電力がどのように到達するか
ユーティリティから自分のパネルへ
電力はユーティリティ変圧器から始まります: 架空サービスの場合は支柱取付、地中サービスの場合はパッド取付。変圧器は配電レベル(通常7,200V以上)の電圧を住宅サービス用の240Vスプリットフェーズに降圧します。
サービスドロップ(架空導体)またはサービスラテラル(地中導体)は変圧器から建物に取付られたメーターベースへ走ります。メーターは消費量を測定します。メーターの背後で、サービス入口導体はメイン断路器へ走ります: ほぼ常にメインブレーカーはロードセンター(ブレーカーパネル)内にあります。
重大な安全上の注意点: サービス入口導体は常に充電されています。メーターを通じてメインブレーカーのライン側(上部ラグ)に接続する導体です。メインブレーカーをオフにするとダウンストリーム全体が切断されます: しかしメインブレーカー上の導体は活線のままです。ユーティリティ企業だけがメーターを引くか変圧器を切り替えることで、脱帯電できます。
ユーティリティは2本のホットレッグ(L1とL2)とニュートラルを配送します。各ホットレッグはニュートラルに対して120Vを運びます。2本のレッグは互いに180度位相がずれているため、L1からL2は240V: レンジ、乾燥機、A/C機器などの高消費アプライアンスに使用されます。
ニュートラル・グラウンドボンド: 住宅サービスでは、ニュートラル導体とアーシングシステムは正確に1つの点でボンドされます: メイン配電盤のメイン断路器。このボンドはメイン結合ジャンパーで作られます: ニュートラルバーのグリーンスクリュー。副パネルは決してボンドされてはいけません: このパネル解剖ステップで詳しく説明します。
パネルの解剖学
ロードセンター内部
標準的な住宅用ロードセンターにはこれらの主要なコンポーネントが含まれます:
メインブレーカー: 上部の双極ブレーカー、通常100A、150A、または200A定格。スイッチをオフにするか切り替えるとすべての分岐回路が切断されます。上記のように、メインブレーカー上のサービス入口導体は切断されません。
バスバー: 2本の金属バー(B1およびB2)がパネルを垂直に走ります、各ホットレッグ用。分岐回路ブレーカーはこれらのバーにクリップします。スロットは各列で相を交互にします: スロット1がL1、スロット2がL2、スロット3がL1など。この交互パターンは、隣接する2つのスロットにまたがる双極ブレーカーが両方のL1とL2に接続され、240Vを与えることを意味します。
単一極ブレーカーは1つのスロットを占有し、1つのホットレッグに接続し、120V回路を配信します。
双極ブレーカーは2つの隣接するスロットにまたがり、両方のレッグに接続し、240V回路を配信します(またはマルチワイア分岐回路用の120/240V)。
ニュートラルバスバー: すべてのニュートラル(白)導体が終端する銀色のバー。メインサービスパネルでは、このバーはエンクロージャーとアーシングシステムにメイン結合ジャンパーを介してボンドされています。
グラウンドバスバー: すべての機器アーシング導体(裸またはグリーン)が終端する場所。メインパネルでは、グラウンドとニュートラルバーはボンドされています: これが1つ許可されたボンドポイントです。
バスバー定格はメインブレーカー定格以上である必要があります。200Aパネルは200A定格バスバーが必要です。100A定格パネルに200Aメインブレーカーを取付けるのはコード違反です。
ブレーカーの種類
ブレーカーの様々なタイプ
すべてのブレーカーが同じように動作するわけではありません。タイプを知ることはコード遵守とトラブルシューティングに不可欠です。
標準的な熱磁気ブレーカー: 主力製品。2つのトリップメカニズムを使用します: 持続的な熱の下で曲がる二金属ストリップ(過負荷保護)と短絡または高い障害電流の下でほぼ瞬時にトリップする電磁コイル(短絡保護)。熱要素は一時的な過負荷(モーター起動サージ)を許可します。磁要素はミリ秒での障害に応答します。
AFCI(アークフォルト回路遮断器): 電気波形のアーク署名を検出します。アーキングは、ワイヤが損傷され、接続が緩い、または絶縁が破られたときに発生します。標準ブレーカーをトリップするのに十分な電流を引き出さないアークでも、絶縁に点火する可能性があります。NEC 2020はほぼすべての生活空間と寝室でAFCI保護を要求します。AFCIブレーカーはテストボタンとニュートラルバーに接続するニュートラルピグテイルを備えています。
