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停電中の送電線(三相交流)に三相短絡接地を行い作業にあたっていたとします。
そこへ誤って送電された場合、三相中一相の送電線に触れて作業をしていた作業員は、対地間で感電するか?しないか?
という問題を職場の先輩より出題されました。

条件設定として
・変圧器2次側Y結線の中性点接地あり
・51、51G等の保護継電器あり
・接地線、変圧器、送電線は焼き切れない

ということを前提に、仲間内と話し合ったり自分なり
に考えてみたところ送電線三相を短絡接地した回線に
たとえ送電されても地絡電流は一切発生しないという
結論に達しました。
ということは、作業員は感電しないという答えになり
ますが、気持ち的に釈然としない部分があって、先
輩にはまだ回答していません。
私の知識だけでは、その場合のベクトル図すら描けず悩みました。
私の考えは、誤りでしょうか?
みなさんどう思われますか?よろしくお願いします。

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A 回答 (6件)

基本的には感電しません。

それは、接触する送電線が接地されているため、その送電線が対地と同電位であるからです。(地絡電流で考えるのではなく、接触する場所の対地電位で考えたほうがわかりやすいと思います)
 しかし、非常に大きな短絡電流(77kV送電線で10kAを超える場合もあります)が流れますので、接地点から離れた場所(電源側)の送電線では、送電線のインピーダンス(オーム)×短絡電流(A)の電圧が生じるため感電することもあります。こうしたことから、接地線は、人が接触する場所の電源側につけることが前提となります。

 また、接地線が短絡電流で溶断してしまうと感電します。その前に保護継電器が動作するように51の整定をしておかなければなりません。通常、送電線の溶断対策として51の動作時間は50mS以下としています。(51にも、瞬時動作形と限時動作形がありますが、溶断対策は瞬時動作形、過負荷は限時動作形が担当します)また、接地線は60sqの太いものを使用して簡単に溶断しないようにしています。

 地絡電流は、お考えのとおり3相電流の総和は0ですから電源側に設置されている51Gは動作しません。したがって、変圧器二次側の接地は考慮する必要はありません。
 厳密に言えば各相電圧のアンバランスにより完全な0Aにはなりませんので、わずかな電流(見かけ上の地絡電流)が流れますが、通常の負荷電流でも変流器(CT)の誤差によりこうしたアンバランスの電流が流れる可能性があることから、51Gの整定はこうしたわずかな地絡電流では動作しない整定としてあります。

 次にベクトルについてですが、電圧は3相短絡のため、健全時の3相ベクトルをそのまま相似的に小さくしたベクトルとなり、接地点に近づくにつれて小さく(0Vに近く)なります。つぎに電流ですが、3相短絡ですから大きな平衡負荷と同様と考えられますので、通常の負荷と同様に各相120度づつずれた正常なベクトルとなります。ただしその大きさは負荷とは比べ物にならないほど大きいものです。 次に電圧と電流の位相ですが、3相短絡時は、電源(発電機)と送電線のインピーダンスでの短絡となります。このインピーダンスをR分とX分に分解して得られる角度が電圧と電流の位相となり、通常の架空送電線であれば、電源(相)電圧に対して60から70度程度の遅れとなります。

 余談ですが、しゃ断器は、位相が0度か180度(1サイクルを360度とした場合)のときに遮断が完了します。したがって、最初の1相が切れてから120度後に次の相が遮断しますので、時系列的には3相地絡→2相地絡→1相地絡→遮断完了となります。よって、2相地絡から1相地絡→遮断完了までの間は地絡電流が流れます。時間的には数mS程度の間にベクトルはめまぐるしく変化しますが、悪影響を与えるようなことは何もありませんので、通常は考慮していません。


 

 
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この回答へのお礼

ご回答お礼申し上げます。
頭の中で情報を整理しきれず、結論をまとめるに至っておりませんでした。
お陰様で自信が持てました。また、ご回答の中から新たに気づかされた点もあり感謝しております。
ura-pochi3さんの余談から、三相不揃いの差が遮断器に比べ大きいラインスイッチでの誤送電の場合も想定して考察してみます。
ありがとうございました。

お礼日時:2005/01/26 13:23

三相短絡器具を用いた接地の場合でも、地絡電流はかならず発生するでしょうか?



