電気設備

解答正解 2

常時インバータ給電方式（ダブルコンバージョン方式）は、負荷電力を常に交流→直流→交流と変換して供給するので、商用電源の電圧・周波数変動やひずみ、瞬時停電が負荷に及びにくく、電源品質が最も高い。一方、常時商用給電方式は平常時は商用電源をほぼそのまま負荷へ送り、停電時にインバータへ切り替える方式であり、切替時間が生じ、入力変動も負荷に伝わる。ラインインタラクティブ方式はその中間で、平常時は商用電源から給電しつつ電圧調整機能を持つ。

解答正解 4

UPSの定格は皮相電力［kVA］で示されるので、負荷の有効電力を力率で割って皮相電力に換算する。負荷の皮相電力は 40 kW÷0.8＝50 kVA。これに20 %の余裕を見込むと 50×1.2＝60 kVA となる。有効電力をそのまま kVA とみなす、あるいは力率の換算を落として余裕率だけ掛ける誤りが典型である。

解答正解 1

静的スイッチはサイリスタ等の半導体で構成され、機械的な動作時間を要しないため、インバータ出力とバイパス電源の位相が同期していれば、負荷に影響を与えない短時間（数ms以下）で切り替えられる。これに対し機械式接触器や遮断器は動作に数十ms以上かかるのが一般的である。重要負荷では、静的スイッチによる自動バイパス、保守時の手動バイパス、並列冗長を組み合わせて可用性を高める。

解答正解 3

蓄電池容量は C＝(1/L)・K・I で求める。K・I＝1.3×50＝65 Ah が放電条件から決まる基本の容量で、これを保守率 L＝0.8 で割って、経年劣化等で容量が低下しても所要の放電を行えるように大きめに見込む。C＝65÷0.8＝81.25 Ah。保守率は「掛ける」のではなく「割る」点と、1回だけ適用する点に注意する。

解答正解 1

制御弁式鉛蓄電池は、正極で発生した酸素を負極で吸収させて水に戻す酸素サイクルにより、水の減少を抑えている。このため原則として補水が不要で、保守性に優れる。浮動充電は、整流器と蓄電池を負荷に並列接続し、平常時は蓄電池を満充電に保つ方式、均等充電は浮動充電より高めの電圧で行ってセル間の不揃いを解消する充電である。温度が高いほど劣化が早まるため、蓄電池室は過度に高温にしない。

解答正解 4

リチウムイオン蓄電池の1セルの公称電圧は、正極材料により異なるが3 V台（リン酸鉄系で約3.2 V、三元系やコバルト系で約3.6〜3.7 V）であり、鉛蓄電池の2 Vとは異なる。したがって直列数を変えずに置き換えることはできず、システム電圧に合わせたセル数の設計と、過充電・過放電を防ぐ保護回路が必要となる。

解答正解 2

通信用の直流電源設備は、整流器と蓄電池を負荷に並列に接続し、整流器が負荷電流を負担しながら蓄電池を浮動充電する構成が基本で、停電時には切替動作を介さずに蓄電池が負荷電流を引き継ぐため、無瞬断で給電できる。また −48 V系は正極側を接地（正極接地）する。これは、地絡等で生じる直流の漏れ電流によって、金属の通信線路や接地極が陽極として溶け出す電食を抑えるためである。

解答正解 1

発電機は、UPS等の非線形負荷を接続すると、整流器入力の高調波電流や力率により電圧ひずみ等を生じやすい。そのため発電機の容量にはUPSの入力容量に対して余裕を持たせる。また、ディーゼル発電機は始動から電圧確立までに一定時間を要するので、その間はUPSの蓄電池が負荷を支える。燃料の軽油は消防法の危険物（第4類）であり、貯蔵量が指定数量以上になれば規制を受ける。

解答正解 4

D種接地工事は、使用電圧300 V以下の低圧機器の外箱・鉄台などに施す接地工事で、接地抵抗値は100 Ω以下である。低圧電路で地絡時に0.5秒以内に自動遮断する装置（漏電遮断器等）を設ける場合は、500 Ω以下に緩和される。なお、A種は10 Ω以下、C種（300 V超の低圧機器）は10 Ω以下（0.5秒以内遮断なら500 Ω以下）で、D種とC種で緩和の考え方が共通である。

解答正解 3

雷サージや大きな地絡電流が流れると、接地極の電位が上昇する。接地を系統ごとに独立させると、系統間の機器を結ぶ信号線・電源線の両端に大きな電位差が加わり、機器の絶縁破壊や誤動作の原因になる。そこで各接地を統合（共用）し、金属部分を等電位ボンディングで接続して、電位上昇を建物全体で一様にし、電位差を小さくする。雷サージは高周波成分を含むため、抵抗値だけでなく接地線のインダクタンス（長さ・配置）も電位差を左右する。

