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電気配線とは、建物内のケーブル配線と、スイッチ、配電盤、コンセント、照明器具などの関連機器を含む電気設備のことです。
配線は、設計および設置に関する安全基準の対象となります。使用可能な電線およびケーブルの種類とサイズは、回路の動作電圧と電流容量に応じて規定されており、さらに周囲温度範囲、湿度、日光や化学物質への曝露といった環境条件に関する制限も設けられています。
建物の配線システム内の関連する回路保護、制御、および配電機器は、電圧、電流、および機能仕様の対象となります。配線安全基準（配線色を含む）は、地域、国、または地域によって異なります。国際電気標準会議（IEC）は加盟国間で配線規格の調和を図っていますが、設計および設置要件には依然として大きなばらつきが存在します。
建物内の電気配線に使用される材料は、以下の要因によって異なります。
例えば、一戸建て住宅や二世帯住宅の配線システムは、比較的電力要件が低く、建物の構造やレイアウトの変更も少なく、通常は乾燥した、適度な温度で腐食性のない環境条件であるため、シンプルです。軽商業環境では、配線の変更がより頻繁に行われることが予想され、大型機器が設置される場合があり、熱や湿気などの特別な条件が適用される場合があります。重工業では、非常に大きな電流や高電圧、機器のレイアウトの頻繁な変更、腐食性、湿潤、または爆発性の雰囲気など、より厳しい配線要件があります。可燃性ガスや液体を取り扱う施設では、危険区域における電気機器の設置と配線に関して特別な規則が適用される場合があります。
電線やケーブルは、回路電圧、温度定格、および使用可能な環境条件（湿気、日光、油、化学薬品など）によって定格が定められています。電線やケーブルには、電圧（中性線間）定格と導体表面の最大温度定格があります。ケーブルや電線が安全に流せる電流の量は、設置条件によって異なります。
国際標準の電線サイズは、国際電気標準会議（ IEC ）のIEC 60228規格に規定されています。北米では、電線サイズに関してアメリカ電線ゲージ規格が使用されています。
米国およびカナダのNMB型やNMC型などの現代の非金属被覆ケーブルは、熱可塑性絶縁体で覆われた2～4本の電線と、保護接地（ボンディング）用の電線で構成され、柔軟なプラスチックジャケットで覆われています。北米および英国では、この導体は通常裸線ですが、英国では、ケーブル被覆が除去されている場合、この裸の保護接地（PE）導体を緑/黄色の絶縁チューブで被覆することが義務付けられています。現在、他のほとんどの地域では、保護接地導体は、電流を流す導体と同じ規格で緑/黄色の絶縁体で絶縁することが義務付けられています。
ケーブルによっては、個々の導体を紙で包んでからプラスチック製の被覆を施すものもあります。
米国規格UFなどの非金属被覆ケーブルの特殊バージョンは、直接地中埋設（多くの場合、別途機械的保護が必要）または紫外線（UV）にさらされる可能性のある屋外での使用向けに設計されています。これらのケーブルは、耐湿性構造を持ち、紙やその他の吸湿性充填材を使用せず、耐紫外線性を備えるように配合されている点が特徴です。
ゴム状の合成ポリマー絶縁材は、優れた耐湿性を持つため、産業用ケーブルや地下に敷設される電力ケーブルに使用されている。
絶縁ケーブルは、許容動作電圧と導体表面における最大動作温度によって定格が定められています。ケーブルは用途に応じて複数の使用定格を持つ場合があり、例えば、乾燥した環境での使用定格と、湿気や油にさらされる環境での使用定格が異なる場合があります。
一般的に、小型の単線建築用電線は、柔軟性がそれほど求められないため、単線が用いられます。10 AWG（約5 mm² ）を超える建築用電線の導体は、設置時の柔軟性を確保するために撚り線になっていますが、家電製品の電源コードとして使用できるほどの柔軟性はありません。
工業用、商業用、集合住宅用のケーブルは、全体を覆うジャケットの中に多数の絶縁導体を含み、らせん状の鋼またはアルミニウムのテープアーマー、あるいは鋼線アーマー、さらに湿気や物理的損傷から保護するためのPVCまたは鉛の全体ジャケットを備えている場合があります。非常に柔軟な用途や海洋用途向けのケーブルは、編組ブロンズ線で保護されている場合があります。オフィスビルの空調空間（プレナム）内またはそこを通過する電力ケーブルや通信ケーブル（コンピュータネットワークなど）は、モデル建築基準法に基づき、金属製の電線管に収めるか、低燃焼性および低発煙性の定格である必要があります。