三相短絡接地でも零サイクルで継電器は動作する様に設定されていません。
継電器の動作設定は機器の損傷を防止できるサイクルに設定されているので地絡電流は必ず発生します。

三相短絡(50S継電器の動作時間)動作は零サイクルですか。

この回答への補足

返信ありがとうございます。

aaa999さん>地絡電流は必ず発生します

線間で感電をするしないではなく、質問で述べましたように対地間で感電するかしないかのお話です。

主回線を手で握っている状態で体の一部が鉄鋼に触れていると想定してください。

地絡電流とは接地器具より地面を経由して変圧器二次中性点へ帰る電流です。

三相短絡により、現象的に変圧器中性点2次はないものとなります。よって地絡電流は、発生しないと結論を得たのです。

51、50過電流継電器は動作しますが、51G接地継電器は動作しませんよね?50が動作するまでのごくわずかの時間で感電するしないは問題になってこないはずなんです。
私も問題を提議された時点では、aaa999さんと同じことを考えたのですが…三相短絡というのが本来のポイントになります。
基本事項を省略していましたが、短絡接地は作業地点の電源側としています。

50S過電流継電器の動作時限があると言われても、地絡電流が発生するという根拠になりません。

よろしくお願いします。

補足日時:2005/01/30 12:36
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皆さん発言されて居る様に理論上は感電しないとおもいますが、現実には現場接地は零抵抗値では有りません。


送電線は架空地線で並列されていますが零オームでは有りません、又鉄塔自体の合成抵抗も十数オームはあるでしょう。
この事を考慮すれば作業者には何等かの電撃は生じます。
更に誤送電した場合の継電器の動作設定は機器の損傷を防止できるサイクルに設定されているので地絡電流は必ず発生します、故に現場作業員は必ず電撃を受けます。
元電力会社ラインマン(送電)
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
一相のみの接地であれば、接地抵抗や人体の接触抵抗が左右すると思います。
現場サイド(ラインマン)にとって感電の可能性を探り、現場サイドで出来得るより安全な感電防護を考察していました。

>誤送電した場合の継電器の動作設定は機器の損傷を防止できるサイクルに設定されているので地絡電流は必ず発生します

三相短絡器具を用いた接地の場合でも、地絡電流はかならず発生するでしょうか?
ここを知り得てから、人体の接触抵抗や接地抵抗が問題になってくると思うのです。

お礼日時:2005/01/26 22:30

何故感電しない結論になったのかよく分かりませんが、トランスと接地点の間の電線にはIr、Is、Itの短絡電流が流れます。


 ただIr+Is+It=0にはなると思いますが、1相だけみると電圧ドロップ分(短絡点と接触点)で感電します。
 制御電源をいれずに送電すれば、保護回路が働かず、電線が溶けて、火花が飛んで感電と火傷をすると思います。
 しかし、制御電電を入れないと遮断器が投入できませんね。
 此の辺も考慮して、考えたらどうですか。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
作業地点より電源側へ短絡接地をとることを前提としています。漠然と書いた質問にお詫び申し上げます。
ラインマンにおけるフェールセーフを考察しておりました。

お礼日時:2005/01/26 22:53

送電線の電圧、こう長、短絡接地の位置、人体や短絡接地の接地抵抗などによっては問題になるでしょう。



最も送電側に接地がされていれば送電線のインピーダンス+人体の接地抵抗のほうが短絡接地抵抗より大きくなり電流の多くは短絡接地に流れます。(とはいっても短絡接地の接地抵抗地による)

人体の電流=送電電圧/(線路抵抗(R+jωL)+人体の接地抵抗(r))
短絡接地の電流=送電電圧/(線路抵抗+短絡接地の接地抵抗)

