受変電設備の設計｜高圧交流遮断器『CB』の使用用途と選定方法について詳しく解説

キュービクルのいちばん入口にいる高圧交流遮断器（CB）。ふだんはスイッチのように見えますが、本当の出番は事故のときです。短絡が起きると、ふだんの何十倍もの電流が一気に流れ込みます。それを継電器が見つけ、CBが一瞬で断ち切る。だから選ぶときは「その大電流を本当に切れるか」がいちばん大事になります。この記事では、CBの役目をダムの水門のたとえでつかみ、決める4つの定格（電圧・電流・遮断電流・短時間耐電流）を、動く図と計算例で順に確かめます。

CBの役目 ― 主役は「開け閉め」ではなく「遮断」

CBの用途は、次の2つです。

• 過負荷電流や短絡電流を遮断する（主な役目）
• 負荷電流を開閉する（ふだんの入り切り。できるが、こちらはおまけ）

CB自体は、事故を見つけるセンサーを持っていません。変流器（CT）で電流を取り出し、過電流継電器（OCR）や地絡継電器（GR）が異常を判断して、CBに「切れ」と指令を出します。継電器が目、CBが手、という分担です。

主遮断装置にCBを使う受電設備をCB形といいます。キュービクル（JIS C 4620）では、PF・S形は受電設備容量300kVA以下、CB形は4,000kVA以下までと決められていて、300kVAを超えるとCB形になります。いまのCBは、ほとんどが真空の中で電流を切る真空遮断器（VCB）です。

選定で決める「4つの定格」

旧来の説明では「選定の3条件」とまとめることが多いのですが、実際には電圧を合わせたうえで、次の3つを満たします。

• 定格電流が、ふだん流れる最大の負荷電流以上
• 定格遮断電流が、受電点の短絡電流以上
• 定格短時間耐電流が、短絡電流が流れる間それに耐えられる

定格電圧 ― 6.6kV受電なら7.2kV

6.6kVで受電する建物のCBは、定格電圧7.2kVを選びます。7.2kVは、公称電圧6.6kVに1.2／1.1を掛けた値です。

6.6kV × 1.2 ／ 1.1 ＝ 7.2kV

定格電流 ― 負荷電流を求めて、400Aか600Aから選ぶ

ふだんCBに流れる最大の電流（負荷電流）を求め、それ以上の定格電流を選びます。求め方は2通りです。

契約電力がわかっているとき

I ＝ 契約電力〔kW〕 ÷（√3 × 6.6kV × 力率0.9）× 1.5

1.5は、負荷の変動などを見込んだ設計上の余裕（安全係数）です。契約電力500kWなら、

500 ÷（√3 × 6.6 × 0.9）＝ 48.6A　→　48.6 × 1.5 ＝ 72.9A

契約電力がまだ決まっていないとき

変圧器の容量から一次側の電流を出し、全部を足します。全部の変圧器がフルに動いた場合の値になるので、大きめに出ます。

• 三相変圧器：一次電流 ＝ 容量〔kVA〕÷（√3 × 6.6kV）
• 単相変圧器：一次電流 ＝ 容量〔kVA〕÷ 6.6kV

たとえば三相300kVAと単相100kVAなら、300÷(√3×6.6)＝26.2A、100÷6.6＝15.2Aで、合わせて約41.4Aです。

負荷電流は、CTの変流比や継電器の整定を決めるときにも使います。変圧器の容量の決め方は変圧器容量の選定・計算方法で扱っています。

定格遮断電流 ― 受電点の短絡電流以上を選ぶ

CB選びの本番です。受電点で短絡が起きたときに流れる短絡電流を求め、それ以上の定格遮断電流を選びます。短絡電流は、電力会社から聞いた短絡容量から計算します。

短絡電流〔kA〕＝ 短絡容量〔MVA〕÷（√3 × 6.6kV）

• 短絡容量80MVA → 80÷(√3×6.6)＝7.0kA → 定格遮断電流 8kA
• 短絡容量100MVA → 100÷(√3×6.6)＝8.7kA → 8kAでは足りず 12.5kA

定格短時間耐電流は、定格遮断電流と同じ値です。短絡電流が1秒流れても壊れないことが求められます（JIS C 4603）。定格遮断電流を短絡電流以上で選べば、こちらも満たせます。

いまは、受電用のCBに12.5kA（約160MVA）を使うのが一般的になっています。短絡容量の回答が8kAぎりぎりのときや、将来の系統の変化が心配なときは、12.5kAを選んでおくと安心です。

受電点の短絡容量の調べ方

短絡容量は、図面や計算だけでは決められません。引込点のいちばん近い電柱の電柱番号を控えて、管轄の送配電会社に問い合わせます。電柱番号札の見方は、各社のホームページに載っています。

回答がMVAで返ってきたら、何kV基準の値かも確かめてからkAに直します。はじめから短絡電流（kA）で聞くと、取り違えがありません。変電所や発電所が近い計画地は大きくなりがちなので、早めに確認します。

受電点より先（変圧器の二次側の盤など）の短絡電流は、セコサポの短絡電流・遮断容量 計算ツールで、ケーブルと変圧器のインピーダンスを入れて求められます。

選定例 ― 契約電力500kW・短絡容量80MVA

まとめ ― 取り違えやすいところ

この記事を書いた人：ハリタ

電気設備設計の実務者。引込・高圧受変電・幹線・接地を「設計者の視点」で解説しています。プロフィール詳細