分電盤・幹線とは？

幹線設備と分電盤の基本定義｜引込口から末端負荷に至る配電ネットワークの全体像

受電設備（キュービクル）や電力会社の引込口から供給された電力は、受変電・配電設備から各ゾーンの分電盤を経て末端の電灯・コンセント・空調・動力機器へと分配されます。幹線設備とは、この大容量給電を担う主幹電路であり、分岐回路との境界や保護方式を正確に把握することが、設備改修や容量増設における電気設計の前提となります。

受電盤・幹線・分電盤・分岐回路の接続トポロジーと役割の違い

ビルや商業施設、工場における受電から末端負荷に至る配電ネットワークは、電圧と電流の階層に応じたツリー型トポロジーを形成しています。受変電設備で変圧された電力は、大容量配電を担う「幹線」を通り、建物内の各階やエリアに配置された「分電盤」に送られます。分電盤の内部で遮断器を介して分割された配線が「分岐回路」となり、最終負荷機器へと接続されます。

一般社団法人日本配電制御システム工業会（JSIA）の定義および日本産業規格（JIS C 8480「キャビネット形分電盤」等）に基づく各設備の区分は以下の通りです。

設備種別	主な設置場所	主な機能と構成機器	適用電圧・電流の目安
受電盤	電気室、屋外キュービクル	電力会社からの電力を受電し、主遮断器（VCB等）で系統を保護・計量する	高圧（6.6kV等）、特高
配電盤	電気室（キュービクル内）	変圧器二次側の電力を各幹線（動力盤・電灯分電盤）へ送り出す	低圧（200V/400V系）、数百A〜数千A
分電盤	各フロアのEPS、廊下、居室壁面	幹線から受電した電力を分岐開閉器を介して各末端負荷へ分配・保護する	低圧（単相100/200V、三相200V）、630A以下
制御盤	機械室、ポンプ室、生産ライン	モータ等の運転・停止制御、インバータ制御、外部信号による自動発停を行う	低圧（動力用回路が主）、機器容量に応じる

配電盤が電気室内で幹線の上流側を保護・制御するのに対し、分電盤は負荷近傍において幹線の下流側を受け持ち、分岐回路を保護・分割する役割を担います。

幹線と分岐回路の物理的・法的な境界点と保護範囲

電気設備の実務設計や改修工事において、幹線と分岐回路を技術的・法的に正しく切り分けることは、電線の太さや遮断器定格を決定する上で不可欠です。

• 物理的な境界点
  • 幹線：受電点（または変圧器二次側母線）から、各階分電盤の主幹開閉器を経て、分岐回路用過電流遮断器の電源側端子に至るまでの配線。主幹ブレーカーを搭載しない母線直結型分電盤であっても、分岐ブレーカーの一次側までは幹線の延長として扱われます。
  • 分岐回路：分電盤内の分岐ブレーカー二次側（負荷側）端子から先の配管・配線。
• 法的な保護範囲と分岐距離制限
  • 幹線から細い導体を分岐する場合、電線の過熱焼損を防ぐため、電気設備技術基準の解釈第149条および内線規程により過電流遮断器の施設位置が制限されています。
  • 原則として分岐点から3m以内に過電流遮断器を設けますが、分岐電線の許容電流が幹線の過電流遮断器定格の35%以上ある場合は8m以下まで、55%以上ある場合は距離制限なく過電流遮断器を設置できます。

EV充電器の増設やテナント改修工事で既設幹線から新設盤へ電源を分岐する際、この分岐長と許容電流の関係を逸脱すると、短絡事故発生時に上位遮断器が動作する前にケーブルが熱破壊を起こす原因となります。

主要な幹線敷設方式（ケーブルラック・バスダクト・金属管）の比較と使い分け

幹線ルートの構築工法は、建物の用途、階数、配線ルート（EPSやパイプシャフト）の空間寸法に応じて選定されます。

敷設方式	主な適用場所・規模	メリット	施工上の留意点・デメリット
ケーブルラック方式	中・大規模ビルの幹線シャフト、工場、地下ピット	多条敷設や増設配線が容易で、放熱性に優れる	占有スペースが大きく、防火区画貫通部の延焼防止処理が必要
バスダクト方式	超高層ビルの垂直幹線、大電流（800A超）を要する工場	大容量送電が可能で電圧降下が極めて小さく、省スペース性に優れる	工場でのプレハブ生産のため現場寸法変更時の融通が利かず納期が長い
金属管配管方式	小規模ビル、露出配線部、機械的防護が必要なエリア	機械的強度が高く、美観や防火性に優れる	管内多条敷設時に熱がこもりやすく、電流減少係数による太さアップが必要

