絶縁破壊を防ぎたい（絶縁距離・耐電圧の決め方）

基板のパターンどうしの間で放電して、黒い焦げ跡が残った。製品の安全規格の試験で、耐電圧試験に通らなかった。古くなった設備で漏電遮断器が落ちるようになった――。どれも、電気を通さないはずの絶縁が、電圧に耐えられなくなって起きています。

絶縁の強さは、勘や経験だけでなく、計算と試験で決められます。この記事では、基板や機器の空間距離・沿面距離を IEC 60664-1（JIS C 60664-1）の考え方で決める手順を、作業電圧 400V の電源基板の計算例で示します。あわせて、耐電圧試験の電圧、漏れ電流の見積もり、部分放電と熱による劣化、対策と相談できる企業を紹介します。表面の炭化（トラッキング）・静電気・結露は、ここでは深入りしません。静電気は「静電気のトラブルを防ぎたい」、結露は「制御盤・筐体の中の結露を防ぎたい」で扱っています。

絶縁破壊と漏電：何が起きているか

絶縁破壊は、電界が強くなったときに、絶縁物が急に電気を通すようになり、電流が急に増える現象です。絶縁破壊を起こさずに耐えられる電界の強さを絶縁耐力といい、kV/mm で表します（CERN の資料）。漏電は、絶縁が下がって、ふだんの電圧のままでも大地や筐体へ電流が漏れ出すことです。

絶縁が破れる道は3つあります。空気の中を通る空間距離、絶縁物の表面に沿った沿面距離、絶縁物の中を貫く固体絶縁です。空間距離は雷サージなどの一瞬の過電圧（インパルス電圧）で決め、沿面距離はふだん加わる作業電圧と、汚れ・湿気の程度、材料で決めます。沿面距離の表は、トラッキング（表面の炭化）による故障を防ぐための値です（テキサス・インスツルメンツの技術資料）。

出典：Dielectric insulation and high-voltage issues（D. Tommasini）｜CERN、Demystifying Clearance and Creepage Distance for High-Voltage End Equipment｜テキサス・インスツルメンツ

絶縁距離は、規格の表で計算できる

どの規格を使うか

低圧の電源につながる機器の絶縁の基本は IEC 60664-1（日本では JIS C 60664-1）で、絶縁協調の考え方と、空間距離・沿面距離の表を定めています。製品ごとの規格は、これをもとに自分の表を持っています。テキサス・インスツルメンツの資料は、一般の機器は IEC 60664-1、AV・情報通信機器は IEC 62368-1、モータードライブは IEC 61800-5-1、太陽光の機器は IEC 62109-1 の表を使う、と整理しています。製品の規格の表は IEC 60664-1 と値が違うことがあるので、最後は自社の製品の規格で確かめます。

IEC 62368-1 は、エネルギー源を痛みや傷害を起こすおそれで3つのクラスに分け、人との間にセーフガード（保護）を置く考え方の規格です（UL Japan の技術解説）。

空間距離：一瞬の過電圧（インパルス電圧）で決める

空間距離は、①電源の公称電圧（相－中性線の電圧）と②過電圧カテゴリ（I〜IV。電源のどこにつながるか）から、③定格インパルス電圧を表 F.1 で読み、④汚損度ごとの空間距離を表 F.2 で読みます。たとえば300V 以下・カテゴリ II なら 2.5kV で、空間距離は 1.5mm です。高度 2,000m を超える所で使うなら、表 A.2 の補正係数をかけます（テキサス・インスツルメンツの資料）。

汚損度は、絶縁の周りの汚れの程度です。汚損度1は汚れがないか乾いた導電しない汚れだけ、汚損度2はふだんは導電しない汚れだけで結露でときどき導電する、汚損度3は導電する汚れか結露で導電する汚れ、汚損度4は導電するほこりや雨などでずっと導電する環境です（テキサス・インスツルメンツの資料）。

