はじめに：絶縁抵抗測定と漏れ電流測定とは？
電気機器や設備の安全性を確保するうえで、絶縁抵抗測定と漏れ電流測定は重要な作業です。電気設備を安全に運用するには、電気回路が絶縁状態を保ち、正常な動作をしているかを定期的にチェックする必要があります。このチェックのために行われるのが「絶縁抵抗測定」と「漏れ電流測定」です。
絶縁抵抗測定は、電気機器やケーブルなどの絶縁抵抗を測定し、電流が外部に漏れるのを防ぐために行います。特に配線や機器が劣化している場合、絶縁状態が低下し、漏電や感電、さらには火災の原因となる可能性があります。絶縁抵抗測定を行うことで、絶縁状態が基準値を満たしているかを確認し、機器の信頼性と安全性を確保します。
一方、漏れ電流測定は、電気機器の外装や接地部分に漏洩電流が流れていないかをチェックするための測定です。正常な機器でも、微量の電流が漏れることがありますが、その量が一定の基準を超えると感電や火災のリスクが高まります。漏れ電流測定は、こうしたリスクを未然に防ぐために行うものです。
これらの測定は、電気設備を扱う現場で定期的に行われており、機器や施設の安全管理に欠かせません。本記事では、絶縁抵抗測定と漏れ電流測定の原理・目的、基準、測定方法などを詳しく解説していきます。
漏電の発生原理
漏電とは、電気回路が本来の経路以外に電流を流してしまう現象を指します。電気機器や配線の絶縁が劣化したり、損傷したりすることで、電流が意図しない場所に漏れ出し、感電や火災の原因となることがあります。漏電は電気設備のトラブルの中でも特に危険性が高いため、その発生原理を理解し、適切に対処することが重要です。
漏電の主な原因には、絶縁物の劣化、機器の損傷、湿気や水分の侵入などが挙げられます。電気配線や機器には、電流が漏れないように絶縁材が使われていますが、時間の経過とともに絶縁材が劣化すると、絶縁抵抗が低下し、漏電のリスクが高まります。また、外部からの衝撃や摩耗による損傷、湿気や水分の浸入も絶縁状態を悪化させ、漏電を引き起こす要因となります。
漏電が発生すると、電気が本来の経路から外れて外装や接地部分に流れ込みます。これにより、金属製の筐体を持つ電気機器に触れた際に感電するリスクや、漏れた電流が熱を持って火災を引き起こすリスクが生じます。特に、絶縁不良による漏電は、家庭や産業現場の電気設備の安全を脅かす重大な問題です。
漏電はまた、設備の効率低下にもつながります。漏電が発生すると、本来の電気回路に無駄な電流が流れるため、機器の動作に必要な電流量が不足し、正常な運転ができなくなる場合もあります。そのため、漏電の兆候が見られた場合、すぐに原因を特定し、適切な処置を行うことが求められます。
漏電の発生を未然に防ぎ、安全な電気設備の運用を維持するためには、絶縁抵抗測定と漏れ電流測定が欠かせません。これらの測定を定期的に行うことで、絶縁状態の劣化や漏電の兆候を早期に発見し、トラブルを未然に防ぐことができます。
絶縁抵抗測定の原理・基準・測定方法
絶縁抵抗測定とは、電気機器や配線の絶縁状態を確認するために行われる測定で、機器の安全性を確保するうえで非常に重要な作業です。絶縁が適切に機能している場合、電流は電線や機器の外部に漏れません。しかし、絶縁が劣化したり、破損したりすると、電流が漏れ、感電や火災のリスクが高まります。この測定により、絶縁の健全性を定量的に評価できます。
原理
絶縁抵抗測定は、電気機器の導体（内部の電線や回路）と外装や接地部分との間にテスターを使用して一定の電圧をかけ、流れる微小な電流を測定して絶縁抵抗値を計算します。原理としては、オームの法則（抵抗 = 電圧 ÷ 電流）を利用して、絶縁抵抗を求めるものです。絶縁抵抗が高いほど、電気の漏れが少ない状態を示し、機器の絶縁状態が良好であると判断できます。
基準
絶縁抵抗測定の基準値は、測定対象の電圧、機器の種類、用途により異なります。たとえば、低圧配線の場合は、100Vあたり0.1MΩ（メガオーム）以上の絶縁抵抗が必要とされています。高圧機器や産業用機器では、さらに高い抵抗値が求められることもあります。絶縁抵抗の基準値を下回った場合は、絶縁材の劣化や損傷が疑われるため、速やかに点検と修理を行う必要があります。各種機器や配線に適用される基準は、関連する電気規格や安全基準によって定められています。
