IEC60204-1の要求に適合するオペレーターを間接接触による感電事故から防ぐためのPEの正しい方法と誤った方法の4選

こんにちは！ 今回は、IEC 60204-1 でPE 保護導体の正しい配線方法についてお話ししたいと思います。 PE 保護導体とは、Protective Earth の略で、電気機器の筐体や金属部分に接続される接地導体のことです。PE 保護導体は、電気機器の故障や漏電によって、筐体や金属部分が危険源になった場合に、安全に電流を地面に流す役割を果たします。PE 保護導体は、人身や財産の保護のために重要なものなので、正しく配線する必要があります。 では、IEC 60204-1 でPE 保護導体の正しい配線方法とは何でしょうか？ IEC 60204-1 は、電気機器の安全性に関する国際規格で、PE 保護導体の配線方法についても規定しています。IEC 60204-1 では、以下のような点に注意することが求められています ・PE 保護導体は、黄緑色の二色線で識別すること ・PE 保護導体は、電源側から電気機器へ直接接続すること・中間の端子台やスイッチなどを介さないこと ・PE 保護導体は電気機器の筐体や金属部分に確実に接続すること。接続部分は錆びたりゆるんだりしないように定期的に点検すること。 ・PE 保護導体は、適切な断面積を持つこと。断面積は、電気機器の定格電流や故障電流などを考慮して決めること。 ・PE 保護導体は、過負荷や過電圧によって溶断されないようにすること。必要に応じてヒューズや遮断器などを設置すること。 以上が、IEC 60204-1 でPE 保護導体の正しい配線方法です。PE 保護導体は、電気回路設計の基本中の基本ですが、意外と間違えているケースも多いようです。PE 保護導体の配線方法を正しく理解して、安全な電気回路設計を行いましょう。

IEC 60204-1 でPE 保護導体とは、機械の電気装置において、電気ショックや火災などの危険を防止するために、金属部品や筐体などを接地するための導体のことです。PE はProtective Earth の略で、保護接地導体とも呼ばれます。IEC 60204-1 は、機械の電気装置の安全性に関する国際規格で、日本ではJIS B 9960-1 として採用されています。この規格では、PE 保護導体の色や断面積、接続方法などについて具体的な要求事項が定められています。

PE (protective earth) とは

注 電気設備ではPE と識別される導体は、通常、保護接地導体 (protective earthing conductor) としても考慮される

IEC 60204-1:2016 では保護導体（protective conductor）が定義されています。PE も保護導体（protective conductor）もほぼ同じ意味でオペレーターを感電事故から保護する意図をもった、安全を目的とした導体を意味しています。従来、保護導体は、「感電保護のために、次の部分を電気的に接続する保護ボンディング用導体。露出導電性部分、外部導電性部分、主接地端子」と定義されていました。

JIS ハンドブック 72 機械安全（2022） [ 日本規格協会 ]リスクアセスメント担当者や機械・電気回路設計者・EHS担当者にとって重要な規格が網羅されていて必携です。

感電からの保護とは？

感電する原因は、電圧と抵抗です。電圧とは、電気の力の強さを表すもので、単位はボルト(V) です。電圧が高いほど、電気の力が強くなります。抵抗とは、電気の流れを妨げる力のことで、単位はオーム(Ω) です。抵抗が高いほど、電気の流れが弱くなります。人間の体は、水分や塩分などを含んでいるため、電気を通しやすいです。つまり、人間の体は低い抵抗を持っています。一方、空気や木材などは、電気を通しにくいです。つまり、高い抵抗を持っています。

• 電圧が高いほど、電流も大きくなります
• 抵抗が低いほど、電流も大きくなります

• 人間の体が高い電圧に触れると感電しやすくなります
• 人間の体が湿っていたり汗をかいていたりすると感電しやすくなります

• 人間の体が低い電圧に触れると感電しにくくなります
• 人間の体が乾燥していたりゴム手袋などを着用していたりすると感電しにくくなります

IEC 60204-1 では、感電を引き起こす電気的危険源からオペレーターを保護しなければなりません。 直接接触による感電の保護を「基本保護」、間接接触による感電からの保護を「故障保護」 と呼びます。基本保護と故障保護には定義があります。

