えていいでしょう。漏電ブレーカーが設置されている回路で地絡が生じれば、漏電ブレーカーが動作して保護できます。

2. 閃絡について
　電圧異常に上昇することは、送電線に雷撃を受けたり、送電線の遮断器を開閉したときなどに発生します。
　電線の絶縁被覆を想定すると、表面の汚れが問題の原因になることを想像しにくいと思います。電源プラグがトラッキングを起こす場合を事例として想定すれば、表面の意味が理解できると思います。次のURLの図を参照してください。
　　　http://www.aim-ele.co.jp/tech/power-tech1/
　なお、「閃絡」とは、火花をともなって一瞬で短絡するような状況をあらわします。

3. 接続部の過熱
　たとえば、20Aの配線用遮断器が設置された回路であれば、20Aまでの電流が流れている状態では過電流遮断されません。仮に、15Aの電流が流れている状態で、接続部が緩んで1Ωの接触抵抗が発生したとすると、1Ω×15A^2＝225Wの発熱が緩んだ接続部に生じます。この発熱によって接続部の温度は上昇し、導体（銅）の酸化が進行し、接触抵抗はさらに増大して、発熱もさらに増加します。接触抵抗による加熱は、上記のように加速度的に悪化するメカニズムを内在しています。
回路に流れる電流は、負荷に依存しますので、軽負荷であれば流れる電流は少なく、重負荷であれば電流が多い状態になります。大きな電流が流れているほど、接続部の過熱が起きる可能性が高くなると考えてよいでしょう。