沿面距離：作業電圧・汚損度・材料グループで決める

沿面距離は、①作業電圧（絶縁にかかる最大の実効値）、②汚損度、③材料グループから、表 F.4 で読みます。材料グループは、表面に電流の通り道（トラッキング）ができにくい性質を表す CTI（比較トラッキング指数）で分け、I は 600 以上、II は 400〜600、IIIa は 175〜400、IIIb は 100〜175 です。同じ 400V・汚損度2でも、材料グループ I なら 2.0mm、III なら 4.0mm と、材料で2倍違います。沿面距離は空間距離より小さくできません（テキサス・インスツルメンツの資料）。

基礎絶縁と強化絶縁

人が触れる所との間など、1つの絶縁で守る強化絶縁にするときは、空間距離はインパルス電圧を1段上げて表 F.2 を読み、沿面距離は基礎絶縁の2倍にします（テキサス・インスツルメンツの資料）。どこに強化絶縁が必要かは、製品の規格で決まります。

出典：Demystifying Clearance and Creepage Distance for High-Voltage End Equipment｜テキサス・インスツルメンツ、Circuit Board Insulation Design According to IEC60664 for Motor Drive Application｜テキサス・インスツルメンツ、IEC 62368-1 技術解説 エネルギ源の一般分類｜UL Japan

計算例：作業電圧 400V の電源基板の絶縁距離を決める

テキサス・インスツルメンツの資料の表の値を使って、次の条件で必要な距離を出します。値は IEC 60664-1 の表の抜粋で、製品の規格で決まった値があれば、そちらを使います。

条件	値
電源	230V 系（相－中性線 300V 以下）、過電圧カテゴリ II
作業電圧	400V（実効値。絶縁の両側にかかる最大の電圧）
汚損度	2（ふだんは導電する汚れがなく、結露でときどき導電する）
基板の材料	材料グループ III（CTI 175 以上 400 未満）
高度	2,000m まで

手順1：空間距離を出す

表 F.1 で、300V 以下・カテゴリ II の定格インパルス電圧は 2.5kV です。表 F.2 で、2.5kV・汚損度2の空間距離は 1.5mm。強化絶縁なら1段上の 4.0kV で読み、3.0mm になります。

手順2：沿面距離を出す

表 F.4 で、400V・汚損度2・材料グループ III の沿面距離は 4.0mm。強化絶縁なら2倍の 8.0mm です。どちらも空間距離より大きいので、このまま使えます。

沿面距離が空間距離の2〜3倍になっています。この例では、空間距離より沿面距離のほうが設計を縛ります。テキサス・インスツルメンツの資料も、部品の絶縁は材料グループ I でも、基板が IIIa のために必要な沿面距離が足りなくなる例を挙げています。

条件を変えると、距離はこう変わる

材料グループ I（CTI 600 以上）の材料にすると、沿面距離は基礎絶縁で 2.0mm、強化絶縁で 4.0mm と半分になります。汚れ・湿気が届かない汚損度1にできれば、400V の沿面距離は 1.0mm です（表 F.4）。高い所で使うときは、空間距離に補正係数をかけます。3,000m では 1.14 倍で、基礎絶縁 1.5mm は 1.71mm、強化絶縁 3.0mm は 3.42mm になります。

AV・情報通信機器の IEC 62368-1 の表10 では、同じ 2.5kV の空間距離が 1.8mm、4.0kV が 3.8mm で、IEC 60664-1（1.5mm・3.0mm）より大きめです（テキサス・インスツルメンツの資料）。どの規格の表を使うかで、答えが変わることに注意します。

出典：Demystifying Clearance and Creepage Distance for High-Voltage End Equipment｜テキサス・インスツルメンツ、Circuit Board Insulation Design According to IEC60664 for Motor Drive Application｜テキサス・インスツルメンツ

耐電圧・絶縁抵抗・漏れ電流を見積もる

試験の電圧を決める

距離を決めたら、試験で確かめます。日本の電気用品安全法の技術基準の解釈（別表第八の附表第三）では、充電部と器体の表面の間に、定格電圧 150V 以下なら 1,000V、150V を超えるなら 1,500V の交流電圧を1分間加えて耐えることを求めています。その前の絶縁抵抗試験では、500V の絶縁抵抗計で 1MΩ 以上です（二重絶縁の機器は 3MΩ 以上で、かつ基礎絶縁 1MΩ・付加絶縁 2MΩ・強化絶縁 3MΩ 以上）。