測定方法
絶縁抵抗測定は、絶縁抵抗計（メガーとも呼ばれる）を使って行います。基本的な手順は次のとおりです。
- 測定する電気機器の電源を切り、適切な場所に接続されたケーブルを外します。
- 絶縁抵抗計のリードを、機器の導体（配線や内部回路）と外装や接地部分に接続します。
- 絶縁抵抗計のスイッチを入れ、規定の電圧（通常、250V、500V、または1000Vなど）をかけて測定します。
- 絶縁抵抗計の表示値を読み取り、基準値と比較します。
またイラストのモデルになっているHIOKI製のモデルの場合は、下記のように操作手順が説明されています。
引用：日置電機株式会社HPより 絶縁抵抗計の原理と使い方：絶縁抵抗計の原理と使い方 | 製品情報 – Hioki
絶縁抵抗測定の注意点
絶縁抵抗測定を行う際には、安全性と機器の保護を確保するために以下の2点に特に注意する必要があります。
1. 回路を確実に遮断（停電）させること
絶縁抵抗測定を行う前に、必ず測定対象の回路を確実に遮断し、停電状態にしてください。電源が入ったままの状態で測定を行うと、感電の危険があるだけでなく、測定結果が不正確になる可能性があります。また、通電中の機器に高電圧をかけることは、内部の電子部品にダメージを与える恐れがあるため、必ず停電操作を実施し、安全を確認してから測定を開始しましょう。
2. インバータ回路の場合は半導体素子を破壊する危険がある
インバータ回路を含む電気機器では、絶縁抵抗測定の際に特に注意が必要です。インバータは、半導体素子を使って電力変換を行うため、外部から高電圧をかけると半導体素子を破壊するリスクがあります。これを防ぐために、インバータ回路を測定する際は、まず測定対象からインバータや関連する回路を完全に切り離し、電路を離線してください。インバータが接続されたまま測定を行うと、機器の故障や高額な修理費用の原因となるため、必ず事前に回路を適切に切り離してから絶縁抵抗測定を実施します。
漏れ電流測定の原理・基準・測定方法
漏れ電流測定は、電気機器の絶縁不良や配線の問題によって外部に流れ出す電流（漏れ電流）を検出するための測定です。通常、電気機器や配線の絶縁状態を確認するためには、絶縁抵抗測定が行われますが、機器の構造上絶縁抵抗測定が困難な場合があります。例えば、複雑な回路や特定の機器では、絶縁抵抗測定による評価ができないことがあります。
このような場合、電気設備の技術基準の解釈 第14条では、絶縁抵抗測定の代わりに漏洩電流測定を行い、その値が1mA以下であれば問題ないと定められています。
原理
漏れ電流測定は、機器の金属外装や接地部分と大地との間に微小な電流が流れるかを測定する原理に基づいています。電気機器が正常に動作している場合、漏れ電流は非常に小さな値となり、感電や火災の危険性は低くなります。しかし、絶縁の劣化や故障が発生すると、この漏れ電流が増加し、危険な状態になる可能性があります。漏れ電流を測定することで、機器の異常や故障を早期に検出し、適切な対処が可能になります。
測定方法
漏れ電流測定は、クランプメーターや漏れ電流計を使って行います。基本的な手順は次のとおりです。
- 測定対象の電源をオンにし、機器を通常の動作状態にします。漏れ電流測定では、通常の動作中の状態を測定するため、停電操作は必要ありません。
- クランプメーターのセンサ部分を、測定する配線の周りに取り付けます。クランプメーターを使用する場合、動力線を一括して挟むようにセットするか、もしくはアース線をクランプすることで、漏れ電流を検出できます。
- 測定値を読み取り、基準値と比較します。
測定を行う際には、測定器の取り扱いに注意し、適切なセッティングを行う必要があります。また、測定結果が基準値を超えている場合には、絶縁不良の可能性が高いため、機器の点検や修理を行います。
インバータ回路の測定と高機能フィルタの重要性
