第二種電気工事士【学科①数値・計算】なぜ・比較・ひっかけ徹底解剖|許容電流/接地工事/絶縁抵抗/遮断器とコンセント・全肢解説10問
この記事の結論(3行)
- 数値は「何を守るための数値か」で覚えると、ひっかけの選択肢が自然に浮いて見える
- 失点の多くは「mmとmm²」「0.5秒と0.1秒」「対地電圧と使用電圧」の取り違え
- 最後の10問(タップで解答表示)で、出題者の「ねじ曲げ方」を体で覚える
第二種電気工事士の学科で「数字は全部覚えたはずなのに落とす」。原因はたいてい暗記量ではなく、似た数値の「適用条件」を区別できていないことです。
「1.6mmは27A」は言えても、「2.0mm²は何A?」と聞かれると迷う。「接地は500Ωまで緩和」は知っていても、「D種接地を省略できる漏電遮断器の条件」と混ざる。出題者は、まさにこの境界線を狙ってきます。
この記事では、建築設備の実務に携わるエンジニアの視点から、学科の数値・計算分野を「なぜその数値なのか」「何と比較して覚えるか」「どこでひっかけてくるか」の3軸で解剖します。法令・工具・複線図は②法令・施工・複線図編で扱っています。
目次
1. 許容電流と電流減少係数
基本の数値(600Vビニル絶縁電線・周囲温度30℃以下)
| 電線 | 許容電流 |
|---|---|
| 単線 1.6mm | 27A |
| 単線 2.0mm | 35A |
| 単線 2.6mm | 48A |
| より線 2.0mm² | 27A |
| より線 3.5mm² | 37A |
| より線 5.5mm² | 49A |
| より線 8mm² | 61A |
なぜ? 許容電流は「電線の絶縁被覆が熱で傷まない上限」です。電線が太いほど抵抗が小さく発熱も小さいので、流せる電流が増えます。単線1.6mmの断面積は約2.0mm²なので、1.6mm と 2.0mm² が同じ27Aになるのは偶然ではありません。
電流減少係数(電線管やケーブルに複数本収める場合)
| 同一管内の電線数 | 電流減少係数 |
|---|---|
| 3本以下 | 0.70 |
| 4本 | 0.63 |
| 5〜6本 | 0.56 |
計算結果は小数点以下1位を「七捨八入」します(内線規程の扱い)。
- VVF 1.6mm 3心:27A × 0.70 = 18.9 → 19A
- 2.0mm を金属管に4本:35A × 0.63 = 22.05 → 22A
なぜ減るのか? 電線を束ねると、互いの熱が逃げにくくなります。1本なら空気中に放熱できる熱も、管の中で隣の電線に温められてしまう。だから本数が増えるほど「安全に流せる電流」を割り引くわけです。
ひっかけ注意
- 「2.0mm」と「2.0mm²」の単位のすり替え(35Aと27Aで答えが変わる)
- 「3本以下」の係数に0.63を入れてくる(0.63は4本)
- 18.9を「四捨五入で19」と覚えていると、18.75のような値で迷う。ルールは七捨八入
2. 分岐回路:遮断器・電線・コンセントの組合せ
| 過電流遮断器 | 電線の太さ | 接続できるコンセント |
|---|---|---|
| 15A | 1.6mm以上 | 15A以下 |
| 20A(配線用遮断器) | 1.6mm以上 | 20A以下 |
| 20A(ヒューズ) | 2.0mm以上 | 20A |
| 30A | 2.6mm(5.5mm²)以上 | 20A以上30A以下 |
| 40A | 8mm²以上 | 30A以上40A以下 |
| 50A | 14mm²以上 | 40A以上50A以下 |
なぜ「上限」だけでなく「下限」があるのか? 遮断器は電線とコンセントを守るための装置です。30Aの遮断器に15Aコンセントをつなぐと、コンセントが25Aで過熱していても遮断器は落ちません。だから30A以上の回路には「20A以上」の下限がつきます。
