電気、閃光、ビリビリ、詳しい方教えて下さい

質問

電気に詳しい方よろしくお願いします。

先月、社員から電話があり、ブレーカーをオンにしたらバチバチといって閃光が走って死にそうになった。と連絡がありました。
現場は工事中であり、分電盤にはケーブルが接続され
ていました。
そのケーブルの先端には機器が接続されていませんでした。
ケーブルは全部で6本でした。
低圧屋内配線で単相3線式です。

なぜ、バチバチとなり、閃光が走ったのか教えてください。

回答No.4

chachaboxx

追伸です。

1.25倍なら1時間以内です。

繰返しの平均値が定格を越えた段階で作動すると思います。

ブレーカーの役割は、継続的な過負荷による配線の焼損を保護することです。
短絡保護は二次的な話になります。
その根拠としては、電気ストーブを布団の近くでつけっぱなしにて火災になることをブレーカーで防ぐことはできません。
それは火災報知器の役割です。

よって、過負荷が原因で２芯線の絶縁被覆が劣化し短絡が発生し発煙・燃焼が起きたとしても、短絡電流が定格以下ならブレーカーは作動しません。
また、遮断電流が行き場を失って電線を破損することはありません。
※遮断電流を越えた容量の開閉操作は別の要素になりますので、割愛します。

漏電遮断機は、火災ではなく感電防止が目的です。100V×0.005A=0.5W以下の電力で火災になることは少ないと思います。
漏電が原因の火災は、地落電流ではなく配線の劣化によるショート(過電流範囲内)での発火だと思いますが扱いとしては漏電火災になります。地落電流ではないので(通常の電力発熱)、漏電ブレーカーも過電流ブレーカーも検知範囲外です。

回答No.3

chachaboxx

過電流ブレーカーの動作条件は、一定時間継続して定格以上の電流が流れることです。

通電されている電線を接触(短絡)させてブレーカーを作動されるには、軽く接触されて火花を散らす程度では、遮断条件を満たしません。一般的には２倍の電流が流れたときに２分以内といった感じですが、10倍の電流なら0.5秒の様になってます。

なので、10倍の電流が流れて火花が飛んでパチンとなっても、通電時間が１回の接触につき0.1秒以下ならブレーカーは動作しません。
実際は0.01秒程だと思います。

つまり、屋内配線が過電流により焼損する危険領域に至ってないということです。
無理やり動作されるなら、軽く接触させるのではなく、確実に継続的に短絡接続することが必要です。

ただし、短絡が接地側だった場合(地落)、過電流ではなく漏電遮断機が動作して通電を遮断します。この場合は一瞬です。例えば0.05Aでも0.04秒以内に遮断されます。
こちらは配線の焼損回避ではなく、感電事故回避が目的となってます。
余談でした。

お礼

2回も回答してくださいましてありがとうございます。
さらに深く理解したいので3回目の回答もお待ちしています。
よろしくお願いします。

補足

過電流ブレーカーの動作条件は、一定時間継続して定格以上の電流が流れることです。

通電されている電線を接触(短絡)させてブレーカーを作動されるには、軽く接触されて火花を散らす程度では、遮断条件を満たしません。一般的には２倍の電流が流れたときに２分以内といった感じですが、10倍の電流なら0.5秒の様になってます。

〉電流の量と時間が関係するのですね。
そうすると、通常以上の電流が流れてその時点でブレーカーが作動しなくてもその状態が続けばいつかは作動するということですか？

なので、10倍の電流が流れて火花が飛んでパチンとなっても、通電時間が１回の接触につき0.1秒以下ならブレーカーは動作しません。
実際は0.01秒程だと思います。

〉ついたり離れたりを短時間繰り返していたらブレーカーは作動しないということですか？例えばスパークを繰り返すなど。

つまり、屋内配線が過電流により焼損する危険領域に至ってないということです。
無理やり動作されるなら、軽く接触させるのではなく、確実に継続的に短絡接続することが必要です。