テキサス・インスツルメンツの資料は、距離を満たせない機能絶縁を全数試験で確かめるときの電圧の目安を「作業電圧の2倍＋1,000V」とし、265V なら 2×265＋1,000＝1,530V で、1.5kV がよく使われる試験電圧になる、としています。菊水電子工業は、耐電圧試験を、十分な絶縁耐力があるか（絶縁破壊をしないか）を確かめる試験と説明しています。

漏れ電流を見積もる：電圧 ÷ 絶縁抵抗

漏れる電流は、電圧を絶縁抵抗で割れば見積もれます。電気設備に関する技術基準を定める省令の第58条は、低圧の電路の絶縁抵抗を、対地電圧 150V 以下で 0.1MΩ、300V 以下のその他で 0.2MΩ、300V を超えると 0.4MΩ 以上としています。100V÷0.1MΩ、200V÷0.2MΩ、400V÷0.4MΩ は、どれも 1mA です。

電気設備の技術基準の解釈の第14条は、絶縁抵抗を測るのが難しい場合に、使用電圧が加わった状態の漏えい電流が 1mA 以下であることで代えられる、としています。人の感電を防ぐ漏電遮断器は、高感度・高速形で、漏れた電流が 15mA・30mA で 0.1秒以内に切ります（パナソニック）。

出典：電気用品の技術上の基準を定める省令の解釈 別表第八 附表第三の解説｜電気用品調査委員会、Demystifying Clearance and Creepage Distance for High-Voltage End Equipment｜テキサス・インスツルメンツ、耐電圧（耐圧）試験って何ですか？｜菊水電子工業、電気設備に関する技術基準を定める省令 第58条｜e-Gov 法令検索、電気設備の技術基準の解釈 第14条（2013年3月の版）｜経済産業省、漏電ブレーカー｜パナソニック

なぜ、距離や試験を満たしても壊れるのか

絶縁物の中の気泡で起きる部分放電

部分放電は、絶縁物の中の一部だけで起きる放電です。絶縁物の中に気泡があると、誘電率の低い空気の所で電界が強くなります。空気の絶縁耐力は乾いた空気で約 31kV/cm と低く、気泡の中が先に放電します。この放電は電極どうしをつながないので部分放電と呼ばれます（CERN の資料）。

部分放電は絶縁の劣化の主なしくみの1つで、くり返すうちに放電の跡が枝のように伸びる（トリー）ことがあります。試験では、放電が始まる電圧（開始電圧）と止まる電圧（消滅電圧）、1回の放電の電荷などを見ます（CERN の資料）。

耐電圧試験に通っても、欠陥が残ることがある

CERN の資料は、200V の直流で使う電磁石（マグネット）を「2倍＋1kV」の 1.4kV で試験しても、絶縁に割れがあれば見逃すことがある、という例を挙げています。乾いた空気の 1mm のすき間は 2kV 以上ないと放電しないためです。割れは時間とともに広がり、湿った膜がつけば、使っているうちに壊れることがあります。耐電圧試験だけでなく、部分放電の試験や、材料の作り方で気泡や割れを減らすことが大切です。

温度が上がると、絶縁の寿命が縮む

熱による劣化について、モンシンガーは、油と紙の絶縁の変圧器で、劣化の速さが温度 8℃ ごとに2倍になることを見つけました。温度が 10℃ 上がると寿命は半分、という経験則として知られています（CERN の資料）。20℃ 上がれば 1/4、30℃ なら 1/8 です。

電気機器の絶縁は、耐えられる最高の温度で、Y（90℃）・A（105℃）・E（120℃）・B（130℃）・F（155℃）・H（180℃）などのクラスに分けられています（スリーボンドの技術資料）。使う温度に余裕を持たせると、熱による寿命を延ばせます。部品の温度を下げる方法は「小型化で部品の温度が上がる」で扱っています。