IP2X 端子は「フィンガープロテクション」とも呼ばれ、人の指が入らない程度の保護等級になります。IP2X の端子カバーは危険な充電部をもつ端子台にも使われます。フィンガープロテクションとは文字通り指が危険な充電部（危険源）に到達できないようにする目的をもった物理的な保護方法です。

IEC 60529:1989+A2:2013 に定義されたIP コードは、筐体（エンクロージャ）による保護等級を表します。IPは”Ingress Protection” の略で、日本語でいうと「進入に対する保護」みたいな感じになります。IP コードは、筐体内の機械や電気機器を外部からやってくるモノに対しての保護という意味です。IP コードは、危険な箇所への接近・外来固形物の侵入・水の浸入に対する保護の度合をコードで表します。この規格はJIS 規格においてJIS C 0920:2003 と整合化されています。

IP コードは、複数の数字や英字で組み合わせて表されます。これを特性数字と呼びます。IP 以下から順番に最初の第一特性数字は物理的なモノが進入してくることに対しての保護です。第一特性数字が2 の場合は、外部からの指先や同等の大きさの物体が接触しないことを示します。

• 指での危険な箇所への接近に対して保護
• 直径12 mm 長さ80 mm の関節付きテストフィンガーの先端と危険な箇所との間に適正な空間距離を確保している

• 電気機器に「特性数字」を規定する必要がない場合、その非適用特性数字は、アルファベットのX に置き換えて示す

電気回路がTN 系統でCLASS I 、かつ、PELV （保護特別低電圧）システムを用いている場合、絶縁トランスやスイッチング電源など、部品の内部に絶縁システムがあるものは大地に接地されています。

TN 系統はとは電源において1点を直接接地し、設備の露出した導電性部分を保護導体によってその点へ接続することを意味します。 TN 系統の文字の意味は、1文字目は電力系統と大地との関係を、2文字目は設備の露出した導電性部分と大地との関係を意味します。

• １文字目 ”T” は１点を大地に直接接続する
• ２文字目 ”N” は露出した導電性部分を電力系統の接地点（交流系統において電力系統の接地点は通常では 中性点、または、中性点がない場合は一つの線導体）へ直接接続する

• 基礎絶縁 + 保護導体
• エンクロージャー + 保護導体

IEC 60204-1 保護導体の配線方法

IEC 60204-1にはPE 配線の方法について規定されています。

配線 接続及び経路 一般要求事項

やるなよ やるなよ 絶対やるなよ 保護導体の配線の悪い見本

一つの端子に複数の保護導体をつなげると、PE 端子台のネジが緩みやすくなります。PE 端子台が緩むと、微弱な電流が保護導体端子やPE端子台の隙間に流れ始め、それぞれの隙間に酸金皮膜をつくりだし、電気抵抗が増加します。本来、保護導体を通して大地に流れる予定だった故障電流は、保護導体とPE端子台の間の電気抵抗が高いため大地には流れず、露出した導電部を触っているオペレーターに流れて間接接触による感電を引き起こす可能性があります。

アース ダブルがまし ダメ 絶対

保護導体やPE 端子台には配線の方法だけではなく、他にもいろいろな決まりごとがあります。電気配線やケーブル内で、他の配線やケーブルと区別しやすくするため、形、位置、マーキング、または色で区別しなければなりません。色だけで区別する場合、全長にわたって緑と黄色を使う必要があります。ただし、保護配線以外では、形状や位置で区別しやすい場合や、アクセスしにくい場所にある場合、または多芯ケーブルの一部である場合、全長にわたって色分けする必要はありません。ただし、見えづらい場所では、IEC 60417-5019：2006-08（図16 参照）で定義されている図記号または文字PE、または緑と黄色の2 色組み合わせを使用して明確に区別する必要があります。

絶縁保護導体の場合、緑と黄との2 色組合せは、どの部分の15mm の長さをとっても、その色の一つが保護導体表面の30% 以上70% 以下を覆い、残りの表面を他の色が覆うものでなければならない。

ただし、導体が全長にわたって明瞭に見えない場合は、端末付近、または、接近可能な場所に、IEC 60417-5019:2006-08 （図16 参照）に規定する図記号、または文字PE、もしくは、緑と黄との2 色組合せによる明確な識別をしなければならない。

保護導体やPE を表すマーキングは下記のように IEC 60417-5019 で決められています。保護導体やPE を表す文字（レター）はE, G, GND ではないことに注意してください。