製鉄所などの高温環境における一部の産業用途では、有機材料では満足のいく性能が得られない場合があります。圧縮マイカフレークで絶縁されたケーブルが使用されることもあります。高温ケーブルのもう一つの形態は鉱物絶縁ケーブルで、個々の導体を銅管内に配置し、その空間を酸化マグネシウム粉末で満たします。全体を細く引き伸ばすことで粉末を圧縮します。このようなケーブルは耐火等級が認定されており、耐火等級のないケーブルよりも高価です。柔軟性はほとんどなく、フレキシブルケーブルというよりは硬質の電線管のような性質を持ちます。
設置された電線の環境によって、ケーブルに許容される電流値が決まります。ケーブル内に束ねられた複数の導体は、単一の絶縁導体ほど容易に熱を放散できないため、これらの回路は常に低い許容電流値で定格されます。電気安全規定の表には、導体のサイズ、電圧、絶縁の種類と厚さ、およびケーブル自体の温度定格に基づいて、最大許容電流値が示されています。許容電流値は、湿潤場所と乾燥場所、高温場所（屋根裏）と低温場所（地下）でも異なります。複数のエリアにケーブルが敷設されている場合、最も低い定格値の部分が全体の定格値となります。
ケーブルは通常、電気機器に接続される箇所で専用の継手で固定されます。乾燥した場所で使用される被覆ケーブルの場合は、単純なねじ込み式クランプが用いられます。また、被覆ケーブルの場合は、ポリマーガスケット付きのケーブルコネクタが使用され、被覆ケーブルの外装に機械的に係合して防水接続を実現します。ケーブルが可燃性ガスが存在する場所を通過する場合、被覆ケーブル内部への爆発性ガスの流入を防ぐために、専用のケーブル継手が使用されることがあります。ケーブルの個々の導体の接続が緩まないように、ケーブルは機器への接続部付近と、ケーブルの配線経路に沿って一定間隔で支持する必要があります。高層ビルでは、垂直配線の導体を支持するために特別な設計が求められます。一般的に、継手1つにつきケーブルは1本のみ使用可能ですが、継手が複数ケーブルに対応している、または認証されている場合はこの限りではありません。
船舶に設置されるケーブルには、特殊なケーブル構造と終端処理技術が求められます。このようなケーブルは、過酷な環境条件や機械的負荷にさらされるため、電気的および防火上の安全対策に加え、船舶の隔壁を貫通する箇所では耐圧性も必要となります。また、塩水や塩水噴霧による腐食にも耐える必要があり、そのためには、厚みのある特殊な被覆材を使用したり、個々の電線を錫メッキしたりすることが不可欠です。
北米では、単相120/240Vの分割サービスで電力が供給される住宅や軽商業ビルでは、電柱の変圧器からサービス入口まで架空ケーブルが敷設されます。ケーブルは、裸の中性線と2本の絶縁導体からなる3芯ツイスト「トリプレックス」ケーブルで、ケーブル全体には被覆がありません。[ 1 ]中性線は、絶縁された線導体を支えるための支持用「メッセンジャー」鋼線であることが多いです。
電気機器は、高い電気伝導率、引張強度、延性、クリープ耐性、耐腐食性、熱伝導率、熱膨張係数、はんだ付け性、過負荷耐性、電気絶縁体との適合性、設置の容易さなどの特性から、銅導体をよく使用します。銅は多くの種類の電気配線に使用されています。[ 2 ] [ 3 ]
銅の価格高騰のため、1960年代後半から1970年代半ばにかけて、北米の住宅配線ではアルミニウム線が広く使われるようになった。アルミニウム線は銅線よりも抵抗率が高いため、より太い導体が必要となる。例えば、一般的な15アンペアの照明回路では、銅線が14AWG（アメリカンワイヤーゲージ）であるのに対し、アルミニウム線は12AWGが必要となる（ただし、地域の建築基準は異なる）。
