配電盤

配電盤（パネルボード、回路遮断器盤、 ブレーカーパネル、電気パネル、ヒューズボックス、またはDB ボックスとも呼ばれる）は、共通の筐体内の各回路に保護ヒューズまたは回路遮断器を備えながら、電力供給を補助回路に分割する電力供給システムのコンポーネントです。通常、メインスイッチが組み込まれており、最近のボードでは、1 つ以上の残留電流デバイス(RCD) または過電流保護機能付き残留電流ブレーカー(RCBO) も組み込まれています。

英国では、家庭用に設計された配電盤はコンシューマーユニットと呼ばれています。^[1]

北米の配電盤は一般に金属板の筐体に収められており、回路ブレーカーは前面から操作できる 2 列に配置されています。一部のパネルボードにはブレーカー スイッチ ハンドルを覆うドアが付いていますが、すべてデッド フロント構造になっています。つまり、筐体の前面 (ドアの有無にかかわらず) により、回路ブレーカーの操作者が筐体内の通電中の電気部品に触れることがありません。バスバーは、入力ライン (ホット) 導体からブレーカーに電流を運びます。ブレーカーは、ボルト留め接続 (ねじを使用) または保持クリップを使用したプラグイン接続のいずれかでバスに固定されます。パネルボードは、商業および産業用途でより一般的であり、ボルト留めブレーカーを使用します。住宅用および小規模商業用のパネルは一般に負荷センターと呼ばれ、プラグイン ブレーカーを使用します。中性導体は、ネジ留め端子を使用して中性バスに固定されます。分岐回路ボンディング導体は、パネルボード筐体に直接取り付けられた端子台に固定され、筐体自体は接地されています。

配電盤の保守作業中、カバーが取り外されてケーブルが見える場合、アメリカの分電盤では通電部分が露出しているのが一般的です。カナダのサービスエントランス分電盤では、メインスイッチまたは回路ブレーカーはサービスボックスに配置されています。これは分電盤の残りの部分から分離された筐体の一部で、メインスイッチまたはブレーカーをオフにすると分岐回路の保守作業中に通電部分が露出することはありません。^[2]

ブレーカーは通常、2 列に配置されます。米国式のボードでは、ブレーカーの位置は、各列に沿って上から下に向かって左から右に番号が付けられます。この番号付けシステムは、ブレーカー パネルの多数の競合メーカーで共通です。

各列は異なるライン (以下のA、B、C ) から給電されるため、2 極または 3 極の共通トリップ ブレーカーが各相に 1 つの極を持つことができます。北米では、大型の恒久設置機器をライン間で配線するのが一般的です。これにより、パネルのスロットが 2 つ必要になり (2 極)、分相電力の場合は 240 V 、3 相電力の場合は 208 V の電圧が得られます。

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右の写真は、ゼネラル・エレクトリック社製の住宅用配電盤の内部を示しています。上部から、3 本の配電線 (2 本のホット ラインと 1 本のニュートラル ライン) が入ってくるのを見ることができます。ニュートラル ワイヤは、すべての白いワイヤと共に左側のニュートラルバスバーに接続され、2 本のホット ワイヤはメイン ブレーカーに接続されています。メイン ブレーカーの下には、メイン ブレーカーと 2 列の分岐回路ブレーカーの間で電流を運ぶ 2 本のバスバーがあり、各回路の赤と黒のホット ワイヤが伸びています。筐体の左側からは、電源コードが差し込まれたNEMA 5-15 電気コンセントに直接つながっている 3 本のワイヤ (ホット ブラック、ニュートラル ホワイト、および裸アース) が見えます。

左の写真は、デュアル パネル構成を示しています。右側がメイン パネル (フロント カバーが取り付けられている)、左側がサブパネル (カバーが取り外されている) です。サブパネルには、パネル上部近くの角度付き導管を通る 2 本の大きなホット ワイヤとニュートラル ワイヤが供給されます。この構成は、現在の米国国家電気工事規定の 2 つの違反を示しているように見えます。メイン パネルには接地導体がありません (ここではサブパネルを介して供給されています)。また、サブパネルのニュートラル バーが接地バーに接続されています (これらは、最初のサービス切断 (この場合はメイン パネル) の後では別々のバーである必要があります)。