なぜ20Aだけ2行あるのか? ヒューズは配線用遮断器より遮断特性が緩やかなので、電線側を一段太くして(2.0mm)安全率を確保しています。コンセントも20Aのみで、15Aは不可です。
ひっかけ注意
- 「20Aヒューズの回路に1.6mm」は不適切(2.0mm以上が必要)
- 「30A回路に15Aコンセント」は不適切(下限20A)
- 「30A回路に2.0mm」は不適切(2.6mmまたは5.5mm²以上)
現場目線 住宅の一般コンセント回路は「20A配線用遮断器+VVF1.6mm+15Aまたは20Aコンセント」が標準的な組合せです。試験の表は、この実務の標準形から「ずらした選択肢」を作るための元ネタだと思って読むと、出題意図が見えてきます。
3. 幹線と分岐:3m・8m・35%・55%ルール
分岐回路の過電流遮断器を置く位置
基準は幹線を保護する過電流遮断器の定格電流(B)に対する、分岐した電線の許容電流の割合です。
| 分岐電線の許容電流 | 遮断器を置く位置 |
|---|---|
| Bの35%未満 | 分岐点から3m以下 |
| Bの35%以上55%未満 | 分岐点から8m以下 |
| Bの55%以上 | 制限なし |
例:B=100Aで分岐電線の許容電流が40A → 35%以上55%未満 → 8m以下
なぜ? 分岐点から遮断器までの細い電線は、幹線側の大きな遮断器にしか守られていません。細い電線が大きな遮断器の下にある区間は「短いほど安全」。分岐電線が太い(許容電流が大きい)ほど、その区間を長くとれる、という発想です。
幹線の許容電流(電動機を含む場合)
電動機の定格電流の合計を IM、それ以外の機器の合計を IH とします。
| 条件 | 幹線の許容電流 |
|---|---|
| IM ≦ IH | IM + IH 以上 |
| IM > IH かつ IM ≦ 50A | 1.25 IM + IH 以上 |
| IM > IH かつ IM > 50A | 1.1 IM + IH 以上 |
幹線の過電流遮断器の定格は「3IM + IH」と「2.5 × 幹線の許容電流」の小さい方以下。
なぜ電動機だけ割増し? 電動機は始動時に定格の数倍の電流が流れ、負荷変動も大きいからです。遮断器側を「3倍」まで許すのも、始動電流で不要に落ちないようにするためです。
ひっかけ注意
- 35%・55%の基準を「幹線の許容電流」にすり替える(正しくは幹線の過電流遮断器の定格電流)
- IM ≦ IH なのに1.25倍してしまう
- 遮断器定格の「小さい方」を「大きい方」にすり替える
4. 接地工事A〜D種と「省略・緩和」
| 種類 | 主な対象 | 接地抵抗値 |
|---|---|---|
| A種 | 高圧・特別高圧の機器の鉄台・外箱 | 10Ω以下 |
| B種 | 高圧→低圧の変圧器の低圧側 | 計算値(150/I等) |
| C種 | 300Vを超える低圧の機器 | 10Ω以下 (0.5秒以内の遮断で500Ω以下) |
| D種 | 300V以下の低圧の機器 | 100Ω以下 (0.5秒以内の遮断で500Ω以下) |
接地線の太さ(軟銅線):A種・B種 2.6mm以上、C種・D種 1.6mm以上。
なぜ電圧が高いほど抵抗値が小さいのか? 機器が漏電したとき、外箱に触れた人にかかる電圧は「漏れ電流×接地抵抗」で決まります。電圧が高い機器ほど漏れ電流も大きくなりうるので、接地抵抗を小さくして外箱の電位上昇を抑える必要があります。
なぜ漏電遮断器で500Ωまで緩和されるのか? 0.5秒以内に電路を切れば、多少電位が上がっても人体に危険な時間が続かないからです。「電位を下げて守る」代わりに「時間を短くして守る」という考え方の切り替えです。
比較で覚える:「500Ω緩和」と「D種接地の省略」