固体アルミニウム導体は、もともと1960年代に、建築用電線としては望ましくない特性を持つ電力用アルミニウム合金から作られ、銅導体用に設計された配線機器で使用されていました。[ 4 ] [ 5 ]これらの慣行は、接続不良や火災の危険性を引き起こすことが判明しました。1970年代初頭には、いくつかの特殊合金のいずれかから作られた新しいアルミニウム線が導入され、ブレーカー、スイッチ、コンセント、スプライスコネクタ、ワイヤナットなど、すべてのデバイスがその目的に合わせて特別に設計されました。これらの新しいアルミニウム線と特別な設計は、異種金属間の接合部の問題、金属表面の酸化、および温度上昇に伴って異なる金属が異なる速度で膨張することによって発生する機械的影響に対処します。
銅とは異なり、アルミニウムは圧力下でクリープまたはコールドフローを起こす傾向があるため、古いプレーンスチール製のねじ締め接続部は時間の経過とともに緩む可能性があります。アルミニウム導体用に設計された新しい電気機器には、この影響を補償するための機能が備わっています。銅とは異なり、アルミニウムは表面に絶縁性の酸化層を形成します。この問題は、接続部に酸化防止ペースト（低残留ポリブテンベースに亜鉛粉末を含む[ 6 ]）を塗布するか、設置時に酸化層を貫通するように設計された機械的終端処理を適用することで対処されることがあります。
銅線専用に設計された配線機器の一部の端子は、大電流負荷がかかると過熱し、アルミニウム導体と併用すると火災の原因となることがありました。こうした問題を軽減するために、電線材料および配線機器に関する改訂規格（例えば、CO/ALR「銅・アルミニウム改訂版」規格）が策定されました。現在でも大型の電線は配電盤や大型機器への電力供給に使用されていますが、住宅用アルミニウム配線は評判が悪く、使用されなくなっています。
アルミニウム導体は、銅線に比べて様々な利点があるため、送電、配電、大電流負荷を伴う大規模フィーダー回路などで依然として広く使用されています。アルミニウム導体は銅導体よりもコストと重量が軽いため、同じ重量と価格でより大きな断面積を使用できます。これにより、アルミニウムの高い抵抗と低い機械的強度を補うことができ、同等の電流容量やその他の特性を実現するには、より大きな断面積が必要となります。アルミニウム導体は互換性のあるコネクタを使用して設置する必要があり、接触面が酸化しないように特別な注意を払う必要があります。
絶縁電線は、電気機器間をいくつかの形態で配線することができます。これには、コンジットと呼ばれる特殊な曲げ可能なパイプ、または数種類の金属製（硬質鋼またはアルミニウム）もしくは非金属製（PVCまたはHDPE）のチューブのいずれかが使用されます。多数の回路が必要な場合は、長方形断面の金属製またはPVC製の電線管（北米）または配線ダクト（英国）が使用されることがあります。地下に配線する場合は、コンクリートで覆われたプラスチック製のチューブを使用することもできますが、強い引っ張りがある場合は金属製のエルボを使用することもできます。工場の床など、露出した場所の配線は、ケーブルトレイまたは蓋付きの長方形の配線ダクトに配線することができます。
配線、または配線を収容する配線管が耐火等級の壁や床を貫通する必要がある場合、地域の建築基準法では、開口部に防火措置を講じることが義務付けられています。偶発的な火災発生時に安全上重要な配線を稼働させ続ける必要がある場合は、製品の認証リストに準拠した方法で回路の完全性を維持するために、防火処理を施す必要があります。配線や配線管と併用される受動防火材の種類や厚さは、耐火に必要な断熱特性が電力導体の空冷を妨げるため、許容電流の低下に定量的な影響を与えます。
ケーブルトレイは、多数の絶縁ケーブルがまとめて配線される工業地帯で使用されます。個々のケーブルはトレイ内のどの位置からでも引き出すことができるため、配線作業が簡素化され、新しいケーブルの設置にかかる人件費を削減できます。電力ケーブルの場合、導体間の間隔を確保するためにトレイ内に継手が設けられていることがありますが、小型の制御配線は、ケーブル間に意図的に間隔を空けることなく設置されることがよくあります。
地域の電気規制によっては、同一ケーブルトレイ内での電圧レベルの混在を制限したり、特別な要件を課したりする場合があります。適切な設計慣行としては、例えば、低レベルの測定用ケーブルや信号用ケーブルを、高出力の分岐回路を収容するトレイから分離することで、高感度回路へのノイズ混入を防ぐことが挙げられます。
