第二種電工 検査・法令 問14：検査・法令

単相3線式回路で機器Aの両端に150Vという異常な電圧が現れた。この回路は100Vが正常値のはず。100Vを超える電圧が出る原因は「中性線の断線」。中性線が切れると、機器Aと機器Bが直列接続になり、電源200Vを両方で分け合う。機器の抵抗値が違えば電圧の分配も変わり、100Vからずれた値（この場合150V）になる。a線やb線が断線すると回路が完全に開放されて電圧は0Vになる。機器A内部の断線も同様にA側の電圧は異常になるが、150Vという値は中性線断線の典型。正答は（エ）。

単相3線式100/200V回路で、機器Aの両端が正常値100Vではなく150Vを示した原因を推理する問題。各断線パターンの結果を分析する。a線断線：a線が切れると機器AへのL1側の電流経路が遮断される。機器Aに電流が流れなくなり電圧は0Vになるか不安定になる（150Vにはならない）。b線断線：b線が切れると機器BへのL2側の電流経路が遮断される。機器Bが完全無負荷になり回路が開放される。機器Aの電圧も安定しない。機器A内部断線：機器A自体が断線すると機器Aに電流が流れなくなり電圧が高くなる可能性はあるが、150Vという中途半端な値はこの原因では説明しにくい。中性線断線：中性線が切れると、機器AとBは直列接続となり200Vを分け合う。各機器の抵抗値の比に応じて電圧が配分される。機器Aに150Vが現れるということは、機器AとBの抵抗比が3:1（A側300Ω・B側100Ω等）のパターン。これは中性線断線で説明できる唯一の原因。正答は（エ）。

本問は単相3線式の中性線断線時に発生する電圧不平衡を定量的に理解する問題。中性線断線は住宅火災の原因として重要な電気事故のひとつで、第二種電気工事士が必ず理解すべき現象。

【正常時の単相3線式回路】

電源L1（a線）とN（中性線）の間：100V・電源L2（b線）とN（中性線）の間：100V・機器Aは100V正常動作・機器Bは100V正常動作。

【中性線断線時の回路解析】

中性線が断線すると、回路はL1（a線）→機器A→機器B→L2（b線）の直列回路に変わる。電源電圧はL1-L2間の200V（線間電圧）がそのまま両機器に印加される。機器Aにかかる電圧 = 200V × RA/(RA+RB)。問題では機器Aに150Vが現れているため、RA/(RA+RB) = 150/200 = 3/4。これはRA:RB = 3:1（例：機器Aが300Ωで3.33W相当・機器Bが100Ω）の場合に成立する。機器Bには200-150=50Vが印加される（定格100Vの機器に50Vしかかからない）。

【各断線パターンの比較】

• a線（L1）断線：機器Aの電源側が断線するため機器Aに電流が流れない。電圧計はほぼ0Vを示す（機器Aが無負荷開放状態）。
• b線（L2）断線：機器Bの電源側が断線するため機器Bに電流が流れない。直列部分が開放されるため機器Aも通電しない。
• 機器A内部断線：機器A自体が断線（内部開放）すると、開閉器を通じた中性線側の電位と等しくなる可能性があるが、150Vという値は説明しにくい。
• 中性線断線：上記の通り150Vが現れる計算上の根拠あり→正答（エ）。

【中性線断線の危険性と対策】

中性線断線は住宅の単相3線式引込線で起きる重大事故。断線により一方の機器（大きな抵抗値＝小さな定格電力の機器）に過電圧（150V以上になる場合も）が加わり、過熱・発火・絶縁破壊を引き起こす。内線規程では中性線には開閉器を設けないこと・中性線の電線サイズを電圧線と同等にすることが規定されている。近年では中性線欠相保護機能付き漏電遮断器（中性線断線検知型）の採用が推奨されている。正答は（エ）。