| 項目 | 漏電遮断器の条件 | 効果 |
|---|---|---|
| C種・D種の緩和 | 地絡時に0.5秒以内に自動遮断 | 500Ω以下でよい |
| D種接地の省略 | 定格感度電流15mA以下・動作時間0.1秒以下(電流動作型) ※水気のある場所以外 | 接地工事そのものを省略可 |
D種接地を省略できる代表例は、ほかに次のとおりです。
- 対地電圧150V以下の機器を乾燥した場所に施設する
- 乾燥した木製の床など、絶縁性の物の上で取り扱う
- 二重絶縁構造の機器
- 絶縁変圧器(二次側300V以下・3kVA以下)の二次側を非接地とする
ひっかけ注意
- 「D種を省略できる漏電遮断器は0.5秒以内」→ 誤り(15mA・0.1秒)
- 「A種も漏電遮断器で500Ωに緩和」→ 誤り(緩和はC種・D種のみ)
- 「C種は300V以下の機器」→ 誤り(300V超がC種、以下がD種)
- 「D種の接地線は2.6mm以上」→ 誤り(1.6mm以上)
現場目線 洗濯機・食洗機・温水洗浄便座など水回りの機器に「接地極付きコンセント」が求められるのは、まさにこの理屈です。水気のある場所は人体の抵抗が下がり、同じ電位でも流れる電流が増える。だから水気のある場所では、15mA・0.1秒の漏電遮断器があってもD種接地を省略できません。
5. 絶縁抵抗と漏れ電流
| 電路の区分 | 典型例 | 絶縁抵抗 |
|---|---|---|
| 300V以下・対地電圧150V以下 | 単相100V 単相3線式100/200V | 0.1MΩ以上 |
| 300V以下・対地電圧150V超 | 三相3線式200V | 0.2MΩ以上 |
| 300V超 | 三相400V級 | 0.4MΩ以上 |
絶縁抵抗の測定が困難な場合は、使用電圧が加わった状態での漏れ電流1mA以下でもよいとされます。根拠は電気設備技術基準(省令)第58条、漏れ電流の扱いは同解釈第14条です。
なぜ「対地電圧」で分けるのか? 絶縁が劣化したとき、電流は電線から大地へ漏れます。漏れる勢いを決めるのは電線同士の電圧ではなく大地との電圧(対地電圧)です。単相3線式の200V回路は、線間は200Vでも対地電圧は100Vなので0.1MΩで足ります。
ひっかけ注意(最頻出)
- 「単相3線式100/200Vの200V回路は0.2MΩ以上」→ 誤り(対地電圧100Vなので0.1MΩ)
- 「三相3線式200Vは0.1MΩ以上」→ 誤り(対地電圧200Vなので0.2MΩ)
- 「漏れ電流は10mA以下」→ 誤り(1mA以下)
測定器の使い分け
| 測定器 | 測るもの(単位) |
|---|---|
| 絶縁抵抗計(メガー) | 絶縁抵抗(MΩ) |
| 接地抵抗計(アーステスタ) | 接地抵抗(Ω)。補助接地極を約10m間隔で一直線に |
| 回路計(テスタ) | 電圧・抵抗・導通 |
| クランプ形電流計 | 電線を挟んで負荷電流・漏れ電流 |
| 検電器 | 充電の有無 |
| 検相器 | 三相の相順 |
| 照度計 | 照度(lx) |
ひっかけ注意 クランプ形電流計で漏れ電流を測るときは往復の電線をまとめて挟む(正常なら行きと帰りが打ち消し合ってゼロ、差が漏れ電流)。1本だけ挟むと負荷電流になります。
6. 計算問題:電圧降下・電力損失・中性線断線
電線1本の抵抗を r、負荷電流を I とします(力率1)。
| 配電方式 | 電圧降下 | 電力損失 |
|---|---|---|
| 単相2線式 | 2Ir | 2I²r |
| 単相3線式(平衡) | Ir | 2I²r |
| 三相3線式 | √3 Ir | 3I²r |
なぜ単相3線式の平衡時は「Ir」? 上下の負荷が等しいと中性線の電流が打ち消し合ってゼロになり、電圧降下は外側の電線1本分だけになるからです。同じ理由で電力損失も外側2本分(2I²r)です。
