受変電の設計|限流ヒューズ付高圧交流負荷開閉器(LBS)の基礎と選定ポイントについて詳しく解説
ハリタこの3つ、すぐ答えられますか
- 限流ヒューズを定格電流だけで選んではいけないのは、なぜか
- LBSの定格電流は、負荷電流に対してどのくらいの余裕を見込むか
- 絶縁バリアの設置が義務づけられるのは、どの受電方式のときか
高圧受電設備に使われるLBSとは?
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 名称 | Load-break Switch(LBS) |
| 主な役割 | 通電状態での負荷開閉操作+短絡時の限流保護 |
| 使用場所 | 高圧受電設備 |
🔥 限流ヒューズの選定ポイントとは?|突入電流への配慮が重要!
電気設備の保護に使われる限流ヒューズ。特に負荷開閉器(LBSなど)に挿入される限流ヒューズの選定は、単に定格電流に合わせればよいというものではありません。
実は、機器の始動時や投入時に流れる大きな突入電流をしっかり考慮しないと、ヒューズが誤って溶断してしまうリスクがあります。
ペン太- 限流ヒューズは、定格電流に合わせるだけでは選べない
- 機器の始動時や投入時に流れる突入電流を考慮する
- 考慮しないと、正常な運転開始時に誤って溶断するおそれがある
💡 限流ヒューズ選定で考慮すべき3つの突入電流
限流ヒューズを選ぶときに、特に注意が必要な電流の種類は以下の3つです。
これらを考慮せずに選んだヒューズは、正常な運転開始時に誤って切れる可能性があり、トラブルの原因になります。
| LBSの種類 | 想定している負荷 | 選定で効いてくるところ |
|---|---|---|
| 一般用 | 通常の負荷回路 | 定格電流に10〜20%の余裕を見込む |
| 変圧器用 | 変圧器の一次側 | 磁励突入電流(定格の10〜15倍)に耐えること |
| 電動機用 | 高圧電動機 | 始動電流(6〜8倍以上)に耐えること |
| コンデンサ用 | 進相コンデンサ | 鋭い波形の突入電流に耐えること |
- 変圧器の磁励突入電流は、定格電流の10〜15倍にもなる
- 電動機の始動電流は、始動方式によっては6〜8倍以上
- コンデンサの突入電流は位相ずれが大きく、波形が鋭い
✅ 限流ヒューズの選定チェックリスト
☑️ 保護対象機器の種類(変圧器/モーター/コンデンサ)
☑️ 突入電流の波形と倍率
☑️ 通常運転時の定格電流
☑️ ヒューズの瞬時特性・溶断時間特性
☑️ 過電流保護としての協調関係(LBS・遮断器との整合)
🎯ここまでのまとめ
限流ヒューズの選定は、以下のように突入電流を見越した保護設計が重要です。
| 機器 | 注意する電流 |
|---|---|
| 変圧器 | 磁励突入電流 |
| 電動機 | 始動電流 |
| コンデンサ | 突入電流 |
- 変圧器の磁励突入電流
- 電動機の始動電流
- コンデンサの突入電流
✏️ ポイント:
定格電流の1.1~1.3倍程度の負荷電流まで見込み、10~20%程度の余裕を持たせる
一般定格電流以外に、【変圧器用】【電動機用】【コンデンサ用】の種類がある
- LBSの定格電流は、負荷電流の1.1〜1.3倍程度を見込む
- 10〜20%程度の余裕を持たせるのが目安
- 一般用のほかに、変圧器用・電動機用・コンデンサ用がある
- 用途に合わないものを選ぶと、誤動作や焼損のリスクがある
✅ 特徴・開閉操作
LBS本体にはヒューズが挿入されており、短絡事故時に保護
通電中の開閉が可能(短絡遮断機能は限流ヒューズ頼り)
通常の開閉操作はトリップレバーを使う
✅ アーク消弧(アーク消し)
開放時に発生するアークは、アークシュートの冷却効果で消弧
細部形状と冷却設計で安全にアークを処理する
✅ ストライカの役割
短絡や過負荷時に限流ヒューズが溶断すると、内部のストライカ(ばね付ピン)が飛び出す
この力を使ってLBS本体を強制開放(トリップ)!
📘ストライカの動きでトリップレバーが作動する仕組み。
- 開放時のアークは、アークシュートの冷却効果で消弧する
- ヒューズが溶断すると、内部のストライカ(ばね付ピン)が飛び出す
- その力でトリップレバーが作動し、LBS本体が強制開放される
✅ 絶縁バリア
-
LBSに取り付けられる樹脂製の絶縁板
-
相間の短絡防止やアーク防護のため必須
📘→ 全面カバー型または三相個別バリア型に分かれる
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 目的 | – アーク(電弧)の保護 – 小動物侵入による相間短絡防止 |
| 対象 | 限流ヒューズ付高圧交流負荷開閉器(LBS)の相間 |
| 材質 | 絶縁体(樹脂製パネルなど) |
✅ 絶縁バリアの設置が義務づけられるケース
-
高圧受電設備でPF・S方式を採用する場合
-
特に受電LBSに対しては必須!
