📚 この記事は連載「高圧受変電設備の設計マニュアル」（全14回）の第6回です。前回：第5回 受電部① 計量装置・断路器・避雷器／資料編：機器別 目的早見表
主​遮​断​装​置 ― C​B形​と P​F・S形設​計​マ​ニ​ュ​ア​ル ⑥① 主​遮​断​装​置​は「構​内​の​事​故​を​こ​こ​で​止​め​る」た​め​の​機​器事​故​電​流​を​切​る短​絡​・​地​絡​の​大​電​流​を、決​め​ら​れ​た​時​間​内​に​遮​断​す​る点​検​の​た​め​に​切​る作​業​前​に​構​内​全​体​を無​電​圧​に​す​る保​護​継​電​器​の​手​足​に​な​るO​C​R・D​G​R が「切​れ」と命​じ、実​際​に​切​る​の​が​こ​こ② C​B形 ― V​C​B（真​空​遮​断​器）＋ O​C​R構​成V​C​B ＋ 過​電​流​継​電​器 O​C​R ＋ C​T切​り​方真​空​バ​ル​ブ​内​で​ア​ー​ク​を​引​き​伸​ば​し、電​流​の​ゼ​ロ​点​で​消​弧​す​る再​投​入遮​断​後、そ​の​ま​ま​再​投​入​で​き​る適​用受​電​設​備​容​量 4,000k​V​A 以​下長​所動​作​値​・​時​限​を​自​由​に​設​定​で​き、保​護​協​調​が​組​み​や​す​い短​所機​器​が​大​き​く、価​格​も​高​い③ P​F・S形 ― 高​圧​限​流​ヒ​ュ​ー​ズ P​F ＋ L​B​S構​成高​圧​交​流​負​荷​開​閉​器 L​B​S ＋ P​F切​り​方短​絡​電​流​で​ヒ​ュ​ー​ズ​が​溶​断​し、電​流​の​頭​を​抑​え​て（限​流）切​る再​投​入溶​断​し​た​ら​交​換​が​必​要適​用受​電​設​備​容​量 300k​V​A 以​下長​所小​形​・​安​価。遮​断​速​度​が​速​い短​所1本​だ​け​溶​断​す​る​と​欠​相​運​転​に​な​る（必​ず3本​セ​ッ​ト​で​交​換​す​る）④ ど​ち​ら​を​選​ぶ​か ― 受​電​設​備​容​量​が​目​安（高​圧​受​電​設​備​規​程 J​E​A​C 8011）P​F・S形​が​使​え​るC​B形（V​C​B）0300k​V​A4,000k​V​A※ 300k​V​A を​超​え​た​ら C​B形。4,000k​V​A を​超​え​る​場​合​は​特​別​高​圧​受​電​の​検​討​へ「切​る​力」だ​け​で​な​く「何​度​切​れ​る​か」「切​っ​た​あ​と​戻​せ​る​か」で​選​ぶ。そ​れ​が​主​遮​断​装​置​の​選​定​で​す。
図解まとめ：主遮断装置は「構内の事故をここで止める」機器。CB形（VCB＋OCR）と PF・S形（LBS＋PF）を、受電設備容量で選び分けます。

こんにちは、HARITAの設計室です。第6回は受変電設備の心臓部、主遮断装置です。

キュービクルの構成を左右する最大の分かれ道が、主遮断装置をCB形にするか、PF・S形にするか。ここが決まると、盤の大きさも、保護の考え方も、点検のやり方も、そして値段も変わります。

ペンタ
物件によって、真ん中にVCBがあったりLBSとヒューズだったり…あれって設計者の好みですか？
はりた
好みじゃなくて容量で決まるんだ。まず「受電設備容量がいくつか」。そのうえで、保護をどこまで作り込みたいかで選ぶ。今日はその判断の中身をやろう。
contents
  1. 主遮断装置とは何か
  2. VCBはどうやって電流を切るのか
  3. PFはどうやって切るのか
  4. どちらを選ぶか ― 比較表
  5. 単線結線図では、こう描かれる
  6. 新人がやりがちなミス 3選
  7. まとめ
  8. よくある質問
  9. 次回予告

