変圧器によって高圧電路に結合されている低圧電路に施設された使用電圧100Vの金属製外箱を有する空調機がある。この変圧器のB種接地抵抗値及びその低圧電路に施設された空調機の金属製外箱のD種接地抵抗値に関して、次の(a)及び(b)の問に答えよ。
ただし、次の条件によるものとする。
(ア) 変圧器の高圧側の電路の1線地絡電流は5Aで、B種接地工事の接地抵抗値は「電気設備技術基準の解釈」で許容されている最高限度の \( \frac{1}{3} \) に維持されている。
(イ) 変圧器の高圧側の電路と低圧側の電路との混触時に低圧電路の対地電圧が150Vを超えた場合に、0.8秒で高圧電路を自動的に遮断する装置が設けられている。
空調機に地絡事故が発生した場合、空調機の金属製外箱に触れた人体に流れる電流を10mA以下としたい。このための空調機の金属製外箱に施すD種接地工事の接地抵抗値 [Ω] の上限値として、最も近いのは次のうちどれか。
ただし、人体の電気抵抗値は6000Ωとする。
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要点
正解は(5)。人体電流 10 mA 以下という条件から外箱電位上昇の上限 60 V を出し、B 種接地抵抗 40 \(\Omega\) と D 種接地抵抗の分圧で上限値を求めます。
詳細解説
接地抵抗どうしの分圧から、人体電流条件を満たす D 種接地抵抗の上限を求める問題です。
低圧側での完全地絡時、外箱の対地電位上昇 \( V_{case} \) が人体（\( 6000 \) Ω）にかかります。人体電流 \( I_m \le 10 \) mA とするためには、
\[ I_m = \dfrac{V_{case}}{6000} \le 0.01 \text{ A} \implies V_{case} \le 60 \text{ V} \]
対地電圧100Vの回路において、B種接地抵抗 \( R_B = 40 \) Ω と D種接地抵抗 \( R_D \) の分圧により \( V_{case} \) が決まります。
\[ V_{case} = \dfrac{R_D}{R_B + R_D} \times 100 \le 60 \]
\[ 100 R_D \le 60 (40 + R_D) \]
\[ 100 R_D \le 2400 + 60 R_D \]
\[ 40 R_D \le 2400 \]
\[ R_D \le 60 \Omega \]