なぜ中性線が切れると危険? 中性線が断線すると、上下の負荷が200Vに対して直列になります。電圧は抵抗の比で分かれるので、消費電力が小さい(抵抗が大きい)負荷の方に高い電圧がかかり、100V機器が壊れることがあります。中性線にヒューズを入れてはいけない理由もここにあります。
ひっかけ注意
- 単相2線式の電圧降下を「Ir」にする(往復2本分で2Ir)
- 三相の電圧降下を「3Ir」にする(√3Ir)。電力損失は3I²rで√3にしない
- 中性線断線で「大きい負荷の方が高電圧」にする(逆。小さい負荷の方)
7. 出題者のひっかけパターン6類型
- 単位すり替え型:mmとmm²、MΩとΩ、mAとA
- 適用条件すり替え型:使用電圧と対地電圧、幹線の許容電流と遮断器の定格
- 時間・感度すり替え型:500Ω緩和の0.5秒と、D種省略の15mA・0.1秒
- 上下限の片側落とし型:30A回路のコンセント下限(20A以上)を無視させる
- 種別境界ずらし型:C種(300V超)とD種(300V以下)の境界を入れ替える
- 公式の係数ずらし型:2Ir/Ir/√3Ir、1.25倍/1.1倍の取り違え
8. 本試験レベル10問(全肢解説)
選択肢を読んで答えを決めてから、「答えと解説」をタップしてください。
問1 VVFケーブル1.6mm 3心の許容電流として正しいものは。(電流減少係数0.70、七捨八入)
イ.15A ロ.19A ハ.24A ニ.27A
答えと解説
正答:ロ 27 × 0.70 = 18.9 → 19A。イ:5〜6本の係数0.56を掛けた値(15.12)。ハ:2.0mm×0.70(24.5)に引っ張る選択肢。ニ:減少係数を掛け忘れた値。
問2 定格電流20Aのヒューズで保護される分岐回路の組合せとして正しいものは。
イ.電線1.6mm・コンセント15A
ロ.電線1.6mm・コンセント20A
ハ.電線2.0mm・コンセント15A
ニ.電線2.0mm・コンセント20A
答えと解説
正答:ニ 20Aヒューズは2.0mm以上・コンセント20Aのみ。イ・ロ:1.6mmでよいのは20A「配線用遮断器」の場合。ハ:ヒューズの回路に15Aコンセントは不可。
問3 定格電流30Aの配線用遮断器で保護される分岐回路の組合せとして誤っているものは。
イ.電線2.6mm・コンセント20A
ロ.電線5.5mm²・コンセント30A
ハ.電線2.0mm・コンセント30A
ニ.電線2.6mm・コンセント30A
答えと解説
正答:ハ 30A回路の電線は2.6mm(5.5mm²)以上。2.0mmは細すぎる。イ・ロ・ニはいずれも「電線2.6mm/5.5mm²以上、コンセント20A以上30A以下」を満たす。
問4 幹線を保護する過電流遮断器の定格電流が100Aのとき、許容電流40Aの電線で分岐した場合、分岐回路の過電流遮断器を施設できる位置は分岐点から何m以下か。
イ.3m ロ.5m ハ.8m ニ.制限なし
答えと解説
正答:ハ 40 ÷ 100 = 40%で「35%以上55%未満」→ 8m以下。イ:35%未満の場合。ロ:規定にない数値。ニ:55%以上の場合。
問5 電動機の定格電流の合計が40A、他の機器の合計が20Aのとき、幹線の許容電流の最小値は。
イ.60A ロ.64A ハ.70A ニ.75A
答えと解説
正答:ハ IM(40A)> IH(20A)かつ50A以下 → 1.25 × 40 + 20 = 70A。イ:割増しを忘れた値。ロ:1.1倍を使った値(64A)。ニ:全体を1.25倍した値。
問6 単相3線式100/200V回路の200V負荷の絶縁抵抗の最小値は。
イ.0.1MΩ ロ.0.2MΩ ハ.0.4MΩ ニ.1.0MΩ
答えと解説