敷設工法を決定する際は、次の施工・設計要件を考慮します。

• 電流減少係数の適用：金属管内やラック上でケーブルを密着多条敷設する場合、周囲温度上昇に伴う電流減少係数が掛かり、同じ負荷電流でも1サイズ太いケーブル径が求められます。
• 垂直幹線の支持とガタースペース：シャフト内の縦配線では、自重によるケーブル伸びや端子台への応力集中を防ぐため、クリート等の支持具を規定スパンで配置します。また、盤への引き込み部には、大断面ケーブル（150mm²や250mm²など）を規定の曲げ半径（仕上外径の6倍以上）で収容できるガタースペース（配線余裕空間）の確保が必要です。

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内線規程に基づく幹線サイジングの完全計算手順｜許容電流・電圧降下・過電流遮断器

幹線の導体サイズおよび主幹遮断器容量は、接続負荷の集計から許容電流、電圧降下、始動突入電流の3要素を順次検証して決定します。

負荷容量と需要率から求める幹線許容電流の算定フロー

幹線の電線サイズ選定では、電技解釈第148条に基づき、接続負荷から幹線の最小許容電流（$I_A$）を計算します。電灯・電熱機器などの一般負荷定格電流の合計を $\Sigma I_H$、空調・ポンプなどの電動機負荷定格電流の合計を $\Sigma I_M$ としたとき、判定式は以下の通りに分岐します。

[負荷集計：ΣIH（一般負荷）と ΣIM（電動機負荷）の比較]
                      │
        ┌─────────────┴─────────────┐
        ▼                           ▼
   ΣIM ≦ ΣIH                   ΣIM > ΣIH
（一般負荷が主体）         （電動機負荷が主体）
        │                           │
        │                           ├───────────────┐
        │                           ▼               ▼
        │                     ΣIM ≦ 50A        ΣIM > 50A
        ▼                           ▼               ▼
 IA ≧ ΣIH + ΣIM              IA ≧ 1.25×ΣIM + ΣIH   IA ≧ 1.1×ΣIM + ΣIH

• $\Sigma I_M \le \Sigma I_H$ の場合：$I_A \ge \Sigma I_H + \Sigma I_M$（単純加算）
• $\Sigma I_M > \Sigma I_H$ かつ $\Sigma I_M \le 50\text{A}$ の場合：$I_A \ge 1.25 \times \Sigma I_M + \Sigma I_H$
• $\Sigma I_M > \Sigma I_H$ かつ $\Sigma I_M > 50\text{A}$ の場合：$I_A \ge 1.1 \times \Sigma I_M + \Sigma I_H$

複数の系統を束ねる幹線では、実務上、負荷種別ごとの需要率を乗じて実質負荷電流を算出します。

電線種別の選定と周囲温度補正係数

幹線には600V架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル（CV、CVT）が一般に用いられます。3心共通シースのCVに比べ、単心3条撚り合わせのCVTは放熱性に優れ、同一断面積でも約10%〜15%許容電流が大きくなります。

公称許容電流（$I_Z$）は基底周囲温度30℃を基準としているため、周囲温度補正係数（$K_t$）および電流減少係数（$K_c$）を乗じた実効許容電流（$I_Z’$）が $I_A$ 以上でなければなりません。

$$I_Z’ = I_Z \times K_t \times K_c \ge I_A$$

周囲温度	架橋ポリエチレン絶縁（CV/CVT）補正係数（$K_t$）	ビニル絶縁（IV/VVR）補正係数（$K_t$）
30℃以下	1.00	1.00
40℃	0.91	0.82
50℃	0.82	0.58
60℃	0.71	使用不可（許容温度超過）

夏季に天井裏温度が40℃に達する管内配線（3条収容：$K_c = 0.70$）でCVケーブルを使用する場合、総合補正係数は $0.91 \times 0.70 \fallingdotseq 0.637$ となり、電線の通電性能は約64%まで低下します。