電線は管路内や地中を通るため、開放された空気中ほど容易に熱を放散できず、また隣接する回路間で誘導電流が発生するため、配線規則では電流容量（アンペア数）を定めるための規定が設けられています。
爆発性雰囲気中を通る配線には、特殊な密閉型継手が使用されます。
電気機器における非常に大きな電流、および建物全体に分配される大きな電流には、バスバーが使用できます。（「バス」という用語は、ラテン語のomnibus（「すべてのもの」を意味する）の短縮形です。）このようなシステムの各活線（「ホット」）導体は、通常は平棒状の（ただし、チューブ状やその他の形状の場合もある）銅またはアルミニウムの硬質な部材です。開放型バスバーは、空気冷却の利点を得るために製造工場や電力会社の変電所で使用されますが、一般に立ち入り可能な場所では決して使用されません。特に位相を転置または「ロール」することが望ましい場合は、太いケーブルを使用するというバリエーションもあります。
産業用途では、導体バーは絶縁体とともに接地された筐体内に予め組み立てられていることがよくあります。このアセンブリはバスダクトまたはバスウェイと呼ばれ、大型開閉装置への接続や、建物への主電源供給に使用できます。「プラグインバス」と呼ばれるバスダクトの一種は、建物の長さに沿って電力を分配するために使用されます。これは、バスに沿って指定された場所にタップオフスイッチやモータコントローラを設置できるように設計されています。この方式の大きな利点は、ダクト全体の電圧を遮断することなく、分岐回路を削除または追加できることです。
バスダクトには、すべての相導体を同じ筐体内に収める場合（非絶縁バス）、または各導体を接地されたバリアで隣接する相から分離する場合（分離バス）があります。機器間で大電流を流す場合は、ケーブルバスが使用されます。
発電所や変電所など、回路保護が困難な大電流を扱う場所では、絶縁相母線が使用されます。回路の各相は、それぞれ独立した接地された金属製筐体内に配線されます。筐体は分離されているため、起こりうる故障は相間地絡のみです。このタイプの母線は、最大50,000アンペア、数百キロボルト（故障時だけでなく、通常運転時）の定格容量を持つことができますが、従来の意味での建物配線には使用されません。
配電盤は、電気設備の配線変更や切り替えを行うために使用される、アクセスしやすい接続箱です。この用語は、ブレーカー盤やヒューズボックスを指す場合によく使われます。地域の条例によっては、配電盤周辺の物理的な間隔が規定されている場合があります。
リス、ネズミ、その他のげっ歯類は、保護されていない配線をかじり、火災や感電の危険を引き起こす可能性があります。[ 7 ] [ 8 ]これは特にPVCで絶縁された電話線やコンピュータネットワークケーブルに当てはまります。これらの害獣を寄せ付けないために、唐辛子粉を詰めた絶縁体など、いくつかの技術が開発されています。
最初の屋内配線システムでは、裸線または布で覆われた導体が使用され、建物の骨組みやランニングボードにステープルで固定されていました。導体が壁を貫通する場合は、布テープで保護されていました。接続は電信接続と同様に行われ、安全性を確保するために半田付けされていました。地下導体はピッチに浸した布テープで絶縁され、木製の溝に敷設されてから埋設されました。このような配線システムは、感電や火災の危険性、および設置にかかる人件費の高さから不十分でした。最初の電気規格は、電力の商業導入に伴い1880年代に制定されましたが、電線サイズの選択や電気設備の設計規則に関して多くの矛盾する規格が存在していたため、安全性の観点から統一性を導入する必要性が生じました。
北米では1880年頃から1930年代にかけて、建物の配線における最も初期の標準化された方法として、ノブ・アンド・チューブ（K&T）配線が広く用いられていました。これは、壁や天井の構造部材間の空洞に単線導体を通し、梁にセラミック製の管で保護用の通路を作り、構造部材にセラミック製のノブを取り付けて、電線と木材の間に空気を通し、電線を支えるというものでした。電線に空気が自由に循環するため、ケーブルよりも細い導体を使用することができました。また、建物の構造部材の両側に電線を配置することで、両方の導体に同時に釘を打ち込むことによって発生する短絡をある程度防ぐことができました。