出典：Demystifying Clearance and Creepage Distance for High-Voltage End Equipment｜テキサス・インスツルメンツ、Dielectric insulation and high-voltage issues（D. Tommasini）｜CERN、スリーボンド・テクニカルニュース 13（電気絶縁の耐熱区分）｜スリーボンド

対策と、計算のどこに効くか

対策は、計算のどの項に効くかで整理すると選びやすくなります。

配置を離す・スリットを入れる

沿面距離は表面に沿って測るので、基板に溝（スリット）を切ると、空間距離は変わらないまま沿面距離を延ばせます。ただし、狭い溝は数えません。テキサス・インスツルメンツの資料では、溝として数える最小の幅は、汚損度1で 0.25mm、汚損度2で 1.0mm、汚損度3で 1.5mm です。

CTI の高い材料を選ぶ

基板やケースの材料を CTI の高いものに替えると、材料グループが上がり、沿面距離を短くできます（計算例では 4.0mm → 2.0mm）。高い電圧をかける絶縁物では、中に気泡を残さない作り方も大切です。利昌工業は、ガラス布にエポキシ樹脂を真空で注入する製法の絶縁材料について、内部に気泡が生じないので絶縁の信頼性に優れる、としています。樹脂の選び方は技術ページ「エポキシ樹脂」で解説しています。

コーティング・封止で汚損度を下げる

テキサス・インスツルメンツの資料は、空間距離を満たせないときに、基板にコンフォーマルコーティングをする方法を挙げています。コーティングで汚損度を下げて沿面距離を短くする扱いは、IEC 60664-3 や製品の規格に条件があります。方法と材料は技術ページ「ポッティング・コンフォーマルコーティング」で解説しています。

試験と診断で確かめる

設計どおりの絶縁ができているかは、耐電圧・絶縁抵抗・部分放電の試験で確かめます。試験器は菊水電子工業・日置電機、高電圧や雷インパルスの受託試験は音羽電機工業・戸上電機製作所が扱っています。使っている設備は、東京電設サービスのように、止めずに部分放電で診断する方法もあります。雷サージなどの過電圧から回路を守る保護素子と、サージの試験は技術ページ「EMC対策」で、高い電圧を扱う電源・インバーターの素子は「SiC・GaN のパワー半導体」で解説しています。

漏電に備える：漏電遮断器

絶縁は年月とともに下がることがあります。絶縁が下がっても感電や火災に至らないように、人が触れるおそれのある所では、高感度・高速形の漏電遮断器で守ります。パナソニックは、内線規程を引いて、感度電流 30mA 以下・動作時間 0.1秒以内のものを挙げています。テンパール工業は、30mA・0.1秒の漏電遮断器を作っています。

出典：Demystifying Clearance and Creepage Distance for High-Voltage End Equipment｜テキサス・インスツルメンツ、Circuit Board Insulation Design According to IEC60664 for Motor Drive Application｜テキサス・インスツルメンツ、漏電ブレーカー｜パナソニック、ER-5000（コロナレス）｜利昌工業

絶縁の試験・材料・漏電の対策を相談できる企業

各企業が解決できる課題と技術の内容を、企業が公開している情報をもとに紹介します。耐電圧・絶縁抵抗の試験器、高電圧の受託試験、部分放電の診断、絶縁材料、漏電遮断器を挙げました。

菊水電子工業株式会社｜耐電圧・絶縁抵抗・部分放電を試験する電気安全試験器

菊水電子工業は、横浜市都筑区に本社を置く、電子計測器・電源の会社です。1951年に設立された菊水電子工業を2022年に持株会社にしたときに、社名と開発・営業の事業を引き継いでいます。