夏場で靴の中の足や手に汗をかいていれば接地抵抗は限りなく下がります。機器の外箱に片手を付いていれば人体の接触抵抗はほぼ0オームになります。
短絡接地をつける場所の接地抵抗は1オーム程度でしょう。

50kmの送電線の受端に短絡接地をつけ、送電端で作業をしている場合、線路インピーダンス(ωL)は数オームなので人体にも流れることになります。

51Gが動作し遮断器が開放されるまでの時間は送電され続けるのでその間は電圧が人体にかかり電撃を受けます。
電撃を受けることで心臓停止などの危険性が、また電撃による副次的な災害(腕が硬直して別のものに当たって受傷するとか、墜落するとか)の可能性があります。
(電流は分流してくれるが、電圧は人体に印加されている)
51G等の不動作があれば上位が飛ぶまで送電が継続されます。

短絡接地をしただけでは安全な作業方法とはいえません。遮断器を引き出したうえでキュービクルをを施錠し、遮断器の操作電源を切り、投入スイッチに作業中の札をつけて施錠するなど操作を禁止するなど何重ものリスク回避策が必要です。さらに労働安全衛生法では作業者自身に高圧電気取り扱いの特別教育を、電気事業法では主任技術者による作業の計画と安全確保のための指示を要求しています。

短絡接地はあくまでも残留電荷を放電したり、平行している送電線等からの誘導電荷を放電する目的でおこなうものです。

これだけ対策したとしても架空送電線の場合では
・落雷(直撃、誘導)
・平行している送電線の短絡事故による誘導電流
・降雪時の雪による充電
・中波放送送信所近くではラジオ電波の誘導
などが発生し感電の危険性があります。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
残留電荷や誘導電位を放電することだけを目的とした場合、作業個所が三相中一相だけの場合においては、接地は1相だけでもいいということになりますよね?
他の相に触れる心配がなくてもNo.4の方の回答を理由に三相短絡接地は現場サイドにとって必要不可欠だと思うのですが…
また三相短絡接地の場合、51Gはかぎりなく動作しないとみるべきではないでしょうか?
三相短絡接地の場合、対地間での感電の可能性は低いとみるべきですよね?

お礼日時:2005/01/26 14:36

>送電線三相を短絡接地した回線にたとえ送電されても地絡電流は一切発生しないという


結論に達しました。

 *(作業用)三相短絡接地と作業員の電源からの位置関係を考え、
   過渡現象としての事故電流経路を考慮すると、作業員の位置によっては
   瞬時には「感電としての充電」がされるかもしれませんね、
    ただ、感電と感知できる電流が人体に流れるかは
   インピーダンスで考えてみて下さい。
  
 **作業接地を掛けているラインに強制送電すると、
  変圧器容量(短絡容量)によっては、
  接地短絡箇所の接地線が爆発的に飛び散ったりして
  接地短絡箇所の作業員の「被災(アークで火傷)」や設備が破損した例を、
  体験談を聞いたり、写真を見せられていますので、
  誤送電されないよう、自らは誤送電操作をしないよう、
  気をつけましょう。
  
  
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

まずは、電源側への短絡接地が肝心ですね。

実際問題としては、電路の一番弱い個所が溶断し、感電の確立が高まると思っています。

お礼日時:2005/01/26 23:16

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Aベストアンサー

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いつも質問ばかりしていては、皆さんに申し訳ないので、微力ながら知っている範囲でお答えします。
ご参考にして頂ければ幸いです。

定格電流は、その遮断器に連続的に電流が流れ続けた時の動作の限界値を表していると思います。
限界値である定格電流値になった場合の動作は、日本の規格(JISなど)では、不動作の状態を維持する最大値を表しています。
しかし、諸外国では、動作する値を表す場合も多いようです。(例えば、アメリカ製など)
具体的に言うと、日本製の225AF/225ATの遮断器に225Aの電流を流したとしても遮断器はOFF動作しません。
しかし、アメリカ製の250AF/225AT(フレームという概念についての説明は、割愛します)の遮断器に225Aの電流を流すと遮断器はOFF動作を起こします。
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この定格電流値以下で遮断器を利用している限り、遮断器の開閉操作を行ったとしてもメーカーが保証する回数まで(一般に数千回~数十万回)は、操作が可能である値という意味もあります。