1940年代までに、1本のケーブルではなく2本の導体を設置する人件費がかさむため、ノブアンドチューブ配線の新規設置は減少した。しかし、米国法規では、特別な状況（一部の農村部や産業施設など）においては、依然としてノブアンドチューブ配線の新規設置が認められている。
英国では、1896年に導入された初期の絶縁ケーブル[ 9 ]は、鉛製の外被で覆われた2本の含浸紙絶縁導体で構成されていた。接続部ははんだ付けされ、ランプホルダーやスイッチには専用の金具が使用された。これらのケーブルは、当時の地下電信ケーブルや電話ケーブルに似ていた。紙絶縁ケーブルは、湿気が絶縁に影響を与えないように鉛製の外被に非常に丁寧な作業が必要だったため、屋内配線には不向きであることが判明した。
1908年にイギリスで後に発明されたシステムでは、加硫ゴムで絶縁された電線を金属の帯状の被覆で覆ったものが用いられた。この金属被覆は、接地連続性を確保するために、各金属配線装置に接着されていた。
ドイツで開発された「クーロ線」と呼ばれるシステムは、真鍮または鉛でコーティングされた鉄板チューブにゴム絶縁された1本、2本、または3本の電線を圧着継ぎ目で収めたものでした。この筐体は帰還導体としても使用できました。クーロ線は表面に露出させて塗装したり、石膏に埋め込んだりすることができました。ランプやスイッチ用に、磁器または鋼板製の専用のコンセントボックスと接続ボックスが作られました。圧着継ぎ目は、はんだ付けされたシースを持つイギリスで使用されていたスタノス線ほど防水性が高いとは考えられていませんでした。[ 10 ]
1905 年頃、米国で「同心配線」と呼ばれるやや似たシステムが導入されました。このシステムでは、絶縁された電線に銅テープを巻き付け、それをはんだ付けして、配線システムの接地（帰還）導体を形成しました。接地電位にあるむき出しの金属シースは、触れても安全だと考えられていました。ゼネラル・エレクトリックなどの企業がこのシステム用の器具を製造し、いくつかの建物で配線が行われましたが、米国国家電気規程には採用されませんでした。このシステムの欠点は、特殊な器具が必要であり、シースの接続に欠陥があるとシースが通電状態になることでした。[ 11 ]
柔軟な金属シースの中に2本のゴム絶縁導体を収めた装甲ケーブルは、早くも1906年には使用されており、当時としては、むき出しの碍子配線よりも優れた方法と考えられていたが、はるかに高価であった。
米国の建物配線用ゴム絶縁ケーブルは、1922年に米国特許1458803号（ハリー・バーリーとヘンリー・ルーニーによる「絶縁電線」、1923年6月12日発行、ボストン絶縁電線ケーブル社に譲渡）によって初めて導入 されました。これは、ゴム絶縁を施した2本以上の銅製電線に、絶縁体保護のために各導体を綿布で覆い、全体をタール含浸させた織布製のジャケットで覆ったものでした。ワックスペーパーは充填材および分離材として使用されました。
ゴム絶縁ケーブルは、大気中の酸素にさらされることで時間とともに脆くなるため、取り扱いには注意が必要であり、通常は改修工事の際に交換されます。スイッチ、コンセント、照明器具などを交換する際、接続部を締め付けるだけでも、硬化した絶縁体が導体から剥がれ落ちることがあります。ケーブル内部のゴム絶縁体は、酸素への曝露が少ないため、接続部で露出している絶縁体よりも状態が良い場合が多いです。
加硫ゴム絶縁体に含まれる硫黄は裸の銅線を腐食させるため、それを防ぐために導体に錫メッキが施された。ゴムの使用が中止されると、導体は再び裸の状態に戻された。
1950年頃、特に住宅配線において、 PVC絶縁体と被覆材が導入された。ほぼ同時期に、より薄いPVC絶縁体と薄いナイロン被覆材を用いた単線導体（例えば、米国規格THN、THHNなど）が普及した。
最もシンプルなケーブルは、絶縁された2本の導体を撚り合わせて1つのユニットにしたものです。このような被覆のない2本（またはそれ以上）の導体からなるケーブルは、ドアベル配線などの超低電圧信号および制御用途にのみ使用されます。
現在では廃れてしまった配線固定方法には、以下のようなものがある。
金属製のモールディングシステムは、ベースストリップとスナップオン式のキャップチャンネルからなる平らな楕円形の断面を持ち、露出配線や木製モールディングよりも高価でしたが、壁面に容易に設置できました。同様の表面実装型配線システムは、現在でも入手可能です。