主遮断装置とは何か

主遮断装置は、受電点で事故電流を切り離す中心機器です。第1回で挙げた6つの役割のうち「守る」の主役にあたります。

構成のしかたは2つ。CB形とPF・S形です。

📐 CB形とPF・S形、単線結線図での見え方
CB形（遮断器形）
　　│
　　╲ DS
　　│
　　◉ VCB　7.2kV 400A
　　│　　　12.5kA
　CT●──［51］OCR
　　│
　　▼ 高圧母線
VCB＋OCRで構成。CTで電流を見て、OCRがVCBに引外し指令を出す。
受電設備容量 4,000kVA以下が目安。
PF・S形（ヒューズ・開閉器形）
　　│
　　▯ PF　7.2kV
　　│　（限流ヒューズ）
　　╱ LBS 7.2kV 200A
　　│　（ストライカ引外し）
　　│
　　▼ 高圧母線
PF＋LBSで構成。ヒューズが溶断して切る。
受電設備容量 300kVA以下が目安。
見分け方：受電の主回路に◉（遮断器）とCT＋51があればCB形。▯（ヒューズ）と╱（開閉器）だけならPF・S形。図面を開いて最初に確認するポイントです。
📖 受電設備容量とは
変圧器・進相コンデンサなど、受電設備に接続される機器容量の合計（kVA）です。契約電力（kW）とは別物なので混同しないでください。
この容量が主遮断装置の形式を決め、キュービクルの仕様（JIS C 4620）にも影響します。
📐 図1　事故発生から遮断完了までの流れ
短​絡​事​故​が​起​き​て​か​ら、主​遮​断​装​置​が​切​る​ま​で① 短​絡​事​故構​内​で​相​間​が短​絡​し​た② C​T が​検​出大​電​流​を​測​れ​る大​き​さ​に​変​換③ O​C​R が​動​作整​定​値​を​超​え​た時​間​で​接​点​を​閉​じ​る④ 引​外​し​コ​イ​ル遮​断​器​へト​リ​ッ​プ​指​令⑤ 接​点​が​開​離真​空​バ​ル​ブ​内​にア​ー​ク​が​発​生⑥ ゼ​ロ​点​で​消​弧電​流​の​自​然​ゼ​ロ​点で​切​れ​る＝遮​断​完​了お​よ​そ​の​時​間​の​目​安0約0.01秒約0.03秒約0.05〜0.1秒継​電​器​の​動​作​時​間ト​リ​ッ​プ〜接​点​開​離ア​ー​ク〜消​弧（電​流​ゼ​ロ​点）遮​断​時​間 ＝ 継​電​器​の​動​作​時​間 ＋ 遮​断​器​の​動​作​時​間図​面​に​書​く「V​C​B 7.2k​V 600A 12.5k​A」の 12.5k​A は、こ​の​遮​断​を​成​立​さ​せ​ら​れ​る​短​絡​電​流​の​上​限（定​格​遮​断​電​流）で​す。系​統​の​短​絡​容​量​が​こ​れ​を​超​え​る​現​場​で​は、遮​断​器​は「切​ろ​う​と​し​て​壊​れ​る」た​め、必​ず​短​絡​電​流​計​算​で​確​認​し​ま​す。
図1：遮断時間は「継電器の動作時間＋遮断器の動作時間」の合計です。図面に書く定格遮断電流（例 12.5kA）は、この遮断を成立させられる短絡電流の上限を表します。

VCBはどうやって電流を切るのか

VCB（真空遮断器）は、接点を真空のバルブ（真空バルブ）の中に置いた遮断器です。接点を開いたときに生じるアークを、真空中で急速に消します。

図面で読む3つの数字
定格電圧 7.2kV…6.6kVの回路に使う機器の定格。常時電圧より少し上に取る
定格電流 400A・600A…連続して流せる電流。受電容量から決める
定格遮断電流 12.5kA・8kA・20kA…切れる事故電流の大きさ。受電点の短絡容量以上でなければならない