配線こう長と許容電圧降下に基づく電線サイズ検証

許容電流を満たす電線サイズであっても、配線長が長くなると電圧降下が増大し、末端機器の動作不良や照明のちらつきの原因となります。

内線規程1310節では、低圧幹線の許容電圧降下率を以下のように定めています。

施設条件・配線こう長	幹線の許容電圧降下率	分岐回路の許容電圧降下率	総合許容電圧降下率
電気事業者から低圧受電する場合（標準）	2%以下	2%以下	4%以下
構内に変圧器を有する場合（配線長60m以下）	3%以下	2%以下	5%以下
構内に変圧器を有する場合（配線長60m超〜120m以下）	4%以下	2%以下	6%以下
構内に変圧器を有する場合（配線長120m超〜200m以下）	5%以下	2%以下	7%以下

銅導体の交流配線における電圧降下 $e$（V）および必要断面積 $A$（$\text{mm}^2$）は、配線こう長 $L$（m）と負荷電流 $I$（A）から次式で求めます。

• 単相3線式・三相3線式配電線（係数17.8）：
  $$e = \frac{17.8 \times L \times I}{1000 \times A} \quad \Longleftrightarrow \quad A = \frac{17.8 \times L \times I}{1000 \times e}$$
• 単相2線式配電線（係数35.6）：
  $$e = \frac{35.6 \times L \times I}{1000 \times A} \quad \Longleftrightarrow \quad A = \frac{35.6 \times L \times I}{1000 \times e}$$

※単相3線式は中性線と外側線間の電圧降下（100V基準）、三相3線式は各線間の線間電圧降下（200V基準）です。

計算例：三相3線式200V空調幹線の検証

• 条件：三相3線式200V、負荷電流 $I = 75\text{A}$、配線こう長 $L = 80\text{m}$、構内受電設備あり。
• 許容電圧降下：こう長80mのため幹線許容値は4%（$e = 200\text{V} \times 0.04 = 8.0\text{V}$）。
• 必要断面積：
  $$A = \frac{17.8 \times 80 \times 75}{1000 \times 8.0} = 13.35\,\text{mm}^2$$

許容電流上はCVT $14\,\text{mm}^2$（気中許容電流約88A）で満たしますが、計算値 $13.35\,\text{mm}^2$ に対する余裕が極めて小さいため、温度補正等の安全係数を加味して1ランク上の $22\,\text{mm}^2$ を選定するのが実務上の標準判断です。

電動機の突入電流を考慮した主幹ブレーカー（過電流遮断器）容量の決定式

幹線の過電流遮断器（配線用遮断器：MCCB）定格電流 $I_B$ は、電線の許容電流 $I_A$ 以下とするのが原則です。ただし、負荷に電動機が含まれる場合は始動突入電流（定格の5〜7倍）による誤トリップを防ぐため、電技解釈第148条に基づき、次の2式のいずれか小さい方の値以下の定格を選定します。

$$I_B \le 3 \times \Sigma I_M + \Sigma I_H$$
$$I_B \le 2.5 \times I_A$$

計算例：一般負荷 $\Sigma I_H = 20\text{A}$、電動機負荷 $\Sigma I_M = 40\text{A}$、選定電線の許容電流 $I_A = 75\text{A}$

• 式①：$3 \times 40\text{A} + 20\text{A} = 140\text{A}$
• 式②：$2.5 \times 75\text{A} = 187.5\text{A}$
• 判定：小さい方の値である140A以下を満たすため、標準定格である 125A のブレーカーを選定します。

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法規・電気設備技術基準が定める幹線の保護協調と遮断器施設ルール

幹線分岐点から過電流遮断器までの施設距離制限（原則・3m・8mルール）

低圧幹線から細い電線を分岐する場合、過電流遮断器は原則として分岐点から3m以内に設置しなければなりません。ただし、分岐線の許容電流耐量に応じて以下の緩和規定が適用されます。

分岐線の許容電流	最大施設距離	規定の根拠
親幹線遮断器定格の35%未満	3m以下	短絡発熱による瞬時焼損を防ぐため物理的直近で保護する
親幹線遮断器定格の35%以上	8m以下	8m以内であれば線路インピーダンスによる短絡電流減衰があっても上位遮断器が遮断可能
親幹線遮断器定格の55%以上	制限なし	分岐線の耐量が十分であり上位遮断器の動作領域で電線が保護される