• 北米ボックス
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  交換可能な回路ブレーカーを備えたアメリカの回路ブレーカーパネル
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  北米型パネルボードのブレーカー番号の図。一部のラベルは欠落しており、一部は追加されています。トグルの数字は、トリップする前の定格アンペア数を示しています。右上のブレーカー (定格 100 A) はサブパネルに電力を供給します。
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  電気パネルとサブパネルからカバーを取り外したサブパネル。
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  内部配線が見えます。
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  米国で使用されている種類の古いタイプのヒューズ ボックス。

1940年から1965年にかけて建てられた住宅によく見られたヒューズボックスの設計は、分岐回路用の4つのプラグヒューズ（エジソンベース）と、主要家電回路などの用途に使用できるカートリッジヒューズを含む1つ以上のヒューズブロックを備えた60アンペアのヒューズボックスでした。^[3] 1965年以降は、3線式（230V）サービスを備えたより大型の100Aパネルが一般的になりました。ヒューズボックスには、主遮断と電気レンジ回路用のヒューズブロックに加えて、個々の回路用の多数のプラグヒューズ（エジソンベースまたはタイプS）が備わっていました。^[4]

この写真は、英国の典型的な配電盤の内部を示しています。3 本の相入力線は、パネル中央のメイン スイッチを介してバスバーに接続されます。パネルの両側には、中性線とアース用の 2 本のバスバーがあります。入力中性線はパネルの右側の下部バスバーに接続され、この下部バスバーは左上の中性線バスバーに接続されます。入力アース線はパネルの左側の下部バスバーに接続され、この下部バスバーは右上のアース バスバーに接続されます。右下の中性線バーのカバーは取り外されていますが、左側の中性線バーにはカバーが取り付けられています。

位相バスバーの左側には、2 極RCBO が2 つと単極ブレーカーが 2 つあり、そのうち 1 つは使用されていません。写真の 2 極 RCBO は 2 つの位相にわたって接続されていませんが、位相バスバーの背後に供給側の中性線接続があります。バスバーの右側には、単極ブレーカー、2 極 RCBO、および 3 極ブレーカーがあります。

図のパネルには未使用のスペースが大量に含まれています。製造元は同じシャーシを使用して、このパネルの 18 ポジション バージョンと 24 ポジション バージョンを製造している可能性があります。

大規模な商業施設、公共施設、および工業施設では、通常、垂直に 2 列に並んだブレーカーを備えた配電盤を備えた 3 相電源が使用されます。大規模な施設では、補助配電盤が使用されることがよくあります。

どちらの場合も、最大約 100 A (CU) または 200 A (配電盤) の電源を扱う最新のボードでは、DIN レールに取り付けられた回路ブレーカーと RCD を使用します。設備内のメイン配電盤には通常、電源全体の位相線と中性線を切り替えるメイン スイッチ (インコーマーと呼ばれる)も備わっています。(注: インコーマーはアイソレーターと呼ばれたり、アイソレーターとして販売されたりすることがありますが、これは問題があり、厳密な意味でのアイソレーターとして必ずしも使用されるわけではありません。)

各相ごとに、バスバーに沿って電力が供給されます。分相パネルでは、個別のバスバーがインコーマーから直接供給されるため、RCD を使用して回路グループを保護できます。または、RCBO を使用して、単一の回路に過電流保護と残留電流保護の両方を提供することもできます。

