短絡時の接点状態とエネルギーの関係について

質問

同じ導体どうしが同じ地点で線間短絡して、ブレーカーのトリップの有無が生じるのはなぜなのでしょうか？

面積や位相を等を重ね合わせてトリップの有無が生じるらしいのです。（ここまでは解明しました）

１．面積や位相以外にも何が関係するのでしょうか？
（メーカーからの電話連絡をはっきり思い出せないため）
２．それを数式で表現するとどうなるのでしょうか？
その値（短絡電流×時間）のエネルギーをEとして
E＝S（面積）＋W（位相）＋？＋？＋・・
とう式で表せるのでしょうか？

回答No.6

lumiheart · ベストアンサー

回答４です
＞私が問題にしているのは、短絡してもブレーカーが落ちない状態のことで、

多くの方々が誤解してるのが
ショートしたら必ずブレーカは飛ぶとか
ブレーカで火災を防止できるとか
漏電ブレーカで感電を防止出来るとか
そうした事は保証外です

ブレーカの正式名称は「配線用遮断器」です
読んで字の如く配線を保護するためのものです
配線の保護とは過電流に拠る過熱で配線が焼損しないようにする事です
https://jeea.or.jp/course/contents/08104/

ショートしても短時間では配線は焼損しません
それなりの渦電流がそれなりの時間流れて過熱した時にトリップさせるものです
過熱しない程度の過電流と時間ではトリップしないようになってます
その電流と時間はIEC規格、JIS規格で決まってます

＞動作曲線外での現象が存在しないのならば、電気火災も存在しないと思うのです。
存在しないのではなくて電気火災防止はブレーカの機能の対象外です

＞線間短絡とは別の問題を私は１０年も考えていたということですかね・・
対象外の機能について悩んでるだけです
ブレーカには鼠に電線を噛まれた事を検出する機能はありません

お礼

お礼になっていないのですが、

「短絡については不確定な要素が多分にある為、列挙することは難しい」
と回答がメーカーから去年ありました。

ブレーカーが全ての要因要素をカバーできないのは分かり切ったことですが、それ以外の保護設備は一般住宅には存在しないという事実もあります。

定期的な絶縁抵抗測定を保安員が行っていること以外には、
火災保険に入る位しか手が無いのではと思います。

補足

まず、これまでの電気屋さんからの情報を整理しますと、

・近くの電気工事屋さんに、ねずみに噛んだVVFを見せたら、「（メーカー）のカタログとは別の物になっている」
・「（短絡しても）ブーレカーも落ちるときと落ちないときがある」
・点検不可能な箇所の目視点検は不可能で、VVFの露出した箇所は発見できない。
・短絡試験は何十回やっても問題はない。
・５０年前の設備でも保安員が良いと言っているところがある。

まず初めに何も分からなかった１５年前には、
「とにかく（接地側と非接地側）の両方の芯線が触れ合っていなければ、問題はない。」
と言われました。

それで、保安員の定期的に調査にクリアすればいいのでしょうかね。

全部の電線を張り替えたケースを保安員から実際にきいたのです。

今のところ、漏電調査は毎回クリアしているので問題はないと思いますが、これまでの私の経験や思考に問題があるのかも知れません。

保安員が私の行為を聞いて、「啓蒙活動にするので名前を教えて欲しい」と言われたことがあるのです。

回答No.5

atm_phantom

20191119 さん。主幹ブレーカーを切らずに分岐ブレーカーを交換するなんてことをいつもしていると、そのうちアークに顔を吹かれて大火傷しますよ。それにこんな危ないことをするなんて、貴方は電気工事士の資格を持っていないんじゃありませんか。見つからないから追及されませんが、貴方や周りの人が感電したり、怪我をしたりして、消防署と警察署の調査が入れば電気事業法、並びに電気工事士法違反ですよ。感電や電気火災が起きて死人が出れば業務上過失致死の罪も加わります。それとも、電気主任技術者や電気工事士の上司から主幹ブレーカーを切らずに作業することを指示されたのですか。? そんなことを指示する上司は直ちに免許を返納すべきです。これは回答ではありませんが、電気管理に係る先輩からの忠告として注意させていただきます。