許容電流が35%以上55%未満の場合、電線が長くなるほどインピーダンスが増加して短絡電流が低下し、上位遮断器の瞬時引き外し領域から外れて遮断遅れが生じるため、上限が8mに制限されています。

例えば、主幹ブレーカー225Aの幹線から分岐する場合、許容電流が123.75A（225A×55%）未満のケーブルを用いるときは、3m（または35%以上の場合は8m）以内に過電流遮断器を設けなければ内線規程違反となります。55%以上の太いケーブル（CV100mm²等）を用いて距離制限を解除する場合でも、接続先分電盤のガタースペース不足により曲げ半径が確保できない恐れがあるため、盤直近に分岐開閉器ボックスを中継設置する構成が一般的です。

単相3線式回路における中性線欠相保護と遮断器極数（2P2E・3P3E）の選定基準

単相3線式回路では、中性線が断線または接触不良を起こすと、2組の100V負荷に200Vが直列印加されます。このとき負荷のインピーダンス比に応じて電圧が不平衡に分圧され、軽負荷側の機器に150V〜180V前後の異常過電圧が加わって機器を焼損させます。

これを防ぐため、単相3線式の主幹には「中性線欠相保護付過電流遮断器」の設置が義務付けられています。

• 2P2E（中性線欠相保護リード線付）の選定：両外側線（L1相・L2相）に過電流引き外し素子を設け、中性極には素子を入れず直結または開閉極のみとします。中性極に過電流素子を配置すると、素子の動作遅れや接触不良によって中性線欠相事故を自ら誘発するためです。中性線検出リード線は必ず遮断器二次側の中性線端子に接続します。
• 3P3Eの流用禁止：動力用3P3E遮断器の中央極に中性線を接続すると、全極に過電流素子が介在し、中央極のトリップ時に中性線欠相事故を引き起こします。単相3線式に3極遮断器を用いる場合は、中性極に過電流素子を持たない「単3中性線欠相保護付3P2E」を選定します。

幹線と分岐回路の保護協調（遮断容量・トリップ選択性）を崩さない配線設計

末端の分岐回路で短絡や過負荷が発生した際、幹線側の主幹遮断器が同時にトリップしてフロア全体が停電することを防ぐため、「トリップ選択性」と「定格遮断容量」の保護協調を検証します。

[上位：変圧器 / キュービクル主幹]
        │ 
        ▼
[幹線保護 MCCB] (定格電流: 大 / 遮断容量: 25kA / 瞬時引外し電流: 高)
        │
        ├──────── (幹線ケーブル: 許容電流・電圧降下計算に適合)
        ▼
[分電盤 分岐 MCCB] (定格電流: 小 / 遮断容量: 5kA〜10kA / 高速引外し)
        │
        ▼
[末端負荷機器]

• トリップ選択性の確保：分岐遮断器と主幹遮断器の定格電流比率を「1：2以上」確保することを基本とします。動作特性曲線（T-I特性）を照合し、下位遮断器の全遮断時間が上位遮断器の引き外し動作開始時間よりも短いことを確認します。
• 定格遮断容量（kA）とカスケード保護：受電トランス直近では短絡電流が数万アンペアに達するため、主幹には最大短絡電流以上の遮断容量を持つ機器を選定します。下位の分岐遮断器の遮断容量（2.5kA〜5kAなど）を超える短絡電流が想定される場合は、上位遮断器と協調して遮断を完了させるメーカー認証の「カスケード保護（バックアップ保護）」を適用します。
• アークスペースの確保：主幹遮断器が短絡遮断する際、排気口から導電性ガスが噴出します。JSIA規格に準拠し、排気口上部に規定の離隔距離を確保するか、絶縁バリアを設けて母線間短絡の誘発を防止します。

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EV充電設備導入・空調更新に伴う幹線容量見直しと分電盤改修の実務

EV充電などの連続負荷に対する内線規程の安全係数と幹線への影響

普通充電器（3kW〜6kW）をはじめとするEV充電設備は、3時間以上定格電流が流れ続ける「連続負荷」に該当します。電線に長時間電流が流れるとジュール熱が蓄積して被膜劣化を招くため、内線規程に基づき定格電流の1.25倍の安全率を乗じて設計電流を算出します。