技術	内容
TOS9300 シリーズ	耐電圧・絶縁抵抗の試験を1台で行える電気安全試験器。TOS9311 は交流の耐電圧が最大 10kV、絶縁抵抗は 0.001MΩ〜100.0GΩ。TOS9301 などは交流 最大 5kV・100mA、直流 最大 7.2kV
部分放電・漏れ電流	TOS9301PD は部分放電の試験ができる（測定範囲 5kV・50mA。規格が求める測定確度には対応しない、と明記）。TOS9303LC は漏れ電流 1μA〜100mA を測れる
技術の解説	「耐電圧（耐圧）試験って何ですか？」で、十分な絶縁耐力があるか（絶縁破壊をしないか）を確かめる試験と説明している

• 製品の耐電圧試験と絶縁抵抗試験を、1台にまとめて行いたい
• 量産の検査で、絶縁の試験を全数で行いたい
• 絶縁物の中の部分放電を、試験で調べたい

出典：会社概要｜菊水電子工業、TOS9300 シリーズ｜菊水電子工業、耐電圧（耐圧）試験って何ですか？｜菊水電子工業

日置電機株式会社｜絶縁抵抗計と耐電圧・絶縁抵抗試験器

日置電機は、長野県上田市に本社・工場を置く、電気計測器の会社です（1935年創業、1952年設立）。

技術	内容
絶縁抵抗の測定	超絶縁計 SM7110 は、出力電圧 0.1〜1000V で、最高 2×10¹⁹Ω まで表示する。MLCC などの絶縁の測定に。高電圧絶縁抵抗計 IR5050 は直流 250〜5000V、最大 10TΩ で、成極指数（PI）などを自動で計算する
生産ラインの試験	絶縁抵抗試験器 ST5520 は試験電圧 25〜1000V（1V 刻み）、最短 50ms で合否を判定。DC耐電圧絶縁抵抗試験器 ST5680A は最大出力 8kV・20mA で、EV のバッテリー向け

IR5050 の説明では、高い試験電圧を加え続けると絶縁が壊れることがあるため、試験の電圧はできるだけ低く抑えるよう注意しています。

• 電子部品・材料のとても高い絶縁抵抗を、正確に測りたい
• モーター・ケーブルなどの高電圧の絶縁を、成極指数で評価したい
• 生産ラインで、絶縁抵抗・耐電圧の検査を短い時間で行いたい

出典：会社概要｜日置電機、超絶縁計 SM7110｜日置電機、Insulation Tester IR5050｜HIOKI、Insulation Tester ST5520｜HIOKI、DC耐電圧絶縁抵抗試験器 ST5680A の発売｜日置電機

利昌工業株式会社｜気泡を残さない高電圧用の絶縁材料

利昌工業は、大阪市北区に本社を置く、電子材料・電気絶縁材料・工業用材料の会社です（1921年創業、1937年設立）。

技術	内容
コロナレスの絶縁材料 ER-5000	ガラス布にエポキシ樹脂を真空で注入して熱で固める製法で、内部に気泡が生じないので、絶縁の信頼性に優れる、としている
公開している測定値	気中箔電極の1分間耐電圧は 15MV/m 以上（比べた従来の製法 ER-3130 は 6MV/m 以上）。沿層の1分間耐電圧 9kV/6mm、絶縁抵抗（常態）10⁸〜10⁹MΩ。測定値の一例で保証値ではない、としている

• 高電圧の機器に、内部に気泡の少ない絶縁材料を使いたい
• 高電圧をかける絶縁の筒・支持材を、耐電圧の高いものにしたい

出典：企業概要｜利昌工業、ER-5000（コロナレス）｜利昌工業

テンパール工業株式会社｜感電を防ぐ漏電遮断器

テンパール工業は、広島市南区に本店を置く、ブレーカー・分電盤の会社です（1951年設立）。漏電遮断器を作っています。

技術	内容
漏電遮断器（例：33MKC30030A）	定格感度電流 30mA、最大動作時間 0.1秒の高速形。定格使用電圧 100〜200V、定格インパルス耐電圧 6kV。適合する規格として JIS C 8201-2-2 Ann2 を挙げている
動画での解説	公式の YouTube チャンネルで、漏電遮断器などの絶縁抵抗の測り方や、ブレーカーのしくみを紹介している