インバータ回路では、高周波成分を多く含むため、漏れ電流の測定が難しくなることがあります。一般的な漏れ電流計では、ノイズや高周波成分が測定結果に影響を与え、正確な値を検出するのが困難な場合があります。このような問題を解決するためには、高機能フィルタ搭載モデルのクランプメーターや漏れ電流計を使用することが重要です。
高機能フィルタ搭載モデルは、ノイズを効果的に除去し、実際の漏れ電流のみを正確に測定することができます。インバータの高周波スイッチング動作により生じるノイズ成分を除去することで、機器の実際の状態を正確に把握することが可能です。これにより、インバータ回路の漏れ電流測定における精度が向上し、誤った判断による機器の停止や不要な点検作業を防ぐことができます。
絶縁抵抗測定と漏れ電流測定の違いと使い分け
絶縁抵抗測定と漏れ電流測定は、どちらも電気機器の安全性を確保するために行われる重要な測定ですが、目的や測定方法、使用する場面が異なります。両者の違いを理解し、適切に使い分けることが、安全な電気設備の運用に不可欠です。
絶縁抵抗測定の目的と使いどころ
絶縁抵抗測定は、電気機器や配線の絶縁状態を確認するための測定です。主に、機器の設置や配線工事の完了後に、その絶縁状態が基準を満たしているかを確認するために行われます。また、定期的な点検やメンテナンス時にも絶縁抵抗測定を行うことで、絶縁の劣化や不具合の兆候を早期に検出できます。
絶縁抵抗測定では、絶縁材の状態を評価するために、高い電圧をかけて絶縁抵抗値を測定します。これにより、電流が外部に漏れるのを防ぐ絶縁機能の健全性を数値で判断できます。
漏れ電流測定の目的と使いどころ
一方、漏れ電流測定は、電気機器が実際に動作している状態で、外装や接地部分に漏れる電流を検出するための測定です。通常の運転中に機器の漏れ電流を測定することで、絶縁不良の発生や絶縁性能の低下を確認します。絶縁抵抗測定ができない機器や複雑な回路構成の機器では、漏れ電流測定を行うことが推奨されます。
特にインバータ回路や電子機器では、高周波ノイズが発生しやすく、絶縁抵抗測定だけでは安全性を判断しきれない場合があります。また、絶縁抵抗測定が困難な状況では、漏れ電流測定を代替手段として使用することが、電気設備の技術基準で認められています。
使い分けのポイント
- 設置時やメンテナンス時：絶縁抵抗測定を行い、機器や配線の絶縁状態が基準を満たしているかを確認します。特に、工事後や長期間使用した機器の定期点検時には、絶縁抵抗測定が有効です。
- 運転中や絶縁抵抗測定が困難な場合：漏れ電流測定を行い、運転状態における漏れ電流の量を確認します。インバータ回路や複雑な機器では、漏れ電流測定がより適切な場合があります。
両方の測定を適切に使い分けることで、機器の安全性を確保し、トラブルの発生を防ぐことができます。
まとめ
- 絶縁抵抗測定は、設置や工事後の確認や定期的な点検で使用し、機器の絶縁状態を数値で評価する。
- 漏れ電流測定は、運転中の機器や絶縁抵抗測定が困難な場合の代替手段として行い、漏れ電流の量を確認する。
- 注意点として、絶縁抵抗測定時は電源を確実に遮断し、インバータ回路では故障の危険があるため測定は実施しないこと。
- 漏れ電流測定時インバータ回路の場合は高機能フィルタ搭載モデルの測定器を使用することが望ましい。
参考文献
- 横河電機HP CL340 リーククランプテスタ カタログ：クランプテスタ CLシリーズ/300シリーズ (yokogawa.com)
- 日置電機株式会社HP 絶縁抵抗計の原理と使い方：絶縁抵抗計の原理と使い方 | 製品情報 – Hioki
- 中部近畿産業保安監督部HP 様式集：様式集 ｜中部近畿産業保安監督部 (meti.go.jp)
- 経済産業省 電気設備の技術基準の解釈：電気設備の技術基準の解釈 (meti.go.jp)
- 法令文庫 電気設備に関する技術基準を定める省令：電気設備に関する技術基準を定める省令 | 法令文庫 (legaldoc.jp)
- 産業保安グループ 電力安全課 電気設備に関する技術基準を定める省令の解説： dengikaisetsu.pdf (meti.go.jp)
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