変圧器（ベル回路用など）や接触器（リレー、大型モーターや加熱負荷用など）などの他のデバイスも使用できます。

新しい英国の配電盤では、カバーが保守のために取り外されている場合でも、 通電部分はIP2Xで保護されているのが一般的です。

英国では、BS 7671 は、消費者ユニットを「主に住宅内の電気エネルギーの制御と分配を行う、型式試験済みの調整されたアセンブリを含む特定のタイプの配電盤」と定義しています。 ^[5]これらの設備には通常、230 V (公称標準) の単相電源があります。ミニ回路ブレーカー(MCB)が登場するまで、古い消費者ユニットはヒューズを使用していたため、歴史的にはヒューズボックスと呼ばれていました。メインパネルとして使用される通常の新しい家庭用 CU には、デバイス用に 6 ～ 24 ウェイ (そのうちのいくつかは 2 ウェイを占有する) があり、2 つ以上のセクション (たとえば、アラームなど用の非 RCD セクション、ソケット コンセント用の RCD 保護セクション、照明やその他の組み込み機器用の RCD 保護セクション) に分割されます。離れ家に使用されるセカンダリ CU には、通常、1 ～ 4 ウェイと RCD があります。

最近の（第 17 版配線規則以前の）CU には通常、ソケット コンセント以外の RCD 保護セクションはありませんが、一部の古い CU には RCD インコーマーが搭載されていました。1990 年より前は、CU では RCD（および分割バスバー）が標準ではありませんでした。

• 古い交換可能なヒューズボックス
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  1950 年代の MEM 再配線可能ヒューズ ボックス (カバー付き)
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  1950 年代の MEM 再配線可能ヒューズ ボックス (開いた状態)
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  1970 年代の MEM 再配線可能ヒューズ ボックス (カバー付き)
• 
  1970 年代の MEM 再配線可能ヒューズ ボックス (開いた状態)

ヒューズ ボックスでは通常、カートリッジ ヒューズまたは再配線可能なヒューズが使用され、他の保護装置は使用されません。基本的な 4 ウェイ ボックスは非常に一般的です。古いボックスの中には、茶色がかった黒のベークライトで作られているものがあり、木製のベースが付いているものもあります。デザインは歴史的ですが、1980 年代まで新規設置の標準装備であったため、非常に一般的です。これらのボックスのヒューズ ホルダーは、通電中の端子との偶発的な接触から保護しない場合があります。

英国では、コンシューマー ユニット (CU) は、過負荷と短絡保護のみを提供する基本的なメイン スイッチと再配線可能なヒューズから、さまざまな種類の電気障害から保護できる多くの安全機能を備えた高度な制御ユニットへと進化しました。回路保護デバイスの選択は、保護する電気回路の種類と、必要な保護レベルによって異なります。BS7671:2018 電気設備要件 (IET 配線規則とも呼ばれます) は定期的に更新されており、執筆時点での最新版は、2022 年 3 月 28 日にリリースされた修正 2:2022 です。CU の一般的な構成:

• メイン スイッチ コンシューマー ユニット - すべての回路への電力を同時に切断するメイン スイッチで構成されます。このメイン スイッチには、すべての保護デバイスを共通の活線にリンクする 1 つのバスバーと、共通の中性線レールに接続する 1 つの中性線またはリンク バーがあります。メイン アース線を接続できるように、別のアース レールがあります。この例では、すべての回路が独立しているため、回路の分離度が最も高くなります。この特定の例は、各回路に過負荷および短絡保護MCBのみを備えたスタンドアロン ソリューションとしては適さない可能性があります。BS7671 では、漏電RCBO障害およびアーク障害AFDDからの追加保護が要求される場合があり、このソリューションは高価になります。
• メイン スイッチとデュアル RCD コンシューマー ユニット - すべての回路への電源を同時に切断するメイン スイッチと、それぞれ独自のライブ バスバーを備えた 2 つの 30mA RCD で構成され、それぞれが個別の回路バンク (通常は半々ですが、他の組み合わせも利用可能) を漏電障害から保護します。安価な MCB と 2 つのより高価な RCD の組み合わせを使用することで、コスト効率の高いソリューションを提供します。
• 高い信頼性のコンシューマー ユニット - すべての回路への電力を同時に切断するメイン スイッチと、3 つの独立したライブ バスバー (1 つはメイン スイッチに直接接続され、他の 2 つは各メイン RCD に接続) で構成されます。メイン スイッチのライブ バスバーにより、RCBO や AFDD などのより敏感なデバイスが適切でない場合にのみ MCB を使用できます。また、RCBO を独立して使用することもできます。また、1 方向または 2 方向のみに制限される場合もあります。残りの回路は、デュアル RCD CU と同じ方法で分割されます。このタイプのコンシューマー ユニットは、デュアル RCD CU よりも回路分離が改善され、柔軟性が向上します。
• RCD インコマー コンシューマー ユニット - メイン スイッチが RCD であるため、回路の分離という点では最も不便なソリューションです。他のタイプほど一般的ではありませんが、アース障害によってメイン スイッチ RCD がアクティブになるとすべての回路への電力が失われるため、スタンドアロン ソリューションとは見なされなくなりました。