• 機器や配線の絶縁が下がったときに、人の感電を防ぎたい
• 漏電遮断器の絶縁抵抗の正しい測り方を知りたい

出典：会社概要｜テンパール工業、33MKC30030A｜テンパール工業、テンパール公式チャンネル（YouTube）

音羽電機工業株式会社｜雷インパルス・交流耐電圧の受託試験

音羽電機工業は、兵庫県尼崎市に本社を置く、避雷器・雷対策の会社です（1946年創業）。雷テクノロジセンターで、外部からの依頼の試験を受けています。

技術	内容
雷のような過電圧の試験	雷インパルス電圧（1.2/50μs）は最大発生電圧 1,500kV、開閉インパルス電圧（250/2500μs）は最大 1,000kV
耐電圧・電流の試験	交流耐電圧は最大発生電圧 150kV。各種の電気機器の商用周波の耐電圧試験も挙げている。雷インパルス電流（8/20μs）は最大 100kA、直撃雷インパルス電流（10/350μs）は最大 220kA

関係する規格として、低圧系統の機器の絶縁協調（JIS C 60664）を挙げています。

• 製品が雷サージなどの一瞬の高電圧に耐えるかを、試験で確かめたい
• 自社に高電圧の試験設備がないので、耐電圧試験を外に頼みたい

出典：会社概要｜音羽電機工業、受託試験｜音羽電機工業

株式会社戸上電機製作所｜耐電圧・部分放電の受託試験

戸上電機製作所は、佐賀市に本社を置く、配電用の開閉器などの電気機器の会社です（1925年設立）。自社の試験設備を使った受託試験を受けています。

技術	内容
耐電圧の試験	商用周波耐電圧試験と雷インパルス耐電圧試験ができる（周波数は 60Hz に固定）
部分放電の試験	ノイズを遮った室内で、高圧機器の部分放電の試験ができる、としている。耐トラッキング性の試験装置もある

同社は、ISO/IEC 17025 の認定試験機関ではない、と明記しています。

• 高圧機器の部分放電を、ノイズの少ない環境で測りたい
• 耐電圧・雷インパルスの試験を、外の設備で行いたい

出典：会社概要｜戸上電機製作所、試験設備｜戸上電機製作所、受託試験｜戸上電機製作所

東京電設サービス株式会社｜設備を止めずに行う部分放電の絶縁診断

東京電設サービスは、東京都台東区に本社を置く、電気設備の保守・診断の会社です（1979年設立）。東京電力パワーグリッドが100％出資しています。

技術	内容
部分放電測定による絶縁診断	部分放電の現象を検出して絶縁の性能を診断し、重大な事故を前もって防ぐ技術。これまでは設備の停止が必要だったが、設備を使ったまま診断できる、としている
絶縁抵抗の測定との違い	ふつうの絶縁抵抗の測定は、実際に使う電圧より低い電圧で測るため、部分放電の兆しをとらえにくい、と説明している

• 受変電設備を止めずに、絶縁の劣化を調べたい
• 絶縁抵抗の測定ではわからない、絶縁の傷みの兆しを見つけたい

出典：会社概要｜東京電設サービス、部分放電測定による絶縁診断技術｜東京電設サービス

選ぶ前に確かめる条件

絶縁の設計や試験を相談する前に、次のことを整理しておくと話が早く進みます。

• 電源：公称電圧（相－中性線）、相数、電源のどこにつながるか（過電圧カテゴリ）
• 絶縁の場所と種類：一次側どうし、一次と二次、一次と触れる所。機能・基礎・強化のどれが要るか
• 作業電圧：絶縁にかかる最大の実効値（直流・ピークも）
• 使う環境：汚れ・湿気・結露（汚損度）、高度、温度
• 材料：基板・ケース・絶縁物の CTI、耐熱クラス、コーティング・封止の有無
• 製品の規格：IEC 62368-1・IEC 61010-1・電気用品安全法など、どの規格の試験に通すか

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※アイキャッチ画像は、AI（ChatGPT）で生成したイメージです。実在の製品・設備ではありません。

情報の確認日：2026年10月22日