3つ目がいちばん重要です。短絡電流より小さい遮断電流の機器を選ぶと、事故のときに遮断器自身が壊れます。
VCBは「自分では判断しない」
VCBは切る力を持っていますが、いつ切るかは自分で決めません。CTが電流を測り、OCR（51）が判断し、引外しコイル（52T）に指令を送って初めて動きます。
つまりCB形は「検出するCT」「判断するOCR」「実行するVCB」の3点セット。1つでも欠けると保護は成立しません。
⚡ 停電中でもVCBを切れるか ― トリップ電源
引外しコイルを動かすには電源が要ります。停電と同時に事故が起きたとき、電源がなければ遮断器を切れません。そのため次のいずれかを備えます。
・直流電源装置（蓄電池）…確実。中〜大規模で採用
・コンデンサトリップ（CTD）…コンデンサに貯めた電荷で引外す。小〜中規模の主流
・変流器引外し（CT引外し）…事故電流そのものをエネルギーに使う
図面上は小さな記載ですが、「停電しても保護が生きているか」を決める重要な選択です。
📐 図2　切り方の違い ― VCBは「ゼロ点を待つ」、PFは「頭を押さえる」
V​C​B ― 電​流​の​ゼ​ロ​点​を​待​っ​て​切​る電​流接​点​開​離ゼ​ロ​点​で​消​弧ア​ー​ク事​故​発​生遮​断​完​了・​電​流​が​自​然​に​ゼ​ロ​に​な​る​瞬​間​を​狙​っ​て​切​る​の​で、　遮​断​に 2〜3 サ​イ​ク​ル（0.03〜0.05秒）か​か​る・​切​っ​た​あ​と​も​真​空​バ​ル​ブ​は​再​使​用​で​き、再​投​入​で​き​るP​F ― 頭​を​押​さ​え​て、半​サ​イ​ク​ル​以​内​に​切​る電​流予​想​短​絡​電​流（ヒ​ュ​ー​ズ​が​無​け​れ​ば）溶​断​開​始遮​断​完​了こ​の​分​を「限​流」し​て​通​さ​な​い事​故​発​生半​サ​イ​ク​ル​以​内・​ピ​ー​ク​電​流​に​達​す​る​前​に​溶​断​す​る​の​で、機​器​や　ケ​ー​ブ​ル​が​受​け​る​電​磁​力​・​発​熱​を​大​き​く​減​ら​せ​る・​溶​断​し​た​ら​交​換​が​必​要。必​ず 3 本​セ​ッ​ト​で​取​り​替​え​る
図2：VCBは電流の自然ゼロ点で消弧するため2〜3サイクルかかりますが、再投入できます。PFはピークに達する前に溶断する（限流）ので速い代わりに交換が必要です。

PFはどうやって切るのか

PF（電力ヒューズ・限流ヒューズ）は、短絡電流が流れるとエレメントが溶断して回路を切ります。ポイントは「限流」という性質です。

限流ヒューズの強み
遮断器は交流の電流ゼロ点を待って切ります。これに対し限流ヒューズは、電流がピークに達する前に溶断して電流そのものを抑え込みます。
結果として、後段の機器にかかる電気的・機械的ストレスが小さくなります。小型・安価なうえに、短絡遮断性能は非常に高い。これがPF・S形が広く使われる理由です。
⚡ ストライカ引外し ― 欠相を防ぐ仕組み
ヒューズは相ごとに入っているので、1相だけ溶断することがあります。そのまま運転を続けると欠相運転になり、三相モータが焼損します。
これを防ぐのがストライカです。ヒューズが溶断すると小さなピンが飛び出し、LBSを三相同時に開放します。
PF・S形の図面で「LBS（ストライカ引外し付）」と書かれているのは、この機能を指しています。PFとLBSは必ずセットだと覚えてください。
ペンタ
ヒューズって切れたら交換ですよね。それってデメリットじゃないですか？
はりた
そこがCB形との一番の違い。VCBは原因を直せば再投入できるけど、PFは在庫がないと復旧できない。だから病院やデータセンターみたいに止められない施設ではCB形を選ぶことが多いんだ。