解答正解 2

低圧電路の絶縁抵抗は、使用電圧が300 V以下で対地電圧が150 V以下の場合は0.1 MΩ以上、300 V以下でそれ以外（対地電圧が150 Vを超える場合）は0.2 MΩ以上、300 Vを超える場合は0.4 MΩ以上と定められている（省令第58条）。単相3線式100/200 Vは対地電圧100 Vなので0.1 MΩ、非接地の三相3線式200 Vは対地電圧が線間電圧の200 Vなので0.2 MΩ、使用電圧400 Vの三相4線式は0.4 MΩとなる。

解答正解 1

単相2線式では電流が往路と復路の2線を流れるので、電圧降下は電線2線分の抵抗による降下となる。1線の抵抗は 3.4 Ω/km×0.1 km＝0.34 Ω、したがって e＝2×I×R＝2×20×0.34＝13.6 V。往復の2を落とすと6.8 V、三相3線式の係数√3を用いると 11.8 V になる。

解答正解 3

外部雷保護システムは、雷を受け止めて安全に大地へ放電する役割を担うが、雷電流が流れる過程で建築物内の配線や接地に電位差や誘導サージが生じ、電子機器を損傷し得る。この電位差・サージの対策が、等電位ボンディングやSPDによる内部雷保護システムである。通信機器を収容する建築物では両者を併せて計画する。

解答正解 4

建築基準法第33条は、高さ20 mを超える建築物に有効に避雷設備を設けることを求めている（周囲の状況により安全上支障がない場合を除く）。その構造方法を定める避雷設備告示（令和6年3月公布の改正）は令和7年4月1日に施行され、従来のJIS A 4201:2003に代えてJIS Z 9290-3:2019（外部雷保護システム）への適合が求められるようになった。令和8年3月31日までに着工する建築物は従前の規格によれる経過措置があり、令和8年10月時点では、同年4月1日以後に着工するものは新規格が適用される。

解答正解 2

SPDは、通常時は高インピーダンスで、サージが来たときに低インピーダンスとなって電圧を制限する素子である。保護対象機器の耐電圧より電圧防護レベル（Up）が低いこと、系統の最大電圧で動作しないよう最大連続使用電圧（Uc）が系統電圧より高いことが選定の条件になる。施設ではSPD接続線のインダクタンスによる電圧（L・di/dt）が残留電圧に加算されるため、線は短く、接地は等電位ボンディングされた近傍の接地へ接続する。

解答正解 3

通信機械室は人や外気による潜熱負荷が小さく、機器発熱（顕熱）が大部分を占めるため、SHFの大きい空調機が適し、除湿過多を避ける。外気冷房や、吹出し空気と排気を分離する気流管理（ホットアイル/コールドアイル、アイルキャッピング）は省エネに有効である。一方、湿度が極端に低いと静電気（ESD）が発生しやすく機器障害の原因となる。また高湿度は結露・腐食の原因となるため、適正な範囲での管理が必要である。

解答正解 1

PUEは、設備全体の総消費電力をIT機器の消費電力で割った値で、1.0に近いほど効率が良い。総消費電力は 500＋160＋40＋10＝710 kW、PUE＝710÷500＝1.42。なお、その逆数にあたるDCiE（710分の500＝約0.70）とは逆の比である。空調や電源損失を一部落とすと、1.32や1.40のような値になる。

解答正解 2

煙感知器は、壁やはりの近傍では煙の流れが滞ったり気流が乱れたりするため、壁又ははりから0.6 m以上離して設ける（規則第23条第4項第7号）。換気口等の空気吹出し口からは1.5 m以上離す（同項第8号）。階段・傾斜路の設置間隔は垂直距離15 m（三種は10 m）につき1個以上で、廊下・通路は歩行距離30 m（三種は20 m）につき1個以上である。取付け面の高さが20 m以上の場所には、炎感知器を除き感知器を設けない。

解答正解 3

二酸化炭素は人命に危険を及ぼすため、全域放出方式では、避難のための警報と遅延（20秒以上）、換気装置の事前停止、誤放出防止のための起動条件が定められている。自動式の起動装置は、二酸化炭素の全域放出方式では2以上の火災信号により起動する構成とし、単一の感知器の誤作動による放出を避ける。通信機器室は放射時間が3.5分以内とされる。

解答正解 4

消防法施行規則第24条により、自動火災報知設備の非常電源である蓄電池設備は、自動火災報知設備を有効に10分間作動できる容量以上とされる。屋内消火栓設備の自家発電設備は、第12条第1項第4号により、屋内消火栓設備を有効に30分間以上作動できる容量とされる。警報設備は短時間の作動でよく、消火設備は消火活動に一定時間の電源が必要なため、時間が異なる。