規格・安全電力とエネルギー

過電圧カテゴリCAT I～CAT IV

CAT I～CAT IVの過電圧カテゴリと想定する過渡サージを理解し、絶縁、離隔距離、機器選定への影響を確認します。

難易度

中級者向け

読了時間

11分

主な規格・出典

IEC 60664-1およびIEC 61010-1

最終確認日

2026年9月13日

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参考資料（計算器なし）

執筆・技術レビューElectroDesignForge Engineering Team

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📖 概要

過電圧カテゴリは、低圧設備の回路がさらされる過渡サージの環境を示します。CAT Iの保護された回路からCAT IVの設備引込点や屋外配電網へ進むほど、想定されるインパルスの振幅とエネルギーが増えます。絶縁、離隔距離、機器の耐電圧を決める助けになりますが、動作電圧、IP等級、感電保護クラスを示すものではありません。

過電圧カテゴリの目的

誘導性負荷の開閉、配電網の故障、落雷によって、非常に短いインパルスが設備に入り得ます。実効値230 Vで動作する電源にも、数マイクロ秒だけ数キロボルトのピークが現れることがあります。

過電圧カテゴリはOVCとも呼ばれ、回路の電気的環境と、絶縁が耐えるべき過渡電圧の厳しさを表します。絶縁協調のIEC 60664シリーズや、測定機器のIEC 61010などの製品規格で使われます。

答えるべき問いは一つです。**機器は設備のどこに接続されるか。**エネルギー源に近いほどカテゴリが高くなります。

CAT I：過渡電圧を制御した回路

CAT Iは、過渡過電圧を低いレベルに制限する対策を講じた回路に適用します。絶縁電源、変圧器、フィルタ、適切に選んだ保護装置の後段にある電子回路などが該当します。

CAT Iは「あらゆる点で安全」を意味しません。動作電圧、供給可能なエネルギー、内部故障、製品規格の要求事項も重要です。建物設備に直接現れるサージをその回路には想定しない、という意味に限られます。

慎重に選んだ例として：

• 適合する商用電源アダプタから給電する基板上のSELV入力。
• 正しく設計された絶縁の後段にある電子回路。
• 設置環境に対してクランプ電圧を定めた過渡保護付きの信号回路。

基板が長いケーブルで屋外、電動機、通信線につながる場合、自動的にCAT Iにはなりません。ケーブルがサージを持ち込むため、保護インターフェースを評価する必要があります。

CAT II：コンセントから給電する機器

CAT IIは、プラグ、コンセント、コードを介して商用電源につながる使用回路を対象とします。建物の固定配電より下流ですが、設備内を伝わる開閉サージにはさらされます。

家電、携帯工具、充電器、壁コンセントにつなぐ多くの計測器が代表例です。計測器のCAT II表示は、メーカー指定条件の下で入力を使用できる設備の範囲を示します。

商用電源プラグがあるだけではCAT IIとは断定できません。製品規格で異なる境界が定められる場合があり、コード、延長ケーブル、保護装置、設備を含む給電経路全体が用途に適している必要があります。

CAT III：固定配電と常設負荷

CAT IIIは、建物の固定配電とそこへ直接接続される機器に適用します。導体が妨害源に近く、供給可能な故障エネルギーも大きいため、使用コンセントより厳しい過渡電圧を想定します。

一般的な例：

• 配電盤、遮断器、分岐回路。
• 固定配線、接続箱、産業用コンセント。
• 常設された電動機、ポンプ、機械、照明。
• 建物の配電盤より下流にある端子。

CAT III対応のマルチメーターでも、プローブが物理的に引込口に届くだけでCAT IVの測定に使えるわけではありません。定格電圧、ヒューズ、付属品と合わせ、メーカー表示のカテゴリが実際の測定点を含む必要があります。

CAT IV：設備引込点と屋外配電網

CAT IVは、最も過酷な環境を表します。低圧設備の引込点と、屋外の電力網から直接影響を受ける導体です。想定される過渡電圧のエネルギーが最も大きく、最高の耐電圧が必要です。

該当する場所の例：

• 電力引込口と電力会社の接続点。
• 電力量計、および計器と主配電盤の間の導体。
• 架空線、屋外ケーブル、別棟へ延びる一部の給電線。
• 引込点に設置する保護機器または測定機器。

