電験三種 学習ノート

はじめに

電線は、車や人がぶつからない高さに張られている

街の電柱、郊外の鉄塔、地下を通る電線もある

垂れ下がりや倒壊は、感電・停電・火災につながる

高さと離隔、支持物と風圧、支線、地中電線路を学ぶ

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「電柱の電線って、どうしてあの高さなんだろう？」

道を歩いていると、頭の上を何本もの電線が通っています。家の前の細い道でも、大きな交差点でも、電線は車や人がぶつからない高さに張られています。また、郊外には大きな鉄塔が並び、街の中心では電線が見えず、地下に電線が通っている場所もあります。

実は、電線をどの高さに張るか、建物からどれだけ離すか、電柱をどれだけ丈夫に作るかは、すべて電気設備の技術基準の解釈で数値が決められています。電線は、ふだんは何も起こさない静かな設備ですが、垂れ下がったり、強風で電柱が倒れたりすれば、感電や停電、火災につながるからです。

そこで登場するのが、今回の主役 電線路の施設 の決まりです。電線路とは、発電所や変電所、需要場所のあいだを結ぶ電線と、それを支える設備のことでした。

前回の記事では、過電流遮断器や漏電遮断器で、電路を過電流と地絡から守るしくみを学びました。今回の記事では、架空電線の高さと離隔距離、支持物と風圧荷重、支線の安全率、そして地中電線路の決まりについて解説します。法規の試験では、ここに出てくる数値がそのまま問われます。

架空電線の高さと離隔距離：人や物に近づけない

高さは、電線の下を通るものに合わせて決まる

道路は6m、鉄道は5.5m、そのほかは5m以上

背の高いトラックが通る道路は、鉄道より高くする

横断歩道橋の上は、低圧3m・高圧3.5m以上

危ないものとのあいだには、すき間を空けておく

屋根の上は人が乗るので、側方より大きく離す

ケーブルは外装で守られ、離隔距離が小さくてすむ（高圧）

併架では高圧を上、低圧を下にして0.5m以上離す

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はじめに、架空電線の高さと離隔距離について紹介します。

電柱や鉄塔で空中に張った電線を 架空電線 と呼びます。架空電線で大切なのは、人や車、建物に「近づけない」ことです。そのための決まりが、高さと離隔距離の2つです。1つずつ見ていきましょう。

1. 架空電線の高さ

架空電線の高さ は、電線の下を通るものに合わせて決まっています。背の高いトラックが通る道路では高く、人だけが通る歩道橋の上では低くてよい、という考え方です。

低圧と高圧の架空電線の高さは、次のとおりです。

「道路は6m、鉄道は5.5m、そのほかは5m」と覚えるのが基本です。道路だけが鉄道より高いのは、道路には背の高い車や、荷物を高く積んだトラックが通るからです。鉄道は車両の高さが決まっているので、レール面から測って 5.5m あれば足ります。

横断歩道橋の上だけは、低圧と高圧で値が違います。高圧のほうが危険なので、低圧の 3m より 0.5m 高い 3.5m 以上にします。

補足（ここは読み飛ばしてOK）：「上記以外の場合」の低圧架空電線には、道路以外の場所で、技術上やむを得ず、交通に支障がないときに高さを緩める例外があります。また、特別高圧の架空電線は、電圧が高いほど高く張る決まりになっています。

2. 離隔距離

架空電線と、建物やほかの電線とのあいだに空ける距離を 離隔距離 と呼びます。満員電車で、熱いコーヒーを持った人からは少し離れて立つのと同じで、危ないものとのあいだには「すき間」を空けておくのです。

高圧の架空電線が建造物に近づくときの離隔距離は、電線の種類によって次のように決まっています。

低圧の架空電線では、上方の値は高圧と同じですが、側方・下方は 0.6m 以上（高圧絶縁電線やケーブルなら 0.3m 以上）と、高圧より小さくなります。

ケーブルは、絶縁物の上をさらに丈夫な外装で包んでいるので、近くに張っても安全です。そのため、離隔距離が小さくてすみます。また、屋根の上は人が乗って作業することがあるので、横や下よりも大きく離します。

同じ電柱に低圧と高圧の架空電線を張ることを 併架 と呼びます。併架では、低圧の電線を高圧の電線の 下 に、別々の腕金に取り付け、2つの電線のあいだを 0.5m 以上（高圧がケーブルなら 0.3m 以上）離します。高圧を上にするのは、万一高圧の電線が切れて垂れ下がっても、低圧の電線に触れにくくするためです。