• 設計電流の積算：単相200V・16Aの普通充電器を複数台設置する場合、充電器定格電流の合計に1.25を乗じた値を設計電流（$I_B$）とします。
• 許容電流と電圧降下の補正：電気室やシャフトの周囲温度補正、管内多条敷設の低減係数を反映した実効許容電流が設計電流を上回ることを確認します。また、駐車場への長距離配線では電圧降下が過大になりやすいため、規定値（2%〜4%以下）に収まるよう導体断面積をサイズアップします。

分電盤の母線容量・主幹容量不足を診断するステップと増設盤の施工パターン

負荷増設時の検討フローは以下の通りです。

【診断・施工検討フロー】
受変電設備のトランス余力確認（年間最大デマンド記録の精査）
  │
  ▼
既設分電盤の主幹遮断器容量・母線（銅バー）定格電流の確認
  │
  ├─ 容量不足あり ──> 主幹遮断器の換装 / 幹線引き替え
  │
  ▼（電気容量が足りている場合）
盤内空きスペース・ガタースペースの物理的確認
  │
  ├─ スペースあり ──> 既設盤内への分岐遮断器増設
  │
  └─ スペースなし ──> 増設子盤の設置（3m・8mルールを適用）

主幹遮断器の定格を上げる場合は、既設母線（銅バー）の断面積が新定格電流および短絡耐電流を満たしているかを盤図面等で照合します。母線容量が不足した状態でブレーカーのみ大型化すると、母線の過熱事故を招きます。

盤内に遮断器の増設スペースがない場合は、隣接位置に「増設子盤」を新設します。既設盤から子盤への渡り配線は、前述の分岐ルール（3m以下は制限なし、8m以下は主幹定格の35%以上の電線、8m超は55%以上の電線）に適合させます。あわせて、盤内のケーブル曲げ半径を確保するためのガタースペースが確保された筐体を選定します。

契約電力変更と引込幹線引き直し工事が必要になる境界線とコスト抑制策

小規模ビル等において負荷増設が既存の設備限界を超える場合、電力会社への契約変更申請と引込幹線の引き替えが発生します。

• 主幹ブレーカー契約と負荷設備契約の選択：EV充電器のように稼働率に波がある連続負荷を増設する場合、接続機器容量の総和で契約電力を算定する「負荷設備契約」では基本料金が跳ね上がります。主幹ブレーカーの定格電流で契約容量を確定させる「主幹ブレーカー契約」へ変更し、事前協議・遮断器試験成績書の提出・電力会社封印の手続きを踏むことでランニングコストを適正化できます。
• 引込幹線引き直しが必要な条件：
  1. 最大負荷電流が既設引込ケーブルの許容電流を超える場合。
  2. 電線を太くする際、既設配管内の電線占有率（内線規程における32%〜48%制限）を超過し通線不可能な場合。
  3. 配線長による電圧降下が許容値（引込点から主幹分電盤までで2%以下）を超える場合。
• VE手法（EMS・デマンド制御の活用）：引込幹線の引き直し工事は路面掘削や躯体貫通を伴い費用がかさみます。これを回避する手段として、建物の最大需要電力を常時監視し、ピーク時間帯にEV充電器の出力を自動抑制するエネルギーマネジメントシステム（EMS）の導入が有効です。受変電設備や引込幹線容量を変更せずに既設インフラの範囲内で負荷を吸収でき、設備更新費用を抑えることが可能です。

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幹線・分電盤の更新判断基準と施工・安全管理チェックリスト

経年劣化サインと推奨更新周期（盤内機器15〜20年・ケーブル20〜30年）

分電盤および開閉器の推奨更新周期は15〜20年、CV幹線ケーブルの耐用年数は20〜30年が目安です。高温・多湿環境下では劣化が進行するため、以下の基準に基づき更新の要否を判断します。