現代の消費者向けユニットは金属製（不燃性）であることが求められており、通常はDIN レールに取り付けられたデバイスを使用します。DIN レールは標準化されていますが、バスバーの配置は標準化されていません。異なるブランドのデバイスを混在させることはメーカーの要件に反するため、通常は避けるべきです。

消費者ユニットの選択は、住居のサイズとレイアウト、階数、別棟、予想される負荷（照明、ソケット、オーブン、シャワー、電気温水器、車載充電器など）、各回路に必要な保護の程度など、いくつかの要因を反映します。

右上の写真のボックスは、配線交換可能なヒューズが取り付けられた「Wylex 標準」です。これらのボックスには、カートリッジヒューズまたは小型回路ブレーカー(MCB) を取り付けることもできます。このタイプのコンシューマーユニットは、2001 年に配線規則で屋外機器に電力を供給することが「合理的に期待できる」ソケットに残留電流デバイス(RCD) 保護が義務付けられるまで、英国で非常に人気がありました ( BS 7671 :2001、ISBN 0-86341-373-0 )。他のメーカーからも同様の設計が多数ありましたが、Wylex のものは圧倒的に最もよく見られ、ヒューズホルダー/ブレーカーが今でも一般的に入手できる唯一のものです。^[6] 

一部のメーカーは革新的な機能を追加しており、例えばCPN Cudisは階段の下などの暗い場所での視認性を高めるために「Lumo」消費者向けユニットにLEDストリップライトを追加しました。 ^[7]

第 17 版 IET 配線規則 (BS 7671:2008、修正第 1 号: 2011 を組み込んだ) の導入以来、英国の消費者向けユニットは、盗難警報器や煙探知器などの高信頼性回路を除き、壁に埋め込まれたすべてのケーブルに RCD 保護を提供する必要があります。

消費者ユニットには、回路を保護するさまざまな方法があります。たとえば、2 階建ての住宅では、デュアル スプリット ロード消費者ユニットを次のように配置できます。

RC1 1 1 1 1

• 2階のライト、
• ダウンステアーズリング決勝、
• ガレージソケット、
• 調理器具

RC2 2010年

• 階下の照明、
• 2階のコンセント、
• シャワー、
• 加熱

このように回路を配置することで、1 つの RCD が故障した場合でも、いずれかのフロアに電力が供給されます。さらに、代替 RCD にソケットとライトが取り付けられていれば、たとえば階下のケトルが故障してその RCD が故障した場合でも、キッチンのライトは使用可能であり、暗闇の中で故障を調査する危険を回避できます。

第 17 版 IET 配線規則に基づいて回路を保護する別の方法は、各回路に過負荷対応残留電流遮断器 (RCBO) を取り付けることです。これは RCD+MCB のオプションよりもコストがかかりますが、回路上の障害状態によってその回路の RCBO のみがトリップするため、障害の調査は最初から絞り込まれます。電気技師を呼ぶ必要がある場合、この局所的な障害は、その RCD の回路セット内のどこかの障害のみを示す RCD+MCB の配置とは対照的に、より迅速に (したがってより安価に) 解決できます。

MK や古い MEM コンシューマー ユニットを使用するシステムなど、一部の古いシステムでは、スパーごとにヒューズが 1 つずつありました。たとえば、次のようになります。

• 2階の照明ヒューズ1
• 2階ソケットヒューズ2
• 階下の照明ヒューズ 3
• 階下ソケットヒューズ4

等..