GFCIブレーカー: ホットとニュートラル導体間の5mA以上の電流不均衡を検出します。電流がホットで離れているが、ニュートラルで完全に戻っていない場合、いくつかは意図しないパスを通じて流れています: 人を通じている可能性があります。ブレーカーは約25ミリ秒でトリップします。GFCIコンセントとは異なり、回路全体を保護します。
タンデム(デュプレックス)ブレーカー: 1つのスロットを共有する2つの単一極ブレーカー。パネルがいっぱいのときに役立ちます。すべてのパネルがタンデムを受け入れるわけではありません: パネルのCTL(回路総制限)リストとパネルドアの内側の承認ブレーカーリストを確認してください。承認されていないタンデムを取付けるのはコード違反です。
CAFCI(組み合わせAFCI): 平行アーク(ホット間またはホット間アース)と直列アーク(ホットまたはニュートラル導体の破断)の両方を検出します。NEC 2020はほとんどの住宅地でCAFCIを要求します。標準AFCIは平行アークのみを検出しました。
ブレーカーとワイヤサイジング
ワイヤゲージと過電流保護
パネル作業で最も重要なルール: ブレーカーはデバイスではなくワイヤを保護します。 ブレーカーは保護するワイヤゲージにサイズ設定する必要があります。大きすぎるサイズにすると、ワイヤが過熱し、ブレーカーが何もおかしなことに気付く前に火事を始める可能性があります。
標準的なアンペア能力ペアリング(NEC 310.15、銅、60°Cまたは75°C終端):
| ワイヤゲージ | アンペア能力 | 正しいブレーカー |
|---|---|---|
| 14 AWG | 15A | 15A以下 |
| 12 AWG | 20A | 20A以下 |
| 10 AWG | 30A | 30A以下 |
| 8 AWG | 40A | 40A以下 |
| 6 AWG | 55A | 60A以下 |
継続電荷の80%ルール(NEC 210.20): 3時間以上の負荷を運ぶ回路は、ブレーカー定格の80%を超えてロードされてはいけません。継続負荷(商業ライティング、EVチャージャー)を供給する20Aブレーカーは16Aを超えないようにする必要があります。住宅環境での非継続負荷では、ルールはあまり強制されませんが、継続として識別される回路に適用されます。
アルミニウム配線はCO/ALR定格デバイスと接続部分の酸化防止剤が必要です。銅のみのデバイスを持つアルミニウム接続は数百の火災を引き起こしました。ALUMICONNまたは同等の承認されたコネクタなしでアルミニウムを銅にスプライスしないでください。
ヒューズボックスの基本
ブレーカーの前: ヒューズボックス
約1960年より前に建設された家はしばしばサーキットブレーカーパネルの代わりにヒューズボックスを持っています。ヒューズは細い金属ストリップが電流がその定格を超えると溶ける融合要素を通じて過電流保護を提供し、永久に回路を開きます。ブレーカーとは異なり、吹き飛ばされたヒューズはリセットできません: 交換する必要があります。
エジソンベースネジイン式ヒューズ: 最も一般的な住宅型。電球のようにソケットにネジ込みます。15A、20A、25A、30A定格で利用可能。危険: 任意のアンページヒューズが任意のソケットに適合するため、オーバーヒューズングが可能です(30Aヒューズを15Aヒューズの所に置く: ブレーカーワイヤミスマッチとまったく同じ問題)。タイプS(改ざん防止)ヒューズは各アンページ定格に異なるソケットアダプターを使用して、オーバーヒューズングを防止します。NEC 240.51-240.54はfusestat/type-S要件に対応しています。
カートリッジヒューズ: 円筒形ヒューズはより大きな負荷に使用されます。フェルール型カートリッジは0-60Aを処理します。ナイフブレードカートリッジは60A以上を処理します。ヒューズ断路器、エアコンホイップ、メインヒューズブロックで使用されます。
時間遅延(スローブロー)ヒューズ: 定格を上回る電動機起動のための簡単な電流サージを許可します。標準的なヒューズは冷蔵庫コンプレッサーまたは水ポンプの起動の内流時に爆破されます。時間遅延ヒューズは、継続的な過負荷から保護しながら5-10秒のサージを許容します。
危険なパネルブランド