対象部位	推奨周期	主な経年劣化事象	更新判断基準（アクション閾値）
配線用遮断器・漏電遮断器	15〜20年	バイメタル特性変化、消弧室損耗、機構部グリス硬化	トリップ動作不良、ハンドルガタつき、外殻樹脂の変色・焦げ
端子台・母線（銅バー）	15〜20年	熱サイクルによるネジ弛緩、銅帯酸化、絶縁被覆硬化	接続部の熱変色、絶縁抵抗値低下、規定トルクでの締結不能
幹線ケーブル（CV/CVT）	20〜30年	架橋ポリエチレン熱劣化、水トリー現象、シース亀裂	被覆の硬化・ひび割れ、絶縁抵抗値0.2MΩ未満
盤筐体（キャビネット）	20年	パッキン硬化、ヒンジ腐食、塗装剥離・発錆	IP保護等級の喪失、水・粉塵の侵入、アース導通不良

サーモグラフィ診断・絶縁抵抗測定による健全性評価

外観観察では判断できない端子部の接触不良や内部放電は、赤外線サーモグラフィ診断と絶縁抵抗測定によって定量評価します。

• サーモグラフィによる温度異常判定：端子ボルトの緩みによる接触抵抗増大は局所発熱を招きます。同一母線内の健全相との温度差（$\Delta t$）で次のように管理します。
  • $\Delta t < 5^\circ\text{C}$：健全。通常点検を継続。
  • $5^\circ\text{C} \le \Delta t < 10^\circ\text{C}$：要経過観察。次回点検時に負荷電流の偏流と緩みを測定。
  • $10^\circ\text{C} \le \Delta t < 20^\circ\text{C}$：要対策。次回停電時に増し締め・清掃・端子再圧着を実施。
  • $\Delta t \ge 20^\circ\text{C}$ または端子絶対温度 $80^\circ\text{C}$ 超：異常。速やかに回路を遮断し、変色電線・端子の切除および遮断器を交換。
• 端子部のトルク管理：導体は熱サイクルでクリープを起こしボルト軸力が低下します。トルクレンチを用い、規定締付トルク（M5：2.5〜3.0 N・m、M8：10.0〜13.0 N・m、M10：20.0〜25.0 N・m目安）で管理します。増し締め時は締めすぎによる座屈を防ぐため、合わせマークのズレ確認と規定値での確認締めを実施します。
• 絶縁抵抗測定基準（電技解釈第14条）：
  • 対地電圧150V以下（単相3線式等）：0.1MΩ以上
  • 対地電圧150V超300V以下（三相3線式200V等）：0.2MΩ以上
  • 新設・改修時の自主基準：内線規程推奨の1.0MΩ以上。経年電路で0.4MΩを下回った場合は、系統を切り離して劣化区間を特定し部分更新を行います。

停電切替・盤更新工事における施工・安全管理チェックリスト

停電切替作業を安全に遂行するため、工程ごとに以下の管理項目を適用します。

工事段階	管理項目・作業内容	確認方法・判定基準	実施主体
工事着手前	停電範囲・系統の照合	系統図と実盤の回路名称一致確認、誤遮断防止札掲示	現場代理人
工事着手前	無電圧確認と残留電荷放電	検電器による全相チェック、アース接地	安全衛生責任者
工事着手前	活線近接部養生	近接する活線露出部への絶縁シート・カバー設置	施工技能者
工事中	アークスペースの確保	遮断器排気口上部の離隔寸法確保（JIS C 8480準拠）	施工技能者
工事中	接続部トルク管理	トルクレンチ締付確認、ネジ頭への合マーク塗布	施工技能者
工事中	異物混入防止	盤内切削粉・電線くずの目視確認および吸引清掃	現場代理人
竣工検査	絶縁抵抗試験	電路大地間：0.2MΩ以上（新設推奨1.0MΩ以上）	現場代理人
竣工検査	接地抵抗試験	D種接地：100Ω以下（漏電遮断器連動時500Ω以下）	現場代理人
竣工検査	相配列・極性確認	テスター・検相器による相回転・線間電圧確認	現場代理人
竣工検査	保護協調・整定値照合	上位MCCBとの時限・定格協調、ELCB感度設定	電気設備設計者

停電切替後の受電時は、全分岐ブレーカーを「切」にした状態で主幹遮断器を投入します。二次側の線間電圧および相回転（正相）を確認後、分岐回路を1回路ずつ順次投入することで、始動突入電流の重複による主幹トリップを防止します。測定記録および締付トルクのエビデンスは、台帳として保管し竣工データとします。

よくある質問（FAQ）