1950 年以前のヒューズボックスが少数ながらまだ使用されています。これらのボックスには露出した通電部分がよくあるため、注意して取り扱う必要があります。これらのボックスで供給される設備は、現代の電気安全基準を満たしません。非常に古い設備のもう 1 つの特徴は、各回路に 2 つのヒューズがある可能性があることです。1 つは通電用、もう 1 つは中性線用です。まれに、古いリング回路には、リングあたり 4 個以上の 15 A ヒューズ (L と N に 1 つずつ) があり、リングの 2 つの給電線それぞれにこれが重複している場合があります。

標準のDIN レールによる取り付けと、一見互換性のあるブレーカー用の標準のカットアウト形状が採用されているにもかかわらず、バスバー接続の位置やその他の機能は標準化されていません。各メーカーには、そのタイプのブレーカーとのみ完全に互換性のある 1 つ以上の「システム」またはブレーカー パネルの種類があります。これらのアセンブリは、認定機関によってテストされ、使用が承認されています。「たまたま適合した」機器を交換または追加すると、予期しない、または危険な状態になることがあります。このような設置は、メーカーのデータシートなどの知識のある情報源を最初に参照せずに行うべきではありません。

美観とセキュリティ上の理由から、家庭用ブレーカー パネルとコンシューマー ユニットは通常、人目につかないクローゼット、屋根裏部屋、ガレージ、または地下室に設置されますが、建物の美観要素の一部として (たとえば、アート インスタレーションとして) 設置されたり、簡単にアクセスできる場所に設置されたりすることもあります。ただし、現在の米国の建築基準法では、浴室 (または同様の部屋)、衣類用のクローゼット、または電気技師がパネルにアクセスできるスペースが不十分な場所にパネルを設置することは禁止されています。屋外、危険な環境、またはその他の通常とは異なる場所への設置などの特定の状況では、特殊な機器とより厳格な設置手順が必要になる場合があります。

配電盤は、三相または単相、通常電力または非常電力用に指定されるか、または他のパネルに電力を供給する配電盤、照明用の照明盤、機器およびコンセント用の電力盤、および特殊用途など、用途別に指定されます。パネルは、建物の一部に電力を供給する電気室の建物全体に配置されます。

劇場では、調光ラックと呼ばれる特殊なパネルを使用して、舞台照明器具に電力を供給します。米国式の調光ラックには、208Y/120 ボルトの 3 相電力が供給されます。ラックには回路ブレーカーだけではなく、ステージ回路ごとに専用の回路ブレーカーを備えたソリッド ステート電子調光器があります。これは、回路ごとの調光器配置として知られています。調光器は、3 つの入力相に均等に分割されます。96 個の調光器ラックでは、照明負荷を可能な限り均等に分散するために、相 A に 32 個の調光器、相 B に 32 個の調光器、相 C に 32 個の調光器があります。建物内の供給トランスからの電源供給に加えて、照明卓からの制御ケーブルが、 DMX-512などの制御プロトコルで調光器に情報を伝達します。この情報には、各チャンネルの照明レベル情報が含まれており、これにより、ショーの照明変更 (ライト キュー) 中にどの調光回路が点灯および消灯するか、またフェード タイムはどのくらいかが制御されます。

配電盤は、表面実装型または面一型です。前者の配置は、後で配線を変更したり追加したりするのが簡単ですが、後者の配置は、特に住宅用途では、よりすっきりと見える場合があります。配電盤を壁に埋め込むことに関するもう 1 つの問題は、壁が固い場合、大量のレンガやブロックを取り除く必要がある可能性があることです。このため、通常、埋め込み型の配電盤は、必要なスペースを壁に組み込むことができる新築プロジェクトにのみ設置されます。

• 回路総制限
• 消費者ユニット
• 配電盤
• 電気メーター
• 電気バスバーシステム
• スイッチギア