〉短絡による火災は一瞬で過大な電流が流れ込み、流れたケーブルの抵抗に対して摩擦などをおこし発熱、破壊、発火をする。また、ブレーカーが作動して、そのブレーカーの作動により行き場を失った大量のエネルギーがケーブルを破壊したり状態変化を起こしたりして火災となる。ということですか？
〉確実に接触していることが条件なんだすね。

ただし、短絡が接地側だった場合(地落)、過電流ではなく漏電遮断機が動作して通電を遮断します。この場合は一瞬です。例えば0.05Aでも0.04秒以内に遮断されます。
こちらは配線の焼損回避ではなく、感電事故回避が目的となってます。
余談でした。

〉漏電火災とかよく聞きますが実は漏電ブレーカーが設置されている回路内では火災は起きないということですか？
けれど、実際は漏電火災は起きてると思いますが例外があるということですか？

回答No.2

chachaboxx

ケーブルの先端端子同士もしくは各端子が導体を通じて電気的に接触していた為、通電と同時に短絡が発生し発煙・発光したのだと思います。

なぜバチバチとなるかを詳しくというと、
回路電流が流れた場合、電流に応じた発熱が発生します。
通常の安全範囲であれば無視できる（許容範囲）程度ですが
いわゆる短絡（導体の接触）レベルになると、接触した部分は
数千度にもなるので、接触した金属の融解・蒸発と燃焼（発光）が
爆発的に起きて小さな破裂音・閃光が発生します。

なぜ小さな破裂で済むかというと、接触した部分の金属が
破裂で一部失われると、回路が切断され電気が流れなくなるので、
当然、発熱も収まり端子付近も冷めていきます。

ただ上記のケースだと一回の「パチン！」で終わりですが、
弾力性のある銅線や針金のような導体を経由しての短絡だと、
通電短絡発生して「パチン」と火花が発生して、
金属が溶けて回路が切断された後、弾力によりまた接触と同時に
短絡発生。。。
これが短時間に断続的に短絡がなくなるまで続くので
「バチバチ」となりそれと同時に閃光も発生します。

しかしながら、工場や電力施設でこんなことが起きたら
確実に大災害になります。（火災・大規模停電）
「バチバチ」ではなく「ドカーン！」と雷のような感じですが。

原因としては、
機器を勝手に外した（管理者の不在）
ブレーカー側の端子を（先に）外してなかった（機器を外した時）
機器の接続を確認せずに電源投入した（作業指示の不備）
などになります。

補足

かなり詳しく説明していただき有難うございます。
短絡によるスパークということですが、そうすると、一定の現象が起きたあとはブレーカーが作動したということですね。
ただ、バチバチの後は何もなかったということなんですが(バチン)、ブレーカーが作動せず短絡が解消する、又は短絡が継続しているということはあるのですか？

回答No.1

fujiyama32

ブレーカーをオンにした社員に確認して下さい。
ブレーカーをオンする前に分電盤に接続していた6本のケーブルの
先端部の接続状態が、どのようになっていたかを確認していますか？

状況から推定しますとケーブルの先端部が切断したままで何も接続
していなかったので、切断面の導体が他の相の切断面の導体との間
で短絡していたと思います。
この状態で電源のブレーカをオンしたため、短絡電流が流れて、
ブレーカが動作し開閉部からアーク(火花)が飛んだと思います。

この社員に今後は電源ブレーカをオンする前に、負荷側の接続状態
の安全状況を確認してから操作するように指導することをお勧めし
ます。

線で単相3線式です。

お礼

知識を深めたいと思っているので2回目の回答もお願いします。
お待ちしています。

補足

有難うございます。
ケーブルの先端は確認せずにブレーカーがをオンにしたそうです。

そうするとヤッパリ短絡ということになるのですね。

短絡したことによって過大な電流が流れブレーカーが作動して過大な電流が遮断された。遮断された電流は繋がり(流れ)続けようとしてスパークが発生した。

このケースではスパークが発生して何事もなければ終わりということですね。

ただ、ブレーカーは作動しなったということなのですがそんなことあるのですか？
そして、ブレーカーが作動していなかったということはその後も短絡状態が続いているということですか？