お礼

電気工事士の免許をとる直前のことです。
もう、８年位前のことです。

この疑問等をきっかけに電気工事会社に転職を考えましたが、田舎なので、小さい会社では難しいのです。

補足

このことについては「短絡動作は大変危険な為、危険作業はお控頂けます」
とメーカーから返信がありました。

この質問自体は短絡事象に関する研究なのです。

回答No.4

lumiheart

回答３です
＞時間以外の要因は何なのかという疑問です。

時間以外の要因は接触抵抗の他には短絡インピーダンスです
https://jeea.or.jp/course/contents/12151/
接触抵抗と短絡インピーダンスで短絡電流が決まります

ただ、同じ設備でなら接触抵抗も短絡インピーダンスも概ね再現性はあります

よーするに
＞とにかく、同じ結果にはならないみたいです。
再現性の無いのは短絡してる時間ダケ
人が短絡させて1秒以内の時間を正確に再現させるのはとてつもなく困難

機械的に電磁接触器とタイマで短絡回路を作って０．４秒±０．０５秒の
短絡時間を再現させれば、ブレーカのトリップを再現させれるでしょう

但し、新品のブレーカでも再現可能なのはほんの数回でしょうけど
何故なら、ブレーカの短絡保証はたったの１回こっきりですから
2回目の短絡はメーカー保証外です

「短絡電流が流れた時のブレーカはどうなるか、教えてください。」
https://jpn.faq.panasonic.com/app/answers/detail/a_id/78555/related/1
「Ｎｏ．２　（定格遮断電流）の１倍　遮断器は、、、取り替える事が必要」

よーするにブレーカは１回の短絡で既に故障してるかも知れない

日本製ブレーカは丈夫で５０回くらいは耐えてくれるけど
必ずしも回数保証してるわけでもない
保証回数は１回のみ　＜　社内規格の安全率を高くしてるダケです

お礼

メーカーからのメール回答を見返してみましたが、

「動作曲線外での現象についてはブレーカーはトリップしない」

とだけ回答されていました。

動作曲線外での現象が存在しないのならば、電気火災も存在しないと思うのです。

補足

https://www.fujitsu.com/downloads/MICRO/fcl/relays/relay-technology.pdf
「接点の接触力を増す事により接触面積が広くなる」これにより接触抵抗が低くなるらしいのです。
以前の現象の「絶縁破壊」も少し書いてあります。

私が問題にしているのは、短絡してもブレーカーが落ちない状態のことで、アーク火花が飛ぶことです。
このことを専門用語で何と言うのか？とメーカーに聞いたら、「なにも言わない」とのことです。
なので、短絡してブレーカーが落ちることとは別の問題で、研究者レベルかもしれません。
アーク火花で火災に発生すると思うのです。

ある本には、「電極間にできた空間を電気が飛ぶことで火花が発生する現象、短絡に比べ電流が小さいため配線用遮断器が作動しないことが多い」
と書いてあります。

ということは、線間短絡とは別の問題を私は１０年も考えていたということですかね・・

＞再現性の無い
ペンチで２回、分岐接続バーで１度だけ経験してしまったのです。
意図して短絡では無い場合、接触圧により接触抵抗が変化するらしのです。

強制的な短絡では再現に失敗しました（合計５０回）

あるメーカーは接点解析をやっていると言われましたので、その分岐接続バーを保管してしるので、
有料ですが、解析を依頼してみようと思いますが、かなり遠いです。

回答No.3

lumiheart

回答1です
＞また、分岐接続銅バーが短絡して、７５Aの主幹ブレーカーが遮断しました。

７５Ａブレーカを瞬時に飛ばすためには
概ね１０倍の７５０Ａを０．４秒間流し続けねばなりません
７５０Ａで０．２秒しか流さなかったらトリップしてくれない

そーゆー事です↓

配線用遮断器の構造、性能、保護協調について
https://jeea.or.jp/course/contents/08104/
ブレーカの動作特性図
https://jpn.faq.panasonic.com/app/answers/detail/a_id/78550/
配線用遮断器と漏電遮断器の概要
https://electric-facilities.jp/denki4/breaker.html

お礼

「電流と時間の規定があるから」という一般的な回答はごもっともです。
私の過去の経験を話しますと、
ペンチでVVFケーブルを誤って切断したら、火花が出ましたがブレーカは落ちませんでした。
ペンチはVVFの芯線の形状で溶けていました。
明らかにショートしたのにブレーカーが落ちなかったか？
ペンチは接触の幅が短く、ペンチが溶けて接点状態が通電しない状況になり、エネルギーも小さかったということでしょうかね。