どちらを選ぶか ― 比較表

項目CB形（VCB＋OCR）PF・S形（PF＋LBS）
受電設備容量の目安4,000kVA以下300kVA以下
切る仕組みOCRが判断してVCBが遮断ヒューズが溶断（限流）
過負荷保護OCRの限時要素で対応できる苦手（短絡保護が主）
整定の自由度高い。上位・下位と協調を取りやすい低い。ヒューズ特性で決まる
事故後の復旧原因除去後に再投入できるヒューズ交換が必要（在庫必須）
大きさ・価格大きい・高い小さい・安い
制御電源必要（直流電源・CTDなど）不要（機械的に動作）
向いている施設病院・工場・大規模ビル、将来増設のある物件小規模店舗・小工場・容量が確定している物件
選定の考え方（順番に判断する）
① 受電設備容量を出す…300kVAを超えるなら自動的にCB形
② 将来の増設があるか…増える見込みならCB形に余裕を持たせる
③ 止められない施設か…復旧の速さを求めるならCB形
④ 保護協調をどこまで作り込むか…下位のMCCBまで協調を取るならCB形
⑤ 予算とスペース…上の条件がすべて緩いならPF・S形が合理的
📐 図3　単線結線図での描き分け ― CB形と PF・S形
C​B形（V​C​B）の​描​か​れ​方P​F・S形（L​B​S＋P​F）の​描​か​れ​方高​圧​引​込D​SC​TO​C​R51V​C​B7.2k​V 12.5k​Aト​リ​ッ​プ​指​令高​圧​母​線高​圧​引​込L​B​S負​荷​開​閉​器P​F限​流​ヒ​ュ​ー​ズ（3本​と​も​入​れ​る）ス​ト​ラ​イ​カ​で L​B​S を​引​外​し高​圧​母​線図​面​で​の​見​分​け​方・​四​角​に「×」が​あ​り、そ​ば​に C​T と O​C​R（51）が​描​か​れ​て​い​れ​ば C​B形。・​開​閉​器​の​刃​の​そ​ば​に​細​長​い​箱（ヒ​ュ​ー​ズ）が3つ​並​ん​で​い​れ​ば P​F・S形。継​電​器​は​付​か​な​い。
図3：四角に「×」＋CT＋OCR（51）があれば CB形。開閉器の刃のそばに細長い箱（限流ヒューズ）が並んでいれば PF・S形です。

単線結線図では、こう描かれる

主遮断装置まわりの記載要素
CB形
・VCB…定格電圧・定格電流・定格遮断電流（例：7.2kV 400A 12.5kA）
・CT…変流比（例：150/5A）と個数（CT×2 など）
・OCR…器具番号51。整定値（タップ・レバー）を注記する図面もある
・トリップ電源…直流電源装置／CTDの記載

PF・S形
・PF…定格電圧と定格電流（例：7.2kV 100A）
・LBS…定格（例：7.2kV 200A）と「ストライカ引外し付」の注記
・地絡保護…PAS側のDGRで受け持つか、キュービクル側にZCT＋GRを置くか

新人がやりがちなミス 3選

① 定格電流だけ見て遮断電流を確認しない
「400Aだから足りる」は連続で流せる電流の話。事故のときに切れるかどうかは定格遮断電流で決まります。受電点の短絡容量を計算し、それ以上の機器を選んでください。
② PF・S形で過負荷まで守れると思う
限流ヒューズが得意なのは短絡です。じわじわ増える過負荷は苦手で、気づいたときには変圧器が過熱していることも。過負荷保護が必要なら、変圧器二次側のMCCBや温度監視で補います。
③ 容量が300kVAぎりぎりの計画をPF・S形で組む
竣工後に変圧器を1台増やした瞬間に、主遮断装置ごと入れ替えになります。将来計画がある物件では、最初からCB形にしておくほうが結果的に安く済むことが多いです。