正答:イ 線間200Vでも対地電圧は100V(150V以下)なので0.1MΩ。ロ:「200V」という表記に反応させる典型的なひっかけ(三相3線式200Vの値)。ハ:300V超の値。ニ:規定にない。
問7 D種接地工事の接地抵抗値を500Ω以下にできる条件は。
イ.地絡時に1秒以内に自動遮断する装置を施設
ロ.地絡時に0.5秒以内に自動遮断する装置を施設
ハ.接地線を2.6mm以上にする
ニ.乾燥した場所に施設する
答えと解説
正答:ロ 0.5秒以内の自動遮断で500Ω以下に緩和。イ:1秒では遅すぎる。本試験では「0.1秒」「15mA」を混ぜて「省略」の条件と混同させる形でも出る。ハ:接地線の太さは抵抗値の緩和と無関係。ニ:乾燥した場所は省略条件の一部で、緩和条件ではない。
問8 D種接地工事を省略できないものは。
イ.二重絶縁構造の電気機器
ロ.乾燥した場所に施設する対地電圧100Vの機器
ハ.水気のある場所に施設する機器で、定格感度電流15mA・動作時間0.1秒の漏電遮断器を施設したもの
ニ.乾燥した木製の床の上で取り扱う機器
答えと解説
正答:ハ 漏電遮断器による省略は「水気のある場所以外」に限られる。イ・ロ・ニはいずれも省略できる代表例。
問9 単相2線式で、電線1本の抵抗0.1Ω、負荷電流10A(力率1)のときの電圧降下は。
イ.1V ロ.1.73V ハ.2V ニ.3V
答えと解説
正答:ハ 2Ir = 2 × 10 × 0.1 = 2V。イ:1本分だけ(単相3線式平衡時の考え方)。ロ:三相の√3を掛けた値。ニ:3倍した値。
問10 単相3線式回路で中性線が断線したとき、起こりうる現象として正しいものは。
イ.すべての負荷が停止する
ロ.消費電力の大きい負荷に100Vを超える電圧がかかる
ハ.消費電力の小さい負荷に100Vを超える電圧がかかる
ニ.上下の負荷に常に100Vずつかかる
答えと解説
正答:ハ 上下の負荷が200Vに対して直列になり、抵抗の大きい(消費電力の小さい)負荷に大きな電圧がかかる。イ:直列回路として電流は流れ続ける。ロ:逆。ニ:それは上下の負荷が等しい平衡時だけの話。
9. 直前暗記カード
- 1.6mm=27A / 2.0mm=35A / 2.6mm=48A / 2.0mm²=27A / 5.5mm²=49A
- 減少係数:3本以下0.70 / 4本0.63 / 5〜6本0.56、七捨八入
- 20A配線用遮断器→1.6mm、20Aヒューズ→2.0mm・20Aコンセントのみ
- 30A回路→2.6mm(5.5mm²)・コンセント20〜30A
- 分岐の遮断器:3m / 35%以上で8m / 55%以上で制限なし(基準は幹線の遮断器の定格)
- 幹線:IM≦50Aで1.25倍、50A超で1.1倍(IM>IHのとき)
- A種・C種10Ω / D種100Ω / C・Dは0.5秒遮断で500Ω
- D種省略の漏電遮断器:15mA・0.1秒・水気のある場所以外
- 絶縁抵抗:0.1 / 0.2 / 0.4MΩ(対地電圧で判断)、漏れ電流1mA
- 電圧降下:単相2線2Ir / 単相3線(平衡)Ir / 三相√3Ir
法令・工具・リングスリーブ・複線図は、続編の第二種電気工事士【学科②法令・施工・複線図】で同じ3軸で解剖しています。
出典・参考資料
- 電気設備に関する技術基準を定める省令(第58条 低圧の電路の絶縁性能)
- 電気設備の技術基準の解釈(第14条、第17条、第29条、第148条、第149条ほか)
- 内線規程(許容電流・電流減少係数)
- 一般財団法人 電気技術者試験センター 公表の試験問題
ご注意:本記事は学習用に独自に整理したもので、公式問題の転載ではありません。基準は改正されることがあるため、受験・実務の際は最新の法令・解釈・公式テキストで必ずご確認ください。
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