試験のポイント：架空電線の高さは「道路 6m、鉄道 5.5m、歩道橋 低圧 3m・高圧 3.5m、その他 5m」です。数値の入れ替えがよく問われます。

このように、架空電線は、下を通るものに合わせた高さに張り、建物やほかの電線とのあいだに決まった離隔距離を空けます。

以上が、架空電線の高さと離隔距離についてです。

支持物と風圧荷重：電線を支える柱の強さ

支持物は木柱・鉄筋コンクリート柱・鉄柱・鉄塔

基礎の安全率は2以上。想定の2倍の力まで壊れない

全長12mの電柱なら、2m以上を地中に埋める

足場金具は地表上1.8m以上。勝手に登れないように

風圧荷重には甲種・乙種・丙種の3種類がある

電線1mの風圧荷重は、風圧×電線の外径

乙種は外径に12mmを足し、風圧を半分の490Paに

高温季は甲種、低温季は氷雪の多い地方で乙種

外径20mmなら甲種19.6N/m、乙種約15.7N/m

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次に、支持物と風圧荷重について紹介します。

電線を空中で支える電柱や鉄塔を、まとめて 支持物 と呼びます。支持物には、木柱、鉄筋コンクリート柱、鉄柱、鉄塔があります。街の電柱の多くは鉄筋コンクリート柱です。

1. 支持物を倒さないための決まり

支持物は、いつも電線の重さと風を受けています。倒れたり傾いたりしないように、次のような決まりがあります。

【支持物のおもな決まり】

• 支持物の基礎の安全率は 2 以上にする（鉄塔が異常な荷重を受けるときなどは 1.33 以上）
• 全長 15m 以下の鉄筋コンクリート柱（一般的な A 種のもの）や木柱は、全長の $\dfrac{1}{6}$ 以上を地中に埋める
• 人が登るための足場金具は、地表上 1.8m 以上の高さに取り付ける

安全率 とは、壊れるときの力が、ふだんかかると想定する力の何倍あるかを表す値です。安全率 2 なら、想定の2倍の力がかかるまで壊れません。橋の制限重量に余裕を持たせておくのと同じ考え方です。

地中に埋める深さを 根入れ と呼びます。例えば、全長 12m の電柱なら、12 ÷ 6 = 2m 以上を地中に埋めます。足場金具を 1.8m より上に付けるのは、子どもなどが勝手に登らないようにするためです。

2. 風圧荷重

支持物にかかる力のうち、いちばん大きいのが風の力です。電線や電柱が風から受ける力を、計算のために決めた値を 風圧荷重 と呼びます。風圧荷重には、甲種・乙種・丙種の3種類があります。

【風圧荷重の3つの種類】

1. 甲種風圧荷重： 台風なみの強い風を想定した、基本の値
2. 乙種風圧荷重： 電線のまわりに厚さ 6mm、比重 0.9 の氷雪が付いた状態で、甲種の 0.5 倍の風圧を受けると考える
3. 丙種風圧荷重： 甲種の 0.5 倍の風圧を受けると考える

甲種風圧荷重は、風を受ける面積（垂直投影面積）1m² あたりの値で決まっています。例えば、単導体の電線は 980Pa、多導体の電線は 880Pa、丸い木柱や鉄筋コンクリート柱は 780Pa です。

電線1m あたりの風圧荷重は、次の式で求めます。

$$W = p \times d$$

記号の意味は、$W$ が電線1m あたりの風圧荷重［N/m］、$p$ が風圧［Pa］、$d$ が電線の外径［m］です。言葉で言うと、「風圧 × 電線の太さ」です。長さ1m の電線を真横から見ると、幅 $d$、長さ 1m の細長い長方形になり、その面積に風圧がかかるからです。

乙種では、電線のまわりに 6mm の氷雪が付くので、外径は左右に 6mm ずつ増えて $d + 12$ mm になります。そのかわり、風圧は甲種の半分の 490Pa です。

どの風圧荷重を使うかは、季節と地方で決まります。高温の季節は、どの地方でも甲種を使います。低温の季節は、氷雪の多い地方では乙種、それ以外の地方では丙種を使います。また、人家が多く連なっている場所では、まわりの建物が風をさえぎるので、低圧や高圧の電線路の支持物などに丙種を使えます。

例題：甲種と乙種の風圧荷重の比べ方

外径 20mm の電線（単導体）があります。電線1m あたりの甲種風圧荷重と乙種風圧荷重は、それぞれ何 N/m でしょうか？

【解き方】

1. 外径をメートルに直す： 20mm = 0.020m
2. 甲種を求める： $980 \times 0.020 = 19.6$ N/m
3. 乙種の外径を求める： 氷雪が左右に 6mm ずつ付くので、20 + 12 = 32mm = 0.032m
4. 乙種を求める： 風圧は甲種の半分の 490Pa なので、$490 \times 0.032 = 15.68$ N/m