一方、遮断容量は、その遮断器が、流れている電流を遮断できる最大の容量を表していると思います。
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同じ型の遮断器を異なる電圧で使用する場合など勘違いし易いので、注意が必要です。また、動作時間が変更できる機能がある場合も遮断できる電流値は変わってきますので注意のほど。
電流を遮断すると言うことは、アーク電流によるエネルギー放出(一般的に、熱、音、光の形で放出される)を、遮断器構部分で絶えうる必要があります。
定格以上の容量を遮断しようとすると熱により接点が溶着したり、溶断してしまうことがあるようです。

最後に、遮断容量の大きいものの方が良いのかどうかと言う点については、必要な遮断容量が確保されていらば、最小値でかまわないと思います。
皆さんもご指摘している通り、遮断容量が大きくなると、値段、寸法、納期(受注生産品になったり)が大きく(高く、長く)なります。
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さらに、定格電流を超える電流値を、遮断した場合は、メーカーの保証動作回数までの動作が保証されるわけではありません。
短絡電流の遮断については、動作特性をよく調べて使用してください。経済性を無視すれば、一度短絡電流を遮断した遮断器は、交換すべきだという人もいます。

以上、だらだらと述べましたが、少しでも参考になればと思います。

こんにちわ!
いつも質問ばかりしていては、皆さんに申し訳ないので、微力ながら知っている範囲でお答えします。
ご参考にして頂ければ幸いです。

定格電流は、その遮断器に連続的に電流が流れ続けた時の動作の限界値を表していると思います。
限界値である定格電流値になった場合の動作は、日本の規格(JISなど)では、不動作の状態を維持する最大値を表しています。
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Aベストアンサー

 今、私の手元にあるテキストには、
*検電及び短絡接地
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 それから、停電が周知であっても遮断器より先に断路器を開いてはいけません(インターロックで出来ないようになっている設備もありましょうし)。断路器よりも遮断器が先。これをクセにして下さい。普段から気をつけないと何かの時に事故の要因ともなります。
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Aベストアンサー

6kV/200Vの変圧器の低圧側の接地方法は3種類に大別されます。
接地の目的は高低圧の混触が起こった場合低圧側の対地電圧抑制のためです。(B種接地と呼びます)
○中性点接地
変圧器の2次側コイルをスター結線とし、中性点を接地します。
あまり用いられないと思いますが対地電圧を下げる等の目的で使用されることがあります。
対地電圧は三相とも115Vとなります。(200/√3)
○一線接地
変圧器の2次側コイルをΔ結線とし、三相のうち一線を接地します。
一般的な三相変圧器の2次側がΔ結線となっておりビルや工場の三相200Vでよく使用されてい
ます。
対地電圧は一相のみが0V、残り2相は200Vとなります。
○V結線の電灯側中線接地(三相4線式灯動共用方式)
これは単相変圧器を2台をV結線にして1台の中間点を接地する方法です。
2台の変圧器をV結線で接続し単相100/200V、三相200Vを同時に供給する方法です。
1台の変圧器の中間点で接地を取ります。需要変動への取替え対応や電柱上の限られたスペースへ
の対応等が容易なことから電力会社の配電設備で最も多く採用されています。
対地電圧は一相のみ173V残り2相は100Vとなります。(√3/2×200V)

おそらくyasutamaさんが計ったのは上記の173Vかと思います。
電力会社からの配電電圧は三相200Vでは202V±20Vの範囲になっていますので、仮に
208Vとなっていれば3線のうち1本の対地電圧は約180Vとなります。