スイッチでは、常に当たり方は一定です。

とにかく、同じ結果にはならないみたいです。

電流と時間の規定があるからとうことはごもっともですが、
なぜ短絡電流が小さくなるのか？ということが言いたいのです。
それは、当然、位相や面積や物の違い、私の推測では線間での挟力も関係すると思うのです。

補足

「ショートしたのにブレーカーが切れない」という現象は
なぜなのかという疑問に対して、
あるメーカーの答えは、

「短絡電流が小さくなる理由は電線にも抵抗
があるため距離により電流が小さくなる」

だそうです。

この回答では、「時間」は、明らかに関係ありません。

それならば、同じ場所で、同じ導体どうしが短絡してもトリップの有無が生じるのは、時間以外の要因は何なのかという疑問です。

本当は、直接にメーカーからの回答文をまとめてお見せしたいのですが。

「電線どうしが直に短絡した時にはすぐに遮断する」という回答ですが、
「モノに拠っても違う」という回答もあります。

回答No.2

69015802

ブレーカーがトリップ（遮断）するかどうかは通電電流と通電時間で決まります。つまり電流が多いほどトリップ時間は短くなります。質問者さんの例のような場合はご本人もおっしゃる通り接触力がはっきりしないので接触抵抗がどうであったかによって電流が変わってきますし通電時間（短絡していた時間）の影響を受けた可能性もあります（またはその両方）。いずれにせよmSオーダーの時間軸の出来事なのでオシロスコープで観察しないと特定できないレベルですので推測しかできないと思います。

お礼

短絡時の接触面積が小さく、ゼロクロス状態（√２V=１４１V～０Vの値）で、接点の状態が離れていてアーク放電の状態、
直ぐに手で導体を切り離した、酸化膜や塵を挟んでいた、ブレーカーーからの距離が離れていた、接触力の関係等で短絡しても同じ結果にはならないということでしょうかね。
０．１秒以下の出来事なので、想像するのも無理があるのですが、考えしまうのです。
仮にテスターを導体に当てて抵抗値を測定しても値が変化するのも確かなことです。
難しいですね。

回答No.1

lumiheart

>同じ導体どうしが同じ地点で線間短絡して、

ってどんな状態？？

下図で
(1)は普通の線間短絡
　　これなら普通にブレーカトリップする
　　これでトリップしないブレーカは不良品だな

(2)は本質問文をそのまんま表現したらこうなると思う
　この短絡してたとしてもブレーカがトリップする事は無い

お礼

すみません。
後から画像を追加できないみたいです。

メモを読み返してみました。

・面積、ゼロクロス、線間の距離、時間、接触の幅、接点状態、モノに拠っても違う、完全に短絡していないときのことは、なにも（言葉では）言わない。同じ結果にならない、接点解析は有料、時間関係ない。火花が出る（←ここ重要）
その他は字が読み取れないのです。

「ショートしたのにブレーカーが切れない」という現象は聞いたことがあるのですが、「同じ場所で同じものがショートしてもブレーカーが切れないのはなぜか」という疑問です。

補足

自単相３線式で分電盤に接続されている場合において、 通電状態（主幹ブレーカーを切るのが常識ですが）で、
分電盤内の使用していない、２０Aの安全ブレーカーを取り出そうとして分岐接続バーのネジをドライバーで回したら白側と黒（赤）の分岐接続バーどうしが、
短絡して７５Aの主幹ブレーカーは遮断しませんでした。そのまま作業を続けて２０Aの安全ブレーカーを取り出そうとしたら、
また、分岐接続銅バーが短絡して、７５Aの主幹ブレーカーが遮断しました。
なぜ、分電盤から主幹ブレーカーまでの距離は恒久的に不変なのにも関わらず、トリップの有無が生じたのかという事です。

そのときの状況を図で表すとAが一回目でBが２回目の短絡です。
赤が中線線、黄色が電圧線。
そのときの接触の仕方を表しています。
状況に拠って面積と幅も違ってきます。
「チョン接触」と「ずっしり接触」と私は定義しました。

接点の接触力の違いにより接触面積が広くなり抵抗値も異なるのでしょうかね。