答えは、甲種が 19.6N/m、乙種が約 15.7N/m です。氷雪で太くなっても、風圧が半分になるので、この電線では甲種のほうが大きくなります。

試験のポイント：乙種は「外径に 12mm を足す」と「風圧を半分にする」の2つをセットで行います。6mm だけ足す間違いが多いので気をつけましょう。

このように、支持物は安全率や根入れの決まりで倒れにくく作り、風の力は風圧荷重として計算に入れます。

以上が、支持物と風圧荷重についてです。

支線の安全率：電柱を引っぱって支える

支線は、テントのロープのように柱を引っぱる

最後の電柱は引っぱる力が偏るので、支線で支える

支線の安全率は2.5以上。素線2.6mm以上を3条以上

重い人ほど中心の近くに座ると、シーソーはつり合う

電線が倒すはたらきと、支線が戻すはたらきがつり合う

支線の長さは10m。電柱とのなす角でsinθ＝0.6

必要な引張強さは31.25kN、素線は切り上げて5本

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続いて、支線の安全率について紹介します。

電線は、電柱を横に引っぱっています。道の曲がり角や、電線が終わる最後の電柱では、この引っぱる力が片側に偏ります。そこで、電柱の反対側から斜めに張って、電柱を支えるワイヤを 支線 と呼びます。テントのロープが、ポールを地面に向けて引っぱって立たせているのと同じです。

1. 支線の決まり

支線には、次の決まりがあります。

【支線のおもな決まり】

• 引張強さに対する 支線の安全率 は 2.5 以上（鉄筋コンクリート柱や鉄柱の強度の計算に支線を含める場合は 1.5 以上）
• より線を使う場合は、素線を 3 本（3条）以上より合わせる
• 素線は、直径 2.6mm 以上の金属線を使う
• 許容引張荷重は 4.31kN 以上にする
• 道路を横断する支線は、路面上 5m 以上の高さにする

安全率 2.5 とは、支線にかかる張力の 2.5 倍の力に耐えられる支線を使う、という意味です。支線が切れると電柱が倒れるので、支持物の基礎の 2 より大きな値になっています。

2. 支線にかかる張力の求め方

支線の計算では、電柱の根元を中心にした「力のつり合い（モーメントのつり合い）」を使います。シーソーで、重い人ほど中心の近くに座るとつり合うのと同じ考え方です。

電線の水平方向の張力を $T$、その取り付け高さを $h_1$、支線の張力を $T_s$、支線の取り付け高さを $h_2$、支線と電柱のなす角を $\theta$ とします。支線の張力のうち、電柱を水平に引き戻す成分は $T_s \sin\theta$ なので、次の式が成り立ちます。

$$T_s \sin\theta \times h_2 = T \times h_1$$

記号の単位は、$T$ と $T_s$ が［kN］、$h_1$ と $h_2$ が［m］です。言葉で言うと、「電線が倒そうとするはたらき ＝ 支線が引き戻すはたらき」です。電線と支線を同じ高さに付けるなら、$h_1 = h_2$ なので $T_s = \dfrac{T}{\sin\theta}$ になります。

例題：支線に必要な強さ

電柱の地上 10m の位置に、水平張力 6kN の電線が取り付けてあります。支線を地上 8m の位置に取り付け、電柱の根元から 6m 離れた地面に固定しました。支線の安全率を 2.5 とするとき、支線に必要な引張強さは何 kN でしょうか？ また、素線1本の引張強さを 6.5kN とすると、素線は何本必要でしょうか？（より合わせによる強さの低下は考えないものとします）

【解き方】

1. 支線の長さを求める： 縦 8m、横 6m の直角三角形なので、$\sqrt{8^2 + 6^2} = 10$ m
2. $\sin\theta$ を求める： 電柱とのなす角なので、$\sin\theta = 6 \div 10 = 0.6$
3. つり合いの式を立てる： $T_s \times 0.6 \times 8 = 6 \times 10$ より、$T_s = 60 \div 4.8 = 12.5$ kN
4. 必要な引張強さを求める： $12.5 \times 2.5 = 31.25$ kN
5. 素線の本数を求める： $31.25 \div 6.5 \fallingdotseq 4.8$ なので、切り上げて 5 本

答えは、引張強さ 31.25kN、素線 5 本です。本数は、足りなくならないように必ず切り上げます。

このように、支線は安全率 2.5 以上で電柱を支え、必要な強さは電柱の根元まわりの力のつり合いから求めます。

以上が、支線の安全率についてです。

地中電線路：電線を地下に通す

地中電線路は景観がよいが、費用が高く事故を探しにくい

地中は湿気があるので、必ずケーブルを使う

方式は管路式・暗きょ式・直接埋設式の3つ

重い車が通る場所ほど深く埋め、トラフで守る

掘り返したときに分かるように電圧などを表示する

弱電流電線とは、低圧・高圧0.3m、特別高圧0.6m以上

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最後に、地中電線路について紹介します。

電線を地面の下に通す電線路を 地中電線路 と呼びます。電柱がないので、街の景観がよくなり、台風や雪で電線が切れることもありません。一方で、工事の費用が高く、事故が起きたときに場所を探すのに時間がかかります。