Federal Pacific Electric(FPE) Stab-Lok: 1950年代から1980年代に製造されました。独立したテストとCPSC調査により、Stab-Lokサーキットブレーカーの失敗率が上昇していることが判明しました: 過負荷または短絡時にトリップしない可能性があります。文書化された火災危険。
Zinsco(およびリブランド版: Sylvania、GTE-Sylvania): バスバー接続設計により、ブレーカーがバス接続で通常トリップするのではなく弧を発し、過熱する可能性があります。
アルミニウム配線(1965-1973): パネルブランド問題ではありませんが、このエラから分岐回路配線を備えたホームパネル(サービス入口ではなく: それは良好です)をすべてのデバイス接続の検査が必要です。
パネルスケジュールと負荷計算
パネルスケジュール
パネルスケジュールはすべての回路をリストするドキュメント(またはパネルドアのディレクトリ)です: ブレーカー番号、ブレーカーサイズ、ワイヤゲージ、提供する負荷。正確なパネルスケジュールは許可作業に必要であり、サービスコールに非常に役立ちます。回路を追加した後、常にパネルスケジュールを更新してください。
負荷計算(NEC記事220)
サービスまたは大きな回路を追加する前に、負荷計算は既存のサービスが容量があるかどうかを決定します。基本的なアプローチ:
ステップ1: 一般的なライティングとコンセント負荷を計算: 生活空間の1平方フィートあたり3VA(NEC 220.12)。
ステップ2: アプライアンス分岐回路を追加: 小型アプライアンス回路あたり1,500VA(NEC 220.52)。
ステップ3: ネームプレート定格で固定アプライアンスを追加: HVAC、給湯器、乾燥機、レンジなど。
ステップ4: 需要要因を適用(NEC表220.42): すべての負荷が同時に実行されるわけではありません。最初の3,000VAは100%で。120,000VAまでの残高は35%で。
ステップ5: 240Vで除算してアンペア需要を取得します。 サービス定格と比較してください。
200Aサービスは200A × 240V = 48,000VAの容量を提供します。
EVチャージャーサイジング: 48AレベルIIEVSEは48A × 240V = 11,520Wを継続的に引き出します。継続的な負荷なので、60A回路(48A = 60Aの80%)が必要です。追加する前に、パネルに適切な残りの容量があることを確認する必要があります。
パネルで安全に作業する
パネル作業の安全プロトコル
パネル作業は実際のリスクを伴います。目標は、あなたが触れることができるすべてを脱帯電し、触れる前に確認することです。
脱帯電と確認: メインブレーカーをオフにします。次に、非接触電圧テスター(NCVT)を使用して、触れる前に各導体を確認してください。すべてのワイヤをテストしてください: ホット、ニュートラル、グラウンド。失ったニュートラルは安全に見えるかもしれない導体を帯電させることができます。誤ってワイヤされた回路はあなたを驚かせることができます。
ロックアウト/タグアウト(LOTO): 商用作業または他の人が回路を再度帯電できる場合はいつでも、ブレーカーハンドルを通じてパドロックを適用し、タグを掛けてください。パドロックなし = 誰かがあなたが作業している間にブレーカーをひっくり返す可能性があります。
サービス入口導体は常に活線です(セクション1を参照)。メインブレーカーをオフにしても、その上のラグは帯電しています。パネルの上部を常時オンとして扱う、または個人的にメーターが引かれたことを確認するまで。
片手ルール: 帯電部品の近くで作業するときは、一方の手をポケットに入れるか、背中の後ろに置いてください。活線導体に一方の手で誤ってコンタクトすると、もう一方の手を離して、チェストを通じたパスと心臓を防ぐことができます。心室細動には100mA必要です: 家庭用電流が配信できるものの範囲内。
住宅パネルのPPE: 最小限度は安全メガネ。240Vを超えるものか開閉装置では、NFPA 70Eごとにアーク定格PPEが必要です。200Aの住宅パネルは480V開閉装置よりも低いアークフラッシュ入射エネルギーを持ちますが、ゼロではありません。電気エンクロージャーに入る前にPPE要件を知っていることを確認してください。
掘る前に811に電話してください。 埋設サービスラテラルとフィーダー導管は実数です。埋設導体の1つのシャベルストライクは感電リスク&大規模なユーティリティインシデントです。