6kV/200Vの変圧器の低圧側の接地方法は3種類に大別されます。
接地の目的は高低圧の混触が起こった場合低圧側の対地電圧抑制のためです。(B種接地と呼びます)
○中性点接地
変圧器の2次側コイルをスター結線とし、中性点を接地します。
あまり用いられないと思いますが対地電圧を下げる等の目的で使用されることがあります。
対地電圧は三相とも115Vとなります。(200/√3)
○一線接地
変圧器の2次側コイルをΔ結線とし、三相のうち一線を接地します。
一般的な三相変圧器の2次側がΔ...続きを読む

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R相、S相、T相の中でS相を接地してもR-S間、S-T間、T-R間の電圧は
それぞれ200Vとなるということは別の方の投稿などにも書かれていた
のですが、R-S間、S-T間、T-R間電圧それぞれの位相差はどのような
関係にあるのでしょうか?私の考えでは、それぞれ120°ずれている、
という風にはならないような気がするのですがこれは誤りでしょうか?
仮に私の考えが正しいとしたとき、この位相のずれが動かそうとする
機器に影響を与えることはないのでしょうか?
質問が的外れでしたらその辺りのご指摘も合わせてお願いします。

Aベストアンサー

No.2です。

「R-S間電圧の時間変化=R相の時間変化」ではありません。
「S-T間電圧の 〃  =T相の時間変化」でもありません。
R相、T相の電圧は「仮想中点(仮想接地点)」に対して定義されたものであり、S相を接地した場合は「仮想中点(仮想接地点)」の電位が0Vと考えられなくなるだけです。この場合、「S相の接地=S相は変化しない(電圧0V)」を意味しません。三相交流で定義されたS相の「交流電圧」はもとのままです。

各相の電位だけを考えていたのでは混乱してしまうので、教科書にも説明があるように、ベクトル図(フェーザ図)を使って、直感的に把握する工夫がなされているのです。

原点を起点に振幅が同じで位相差が120度ある3つのベクトル(フェーザ)をR,S,Tとすれば、(R-S),(T-R),(S-T)を表すベクトルは正三角形を形作っています。各相の間の電圧(電位差)はこれで決まりましたから、後は電位の基準点(接地点/0V)を決めればよいのですが、理論的には、原点(仮想中点)を0Vとするか、正三角形のどこかの頂点を0Vとするかの自由度が残されています。

この正三角形のベクトル図(フェーザ図)を眺めれば、どの点が電位の基準点(0V)に選ばれようと、(R-S),(T-R),(S-T)を表すベクトルはお互いに120度の位相差を保っていることが分かります。(もちろん、R,S,Tを表すベクトルも120度の位相差を保っています。)

電位と電位差(電圧)の概念を混同していませんか?電位0V(接地)と電圧0Vはまったく違う概念です。この点で、「S相の接地=s相の電圧0V」との勘違いが生じていると思います。

No.2です。

「R-S間電圧の時間変化=R相の時間変化」ではありません。
「S-T間電圧の 〃  =T相の時間変化」でもありません。
R相、T相の電圧は「仮想中点(仮想接地点)」に対して定義されたものであり、S相を接地した場合は「仮想中点(仮想接地点)」の電位が0Vと考えられなくなるだけです。この場合、「S相の接地=S相は変化しない(電圧0V)」を意味しません。三相交流で定義されたS相の「交流電圧」はもとのままです。

各相の電位だけを考えていたのでは混乱してしまうので、教科書にも説明がある...続きを読む

Q漏電遮断機とZCTの違いについて教えて下さい。

電気見習いです。
宜しくお願いします

Aベストアンサー

ZCTはCT(変流器)の一種です、零相変流器(Zero-phase Current Transformer)この頭文字でZCTです。
三相に対して一括して取り付け、どこか一線で地絡(漏電)が起きると三相のバランスが崩れ、その差が二次側電流として出てきます。
その電流で二次側に接続された地絡継電器が動作し遮断器をトリップします。