CAT IVは取り替え可能な宣伝用表示ではありません。関連規格と規定電圧の下で、機器本体、測定リード、付属品全体に適用される必要があります。

230/400 V設備での代表値

絶縁協調では標準化されたインパルス耐電圧を使います。一般的な230/400 V設備について、下表は定格インパルス耐電圧の参考値です。正確な表は電力系統、定格電圧、製品規格、適用版によって異なります。

これらの数値は適用規格の表に代わるものではありません。同じ商用電源電圧でも、回路の設置場所によりカテゴリは変わります。またカテゴリだけで必要な離隔距離は決まりません。汚損度、絶縁材料、高度、動作電圧、回路構成も関係します。

過電圧カテゴリ、定格電圧、汚損度

三つの項目は異なる現象を表しますが、混同されがちです。

例えば、汚染された環境で230 Vに接続するCAT III機器では、同じ公称電圧でも清浄で保護された筐体内のCAT I回路より、はるかに厳しい絶縁設計が必要になる場合があります。

高度も重要です。高度が上がると空気は電離しやすくなり、より大きい空間距離が必要になることがあります。補正方法と試験条件は適用規格で定められます。

計測器の選定では何を意味するか

マルチメーター、クランプメーター、プローブのカテゴリ表示は特に重要です。必ず記載された最大電圧と一緒に読みます。「CAT III 600 V」と「CAT III 1,000 V」は同じ用途を許可するものではありません。

測定前に：

1. コンセント、配電盤、引込口、絶縁された二次回路など、設備内の測定点を特定します。
2. 対象電圧について、測定点以上のカテゴリを持つ計測器を選びます。
3. リード、プローブ、クランプ、ヒューズの定格が適合することを確認します。最も低い定格の付属品が全体の上限です。
4. 使用前に絶縁、指ガード、プローブ先端、リードを点検します。
5. 地域の規則とリスク評価で求められる測定手順と保護具に従います。

コンセントまたは電子回路専用の計測器で、配電盤や引込口を測定しないでください。カテゴリが不適切だと、筐体、ヒューズ、リードが封じ込められないアーク、飛散物、故障エネルギーに作業者がさらされます。

電子機器設計では何を意味するか

カテゴリは製品構成を決める段階で選び、PCB配線後に付け足すものではありません。

• 設備内での実際の接続点と、サージを持ち込む可能性のあるケーブルを特定します。
• アイソレータ、変圧器、コネクタ、PCBの離隔距離を選ぶ前に適用製品規格を確認します。
• サージ保護を協調させます。ヒューズ、MOV、スパークギャップ、TVS、フィルタは、エネルギー、残留電圧、故障時の動作に合わせて選びます。
• 規格が定める空間距離、沿面距離、スロット、PCB材料、高度に関する条件を確認します。
• 製品全体を評価します。絶縁、筐体、コネクタ、試験が適合しなければ、TVSだけでCAT II回路をCAT IIIに変えられません。

保護部品はサージを制限しますが、残留電圧があり、吸収できるエネルギーにも上限があります。インパルス事象と一時的な過電圧を含む通常の系統条件の両方を確認して選定します。

よくある誤り

簡易チェックリスト

1. 回路が設備内のどこにあるか、保護された回路、コンセント、固定配電、引込口から特定します。
2. 外部ケーブルも考慮してCAT IからCAT IVまでの該当カテゴリを選びます。
3. 正確な定格電圧と環境の汚損度を組み合わせて評価します。
4. 計測器なら本体、プローブ、リード、ヒューズを確認します。
5. 製品ならPCBと筐体を確定する前に安全規格を適用します。
6. 商用電源に関わる設計や作業は、有資格者による確認と試験を受けます。

関連資料

• IECの感電保護クラスI・II・III — 感電保護の方式と過渡サージの厳しさを区別します。
• IP保護等級 — 侵入・接触に対する保護が過電圧カテゴリを決めない理由を確認します。

参考文献

• IEC 60664-1:2020 — 低圧電源系統内の機器の絶縁協調
• IEC 61010-1:2010+AMD1:2016 — 計測、制御、研究室用電気機器の安全要求事項
• Fluke — 測定の安全性：CAT定格