【高圧受変電設備の設計マニュアル①】高圧受変電設備とは何か ― 目的と用途をやさしく解説

こんにちは、HARITAの設計室です。今回から、「高圧受変電設備の設計マニュアル」という新しい連載を始めます。

配属されて最初に机の上に置かれた図面が、線と記号がびっしり詰まった1枚の紙だった――。電気設備の仕事を始めた人の多くが、ここでいったんつまずきます。この紙は単線結線図といって、その建物の「設計図の中の設計図」にあたるものです。

第1回のテーマは、記号ではありません。「そもそも、この設備はなんのためにあるのか」。ここを飛ばして記号から覚えると、必ずどこかで行き詰まります。逆に目的さえつかめれば、記号は後からいくらでも付いてきます。

高圧受変電設備ってなに？

ひとことで言えば、電力会社から高い電圧で電気を受け取り、建物の中で使える電圧に変えて配る設備です。ビルの屋上や工場の敷地の隅にある、あの金属の箱＝キュービクルの中身がこれにあたります。

発電所でつくられた電気は、送電線と変電所を何段も経由し、電圧を段階的に下げながら運ばれてきます。その最後の段階で、受け取り方が3つに分かれます。

ここで、電圧の区分だけは正確に覚えてください。実務でも試験でも必ず出てきます。

6.6kV＝6,600Vは、この表で言えば高圧。だから「高圧受電設備」と呼びます。契約電力でいえば、おおむね50kW以上〜2,000kW未満が高圧受電の範囲です。

なぜ、わざわざ「高圧」で受けるのか

「最初から100Vや200Vでもらえば、変圧器なんて要らないのでは？」――新人からよく出る、とてもいい質問です。答えは電流にあります。

三相交流の電力は、P ＝ √3 × V × I × cosθ（P：電力［W］、V：電圧［V］、I：電流［A］、cosθ：力率）で表されます。同じ電力Pを受け取るとき、電圧Vが高ければ電流Iは小さくて済むのです。

たとえば300kWを受け取る場合で比べてみます（力率0.9）。

電圧が33倍になれば、電流は約1/33。電流が小さくなると、次の3つが一気に良くなります。

だから電力会社は高い電圧で送り、需要家は敷地の入口まで高圧のまま引き込んで、建物のできるだけ近くで低圧に落とす。高圧受変電設備は、この「落とす場所」そのものだと考えてください。

高圧受変電設備が担う6つの役割

ここが第1回のいちばん大事なところです。高圧受変電設備は、変圧器だけの設備ではありません。次の6つの役割を果たすために、たくさんの機器が組み合わされています。

役割① 受ける・切り離す

電力会社の配電線から自分の敷地に電気を引き込み、必要なときに安全に切り離せるようにします。ここには「責任分界点」――どこまでが電力会社の持ち物で、どこからがお客さんの持ち物かという境界の考え方があります。

そして、この役割にはもうひとつ大きな目的があります。波及事故の防止です。

役割② 測る

電気は目に見えないので、測らなければ管理できません。測る目的は2つあります。

取引のため――電力会社への支払いの根拠となる電力量の計量（VCT＋電力量計 Wh）。
運転管理のため――いま何A流れているか、電圧は正常か、力率はいくつか。

6,600Vをそのまま計器に入れることはできないので、VT（計器用変圧器）やCT（変流器）で扱える大きさに落としてから測ります。図面上に小さな丸がたくさん並んでいるのは、この計測回路です。

役割③ 守る

高圧受変電設備の機器のうち、実は半分以上が「守るため」の機器です。守る相手は次のとおり。

「なにを守るための機器なのか」という視点で図面を見ると、記号の並びが急に意味を持って見えてきます。

役割④ 変える

6,600Vを、照明やコンセントで使う105V/210Vに変換します（実際に使う電圧が100V/200V、変圧器の定格二次電圧が105V/210Vです）。

変圧器は1台とは限りません。電灯用（単相／照明・コンセント）、動力用（三相／空調機・ポンプ・エレベータ）、非常用（非常照明・消防設備）というように、用途ごとに分けて設置するのが一般的です。理由は、負荷の性質が違うから。動力負荷が起動して電圧が一瞬下がったときに、照明までちらついては困るからです。

役割⑤ 整える

モータなどの負荷が多いと力率が悪くなり、同じ仕事をするのに余計な電流が流れます。電気料金も高くなります。これを改善するのが進相コンデンサ（SC）で、その手前には必ず直列リアクトル（SR）が入ります。図面の右下あたりに、他とは違う形の記号が2つ並んでいたら、まずこれです。

役割⑥ 備える

停電しても止められない設備があります。非常照明、消防用設備、病院の医療機器、サーバなど。そのために非常用発電設備や蓄電池を設け、停電を検出して自動で切り替えます。近年は太陽光発電の系統連系も、この領域に含まれます。

6つの役割は、そのまま単線結線図の並びになっている

ここまで読むと、単線結線図がなぜあの順番で描かれているのかが見えてきます。単線結線図は、電気が流れる順（上から下）に描くのが原則。つまり6つの役割が、上から順に積み上がっているのです。

「図面が読めない」のではなく、「この6ブロックに分ける習慣がなかっただけ」――というケースが本当に多いです。どんなに複雑に見える単線結線図でも、まずこの6つの箱に区切ってください。それだけで、見える景色が変わります。

誰が、なんのためにこの図面を見るのか

単線結線図の「用途」も整理しておきましょう。立場によって、同じ1枚の紙の使い道がまったく違います。

とくに事故が起きたとき、現場でまず開かれるのがこの図面です。「どこを切れば安全に切り離せるか」を数分で判断しなければならない場面で、単線結線図が読めるかどうかが問われます。新人のうちから読む練習をする意味は、ここにあります。

単線結線図は「3本の線を1本で描いた図」

最後に、次回への橋渡しです。高圧の電路は三相3線式なので、本来は電線が3本あります。それを1本の線で代表して描いたのが単線結線図です。

だから実務では、単線結線図のほかに三線結線図（実際の3本を描いた図）や展開接続図（制御回路の動きを描いた図）を使い分けます。この使い分けが第2回のテーマです。

まとめ

よくある質問

次回予告

参考：電気事業法施行規則（電圧の区分）／電気設備の技術基準の解釈／高圧受電設備規程 JEAC 8011-2025（日本電気協会）／内線規程 JEAC 8001／JIS C 4620 キュービクル式高圧受電設備

📖次に読むならこれ【高圧受変電設備の設計マニュアル・資料編】機器別 目的早見表 ― 記号・役割・設置位置・ないとどうなるかを一覧に設計マニュアル