低圧の場合は機器を小さくできるため、配線用遮断器にZCTと継電器を組み込んで一体としたのが漏電遮断器です。
良い説明が無かったのですが、上から5番の「構造と動作」を開いてくださいPDFファイルです。
http://www.toshiba-tips.co.jp/common/html/tsel/shadan/shadandocu.htm
わかりづらいですが配線用遮断器に漏電検出装置を付けた物が漏電遮断器です。

高圧の場合は機器が大きくなるのでZCT・地絡継電器・遮断器の組み合わせで構成します。
低圧の場合でもZCT・地絡継電器(漏電リレー)の組み合わせで使うこともあります。

ここは三菱さんですが、クリックしていけば製品説明が出てきますので、とりあえず「どんな物?」というのを掴むには便利かも。
http://www.mitsubishielectric.co.jp/haisei/01sei/01sei_syou/index_sei_syou_kessen.htm

CT・ZCT・VT・EVTは総称して「計器用変成器」と呼びます。

ZCTはCT(変流器)の一種です、零相変流器(Zero-phase Current Transformer)この頭文字でZCTです。
三相に対して一括して取り付け、どこか一線で地絡(漏電)が起きると三相のバランスが崩れ、その差が二次側電流として出てきます。
その電流で二次側に接続された地絡継電器が動作し遮断器をトリップします。

低圧の場合は機器を小さくできるため、配線用遮断器にZCTと継電器を組み込んで一体としたのが漏電遮断器です。
良い説明が無かったのですが、上から5番の「構造と動作」を開いてくださいPDFファ...続きを読む

Q変圧器の二次側を接地するのはなぜ?

シロートの質問で申し訳ありません(ノ_・。)

変圧器(トランス)の出口側(二次側)はアースをしますよね?
B種接地というんでしょうか。

あれが、なんで必要なんだか良くわかりません。
素人的考え方だと、そんな電気が流れてる部分を地面につないじゃったら、
電気が地面にだだ漏れして危ないんじゃないか!?
とか思っちゃうのですが???

初心者向け電気のしくみ、的な本を読むと、
「接地側を対地電圧(0V)」にして、線間電圧を100Vまたは200Vにする、みたいな事が書いてあるのですが
じゃあ3線あるうちの1本は電圧ゼロだから触っても大丈夫なのか?
いやいや電線は普通交流なんだから、電圧は上がったり下がったりしているんだろう・・・
そしたら対地電圧0Vってなによ???

・・・みたいな感じで、すっかり沼にはまってしまっております。
詳しい方、どうか中学生に教えるような感じでわかりやすく解説してください(´・ω・`)

Aベストアンサー

#1お礼欄に関して、

通常の屋内配線では、
常時電線に対地100または200Vがかかっていることによる危険性
トラブルがおきたときに電線が対地6600Vになる危険性
どちらを避けますか?(どちらの方が対策が楽ですか?)という話になるかと思います。

一部特殊なところでは、一次二次の接触がおきないように十分な配慮をしたうえで、対地100Vによる感電(だけじゃなかったかも)を防止するために二次側を浮かしている、というところもあると聞いたことがあります。(医療関連だったかな。)

三相の電圧
Y接続についてみると、たとえば三相200Vだと、中性点に対して、
Vu=115sin(wt),Vv=115sin(wt-2π/3),Vw=115sin(wt-4π/3)の電圧になってます。
ここで、v相を接地すると、中性点の対地電位が-Vv=-115sin(wt-2π/3)になり、
u相はVu-Vv=200sin(wt+π/6),w相はVw-Vv=200sin(wt+π/2) と(位相と大きさは変わるけど)三相電圧(のうちの二つ)になります。

#1お礼欄に関して、

通常の屋内配線では、
常時電線に対地100または200Vがかかっていることによる危険性
トラブルがおきたときに電線が対地6600Vになる危険性
どちらを避けますか?(どちらの方が対策が楽ですか?)という話になるかと思います。

一部特殊なところでは、一次二次の接触がおきないように十分な配慮をしたうえで、対地100Vによる感電(だけじゃなかったかも)を防止するために二次側を浮かしている、というところもあると聞いたことがあります。(医療関連だったかな。)

三相の電...続きを読む


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