→ 電気設備技術基準やJIS規格(JIS C4620:2023)でも明記されています。
✅ JIS C4620:2023の具体規定
| 条文・条件 | 内容 |
|---|---|
| PF・S方式の主遮断装置を使用する場合 | LBS部に絶縁バリアを設置することが義務 |
| 高圧充電露出部がある場合 | – 全面に透明な隔壁を設置 – 赤字で危険表示 – 相間および側面に絶縁バリアを追加 |
- PF・S方式の主遮断装置を使う場合、LBS部への絶縁バリア設置が義務
- 高圧充電露出部があるときは、全面に透明な隔壁を設け、赤字で危険表示する
- あわせて相間および側面に絶縁バリアを追加する
✅ まとめ:絶縁バリアの役割はここ!
| ポイント | 内容 |
|---|---|
| アーク防護 | アークショート時の飛び火防止 |
| 小動物侵入防止 | ネズミ、ヘビ、カエルなどによる短絡事故を防止 |
| 人身災害防止 | 誤って接触しないように物理的遮断 |
| 取り違えやすいところ | 正しくは |
|---|---|
| ヒューズは定格電流に合わせて選べばよい | 突入電流を見込まないと、正常な投入時に誤溶断する |
| 大きめを選んでおけば安心 | 大きすぎると保護が働かない。用途別に適正設計する |
| LBSはどれも同じで用途は関係ない | 一般用・変圧器用・電動機用・コンデンサ用がある |
| 短絡電流もLBS本体が遮断してくれる | 短絡遮断は限流ヒューズが担う |
| 絶縁バリアは付けなくてもよい部材 | PF・S方式では設置が義務づけられている |
よくある質問(FAQ)
Q. LBSとは何ですか?
A. Load-break Switch(限流ヒューズ付高圧交流負荷開閉器)の略で、高圧受電設備で通電状態のまま負荷を開閉でき、短絡事故時には内蔵の限流ヒューズで被害を最小限に抑える開閉器です。
Q. 限流ヒューズを定格電流だけで選んではいけないのはなぜですか?
A. 変圧器の磁励突入電流(定格電流の10〜15倍)、電動機の始動電流(6〜8倍以上)、コンデンサの突入電流などを考慮しないと、正常な投入時にヒューズが誤って溶断するリスクがあるためです。
Q. LBSの定格電流はどのように選定しますか?
A. 負荷電流に対して定格電流の1.1〜1.3倍(10〜20%程度の余裕)を見込みます。用途別に一般用・変圧器用・電動機用・コンデンサ用があり、用途に合ったものを選びます。
Q. 絶縁バリアはどんな場合に必須ですか?
A. PF・S方式の主遮断装置を使用する場合、JIS C4620:2023等で受電LBS部への絶縁バリア設置が義務付けられています。アーク防護や小動物侵入による相間短絡の防止が目的です。
✅ まとめ:LBS選定と使用上のポイント
| 項目 | ポイント |
|---|---|
| 定格電流の選定 | 負荷電流+10~20%の余裕を持たせる |
| ヒューズ選定 | 突入電流・起動電流を考慮(特に変圧器・電動機用途) |
| 安全開閉機構 | ストライカ+アークシュートによる保護付き |
| 絶縁対策 | 絶縁バリアを必ず装着(高圧配線間ショート防止) |
ペン太
ハリタLBSの選定でつまずくのは、たいてい「定格電流だけを見た」ときです。負荷電流に余裕を持たせ、そのうえで突入電流に耐える用途別の種類を選ぶ、という二段構えで考えます。
| 確認する順番 | 見るところ | 決まること |
|---|---|---|
| Step1 | 保護対象の機器 | 変圧器用・電動機用・コンデンサ用のどれを選ぶか |
| Step2 | 通常運転時の負荷電流 | LBSの定格電流(1.1〜1.3倍の余裕) |
| Step3 | 突入電流の倍率と波形 | 誤溶断しないヒューズ特性 |
| Step4 | LBS・遮断器との保護協調 | 過電流保護としての整合 |
| Step5 | 受電方式 | PF・S方式なら絶縁バリアの設置 |
数値でおさえておくところ
- LBSの定格電流:負荷電流の1.1〜1.3倍(10〜20%の余裕)
- 変圧器の磁励突入電流:定格電流の10〜15倍
- 電動機の始動電流:始動方式によっては6〜8倍以上
- 絶縁バリアの根拠:JIS C4620:2023
LBSは開閉器でありながら、短絡保護は内蔵の限流ヒューズが担うという分担になっています。この役割の切り分けを押さえておくと、選定でも点検でも判断がぶれません。
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