地中電線路では、電線に ケーブル を使わなければなりません。地中は湿気があり、土や水に直接触れるので、外装で守られたケーブル以外は使えないのです。

施設の方式は、次の3つです。

【地中電線路の3つの方式】

1. 管路式： 地中に埋めた管の中にケーブルを通す
2. 暗きょ式： 地下に作った通路（とう道など）の中にケーブルを並べる
3. 直接埋設式： ケーブルを地中に直接埋める

家にたとえると、管路式は「壁の中の配管」、暗きょ式は「人が歩ける地下の廊下」、直接埋設式は「庭に直接埋めた水道管」のようなイメージです。方式の特徴は、電力の地中送電線路の記事でも学びました。

法規の決まりとしては、次の点を押さえておきましょう。

【地中電線路のおもな決まり】

• 管路式では、管は車両などの重量物の圧力に耐えるものにする
• 直接埋設式では、車両などの重量物の圧力を受けるおそれがある場所ほど深く埋め、ケーブルを堅ろうなトラフなどに収めて衝撃から守る
• 高圧や特別高圧の地中電線路には、掘り返したときに分かるように、電圧などを表示する
• 地中電線と地中の弱電流電線（電話線など）とは、低圧・高圧なら 0.3m 以上、特別高圧なら 0.6m 以上離す

最後の決まりは、架空電線の離隔距離と同じく、地下でも「すき間」を空けておくためのものです。

試験のポイント：地中電線路には必ずケーブルを使い、方式は管路式・暗きょ式・直接埋設式の3つです。

このように、地中電線路はケーブルを使い、管路式・暗きょ式・直接埋設式のいずれかで、外からの圧力や掘り返しから守って施設します。

以上が、地中電線路についてです。

今回のまとめ

高さは道路6m、鉄道5.5m、歩道橋3m・3.5m、その他5m

高圧の離隔距離は一般の電線で2m・1.2m、ケーブルで1m・0.4m

基礎の安全率は2以上。風圧荷重は甲種・乙種・丙種

支線の安全率は2.5以上。張力は力のつり合いで求める

地中電線路はケーブルを使い、3つの方式で施設する

キーワードは架空電線の高さ・離隔距離・支線の安全率など

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それでは、今回の内容を振り返ります。

今回は、電線路の施設について紹介しました。架空電線は、高さと離隔距離で人や物に近づけないようにし、支持物と支線は風や電線の張力に負けない強さで作ります。地下に通すときは、ケーブルを使って圧力や掘り返しから守ります。

今回のポイントを振り返りましょう。

振り返り

• 低圧・高圧の架空電線の高さは、道路 6m、鉄道 5.5m、横断歩道橋 低圧 3m・高圧 3.5m、その他 5m 以上。
• 高圧の架空電線と建造物との離隔距離は、一般の電線で上方 2m・側方 1.2m、ケーブルで上方 1m・側方 0.4m 以上。低圧の側方は 0.6m（ケーブルなどは 0.3m）。
• 支持物の基礎の安全率は 2 以上。風圧荷重は甲種（電線 980Pa）、乙種（氷雪 6mm で甲種の半分）、丙種（甲種の半分）。
• 支線の安全率は 2.5 以上。必要な張力は、電柱の根元まわりの力のつり合いで求める。
• 地中電線路にはケーブルを使い、管路式・暗きょ式・直接埋設式で施設する。

キーワードのおさらい

• 架空電線の高さ: 架空電線を張る高さ。道路 6m、鉄道 5.5m、その他 5m 以上などと決まっている
• 離隔距離: 電線と建物やほかの電線とのあいだに空ける距離
• 支持物: 電線を支える木柱・鉄筋コンクリート柱・鉄柱・鉄塔
• 風圧荷重: 支持物や電線が風から受ける力を計算するための値。甲種・乙種・丙種がある
• 支線の安全率: 支線の引張強さが、かかる張力の何倍あるか。2.5 以上にする
• 地中電線路: 地中に施設する電線路。ケーブルを使い、管路式・暗きょ式・直接埋設式がある

以上が、今回のまとめです。

さて、電線路を通ってきた電気は、最後に家や工場の中へ入っていきます。建物の中の配線には、どんな決まりがあるのでしょうか？

次回は、屋内配線の対地電圧の制限と工事の種類を定めた「電気使用場所の施設」について紹介します。

それでは、次の記事へ進んでいきましょう。