【単線結線図の見方⑦】保護継電器 ― 51・51G・67の器具番号で読み、下位ほど速く上位ほど遅い保護協調の順番を知る
家で電子レンジとドライヤーを同時に使ってブレーカーが落ちても、落ちるのはその部屋の分岐ブレーカーで、家じゅうが真っ暗になることはあまりありません。事故に近いところから順に切れるよう、はじめから順番が決められているからです。キュービクルでこの順番を決め、「今、切れ」と判断しているのが保護継電器です。第7回は、単線結線図に「51」「67」と番号で描かれる継電器の読み方です。
結論
保護継電器は切れと判断する役で、切るのは遮断器です。図面では器具番号（51・51G・67・27・59）で描かれ、下位ほど速く、上位ほど遅く動くよう整定して、事故に近いところだけを切ります。
- 保護は検出（変成器）→判断（継電器）→実行（遮断器）の3段
- 51はOCR、51GはGR、67はDGR、27はUVR、59はOVR
- OCRは限時要素と瞬時要素の2つで動く
- 上下で0.3秒ほどの時限差をつける
継電器は「審判」、切るのは遮断器
サッカーの審判は、反則を見て笛を吹きますが、自分でボールを止めるわけではありません。保護継電器も同じで、事故を見て「切れ」と合図を出す役です。実際に電気を切るのは遮断器（VCB）です。
| 段 | 受け持つ機器 | していること |
|---|---|---|
| 検出 | CT・ZCT・VT・ZPD | 事故の電流や電圧を、測れる大きさに落とす |
| 判断 | 保護継電器（51・67・27など） | 整定値と比べて「切れ」と決める |
| 実行 | 引外しコイル52T → 遮断器52（VCB） | 実際に回路を開く |
- 継電器は判断役
- 切るのは遮断器
- 3段がそろって守れる
器具番号で読む ― 51・51G・67・27・59
継電器は、図面では名前ではなく器具番号（JEM 1090）で描かれることがほとんどです。まずは次の5つを覚えれば、受電設備の図面は読めます。
| 器具番号 | 略号 | 名前 | 見ているもの |
|---|---|---|---|
| 51 | OCR | 過電流継電器 | 負荷電流が整定値をこえたか |
| 51G | GR | 地絡継電器 | 零相電流I0の大きさ（向きは見ない） |
| 67 | DGR | 方向性地絡継電器 | I0とV0の関係から、地絡が構内か構外か |
| 27 | UVR | 不足電圧継電器 | 停電や電圧の低下（発電機の始動の合図にも） |
| 59 | OVR | 過電圧継電器 | 電圧の上がりすぎ（系統連系の保護に多い） |
GRは地絡の大きさだけを見るので、構内の高圧ケーブルが長いと、構外の地絡でも動いてしまうことがあります（もらい事故）。DGRは向きまで見るので、構内の地絡のときだけ切ります。引込のPASに付くDGRは第2回で扱っています。
- 51はOCR
- 51GはGR、67はDGR
- 27はUVR、59はOVR
OCRは「待つ要素」と「すぐ切る要素」の2つ
OCR（51）は、2つの要素を持っています。電流が大きいほど早く動く限時要素と、とても大きな電流ならすぐ動く瞬時要素です。
| 整定するもの | 意味 |
|---|---|
| 電流タップ（整定電流） | 何Aから過電流とみなすか。CTの二次側の値（例 4A）で設定する |
| 時間レバー | 限時要素の曲線を上下に動かすつまみ。大きいほど遅く動く |
| 瞬時要素 | 近くで短絡したとき、待たずに切る電流。変圧器の励磁突入電流では動かない値にする |
- タップで何Aからを決める
- レバーで時間を調整
- 瞬時は近くの短絡用
保護協調 ― 下位ほど速く、上位ほど遅く
ビルの2階で事故が起きたとき、受電のVCBが先に切れてしまうと全館停電です。そうならないよう、事故にいちばん近い遮断器が先に動くように、上下の動く時間をずらしておきます。これが保護協調です。
| 遮断器 | 動作時間の例 | 役目 |
|---|---|---|
| 分岐MCCB | 0.02秒 | 事故の回路だけを切る |
| 幹線ACB | 0.3秒 | 分岐が切れなかったときの予備 |
| 受電VCB（51） | 0.6秒 | 構内全体の最後のとりで |
| 電力会社の変電所 | 1.0秒 | 構内で止まらなかったときに配電線を切る |
上位と下位の時間差（時限差）は、0.3秒ほどが目安です。確かめるには、時間と電流の関係を対数目盛で重ねた保護協調図を使います。構内の事故で変電所まで動かしてしまうと、近所まで停電させる波及事故になります。
- 事故に近い所から切る
- 時限差は約0.3秒
- 電力会社より先に止める
間違えやすいところ
よくある読み違い
- 継電器が電気を切ると思う：継電器は判断するだけで、切るのは遮断器です。
- 継電器が動けば必ず切れると思う：引外しコイル52Tまでの回路と制御電源が生きていないと切れません。
- 整定値を1台ずつ決める：保護は系統全体で1つの設計です。上から下まで1枚の協調図で確かめます。
- 速く切れるほど安全と思う：上位までみな速いと、分岐の事故で全館が止まります。
- GRとDGRを同じものと読む：番号（51Gと67）とZPDのあるなしで見分けます。
次回は、6,600Vを使える電圧に下げる変圧器バンクの読み方です。全体の流れは第1回で見ています。
- 継電器は判断だけ
- 52Tと制御電源も確かめる
- 協調は系統全体で
よくある質問
保護継電器とは何ですか？
事故の電流や電圧の変化を見て、「遮断器を切れ」と判断する機器です。自分で電気を切るわけではありません。変成器が検出し、継電器が判断し、遮断器が実行する、という3段で受電設備を守ります。
図面の「51」「67」は何の番号ですか？
JEM 1090で決められた器具番号です。51は過電流継電器（OCR）、51Gは地絡継電器（GR）、67は方向性地絡継電器（DGR）、27は不足電圧継電器（UVR）、59は過電圧継電器（OVR）です。単線結線図では、四角や丸の中にこの番号だけが書かれることがよくあります。
GRとDGRはどう違いますか？
GRは零相電流の大きさだけを見て動きます。DGRは零相電流と零相電圧の関係から、地絡が構内か構外かを見分け、構内のときだけ動きます。ZPDがあればDGR、なければGRと見分けられます。
OCRの限時要素と瞬時要素とは何ですか？
限時要素は、電流が大きいほど早く動く特性で、過負荷や遠くの短絡を受け持ちます。瞬時要素は、とても大きな電流が流れたときに待たずにすぐ動く要素で、近くの短絡を素早く切ります。
保護協調とは何ですか？
事故の場所にいちばん近い遮断器だけを動かして、停電の範囲を小さくする考え方です。下位（負荷側）ほど速く、上位（電源側）ほど遅く動くように整定し、上下で0.3秒ほどの時間差をつけます。
継電器が動けば必ず遮断器は切れますか？
切れるとはかぎりません。継電器は接点を閉じるだけで、そこから引外しコイル（52T）までの回路と制御電源が生きていて初めて遮断器が開きます。竣工時や定期点検で動作試験をするのは、このつながりを確かめるためです。
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