まとめ

第6回のまとめ
・主遮断装置はCB形（VCB＋OCR）とPF・S形（PF＋LBS）の2択
・目安はPF・S形＝300kVA以下、CB形＝4,000kVA以下
・CB形は検出（CT）・判断（OCR）・実行（VCB）の3点セットで成立する
・VCBで見るべきは定格遮断電流。短絡容量以上でなければ意味がない
・停電中でも切れるようにトリップ電源（直流電源・CTD）を用意する
・PFは限流で切る。1相溶断による欠相はストライカ引外しで防ぐ
・PFは交換しないと復旧できない。止められない施設はCB形
✅ 今日のチェックリスト（できたらチェック）
📝 理解度チェック（全3問クイズ）
Q1. P​F・S形​の​主​遮​断​装​置​が​使​え​る​受​電​設​備​容​量​の​目​安​は？
A.150k​V​A以​下
B.300k​V​A以​下
C.4,000k​V​A以​下
答えと解説を見る
正解：B
高圧受電設備規程では、PF・S形は300kVA以下、CB形は4,000kVA以下が目安とされています。容量が大きいほどCB形が必要になります。
Q2. V​C​B（真​空​遮​断​器）が​電​流​を​切​る​原​理​は？
A.真​空​中​で​ア​ー​ク​を​拡​散​さ​せ​て​消​弧​す​る
B.絶​縁​油​で​ア​ー​ク​を​冷​却​す​る
C.エ​レ​メ​ン​ト​が​溶​断​す​る
答えと解説を見る
正解：A
真空バルブ内で電極を開き、アークを真空中に拡散させて電流ゼロ点で消弧します。小型で保守性がよく、繰り返し開閉できます。
Q3. P​F（高​圧​限​流​ヒ​ュ​ー​ズ）の​特​徴​と​し​て​正​し​い​も​の​は？
A.動​作​し​て​も​何​度​で​も​再​投​入​で​き​る
B.動​作​し​た​ら​交​換​が​必​要​で、1相​だ​け​溶​断​す​る​と​欠​相​の​お​そ​れ​が​あ​る
C.過​負​荷​保​護​に​優​れ​て​い​る
答えと解説を見る
正解：B
PFは短絡遮断には強い一方、動作＝溶断なので交換が必要です。1相だけ溶断すると欠相運転になるため、欠相対策や過負荷保護は別に考えます。
※ まず自分で答えを考えてから「答えと解説を見る」を開いてみてください。

よくある質問

Q. 300kVA以下でもCB形にしてよいのですか？
問題ありません。容量の数値は上限の目安であって、下限ではありません。小容量でもCB形にすれば、過負荷保護や保護協調の自由度が上がり、事故後の復旧も早くなります。判断材料は「その分のコストとスペースを払う価値があるか」です。
Q. LBSとVCBは何が決定的に違うのですか？
LBSは負荷電流は切れるが短絡電流は切れない開閉器、VCBは短絡電流まで切れる遮断器です。だからLBSは短絡を切るPFとセットで使い、VCBは単独で主遮断装置になれます。第3回の「S＝Switch、B＝Breaker」の分解がそのまま効いてきます。
Q. 遮断電流はどうやって決めるのですか？
受電点の短絡容量から計算します。電力会社に配電線の短絡容量（%インピーダンス）を照会し、そこに構内のインピーダンスを加えて短絡電流を求めます。実務では余裕を見て12.5kAを選ぶ物件が多く、系統が強い地域では20kAが必要になることもあります。
Q. PFが1本だけ溶断していたら、その1本だけ替えればいいですか？
溶断していない相のヒューズも熱的なダメージを受けている可能性があります。特性がずれると保護協調が崩れるため、実務では三相まとめて交換するのが一般的です。

次回予告

第7回：計器用変成器と計器 ― VT・CT・ZCT・ZPD
6,600Vをそのまま計器には入れられません。「測れる大きさに落とす」ための4つの変成器を、なぜその場所に付くのかとあわせて読み解きます。CT二次開放が厳禁な理由も扱います。

参考：高圧受電設備規程 JEAC 8011-2025（日本電気協会）／JIS C 4620 キュービクル式高圧受電設備／電気設備の技術基準の解釈／JEM 1090 制御器具番号

次に読むならこれ【引込・受電設備の設計マニュアル④】責任分界点とPAS・UGS ― 分界点の先で起こしたことは、こちらの責任になる設計マニュアル
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