連載第13回。6つの役割の最後「備える」です。停電からUVR検出・発電機起動・投入までの流れ、商用と発電機を同時投入させないインタロック、そして太陽光の系統連系と単独運転検出・解列まで整理します。
非常用発電設備と系統連系 ― 予備電源の描き方 設計マニュアル ⑬ ① 予備電源には、性格の違う2種類がある 法令で義務づけられたもの 非常照明・誘導灯・スプリンクラー・排煙 切れないことが法的要求 事業を止めないためのもの サーバ・冷凍設備・生産ライン どこまで守るかは施主の判断 ② 予備電源の3タイプ ― 何秒で立ち上がるかが違う 非常用発電機 ディーゼル・ガスタービン 立ち上がり:40秒以内 長時間の給電が得意 蓄電池・UPS 直流電源装置/無停電電源 立ち上がり:瞬時 短時間だけ、確実に 系統連系電源 太陽光・自家発の常用連系 平常時から発電 停電時は原則いったん解列 ③ 停電してから給電するまで ① UVR(27)が停電を検出 ② 商用側の遮断器を開放 ③ 発電機を始動 ④ 電圧・周波数が確立 ⑤ 非常用母線へ投入 ― 40秒以内 ※ 消防法の非常電源は「40秒以内に電圧確立」が求められる ④ 連系すると、保護が増える OVR(59)/UVR(27) 電圧の異常を見る OFR/UFR(95) 周波数の異常を見る OVGR(64) 構外の地絡を見る RPR(67P) 逆潮流を出さない契約のとき 単独運転検出装置 系統が止まったのに発電を続ける状態を検出 ※ 高圧連系の要求は 系統連系規程 JEAC 9701 と電力会社の協議で決まる 予備電源の図面で最重要なのは「絶対に商用と同時投入させない」こと ― インタロックの表現を必ず確認します。
図解まとめ:予備電源の2つの性格(法令義務とBCP)、3タイプの立ち上がり時間、停電から給電までの5ステップ、連系で増える保護継電器を1枚に整理しました。 こんにちは、HARITAの設計室 です。第13回は非常用発電設備と系統連系 。第1回で挙げた6つの役割の最後、「備える」 です。
ここには受変電のほかのブロックにはない特徴があります。ふだんは動かない設備なのに、動かなければ人が逃げられない 。そして間違って動くと、電力会社の作業員を感電させます 。
この3つ、すぐ答えられますか
法令で求められる非常電源 と、事業継続のための予備電源。図面上でどう分けますか。 停電したとき、商用を切るのと発電機をつなぐのは、どちらが先ですか。 単独運転を検出したら、設備は何をしなければなりませんか。
発電機の図面、点線で囲われてたり切替のスイッチがあったりして…主回路と別世界に見えます。
別世界にしてあるんだ。商用と発電機は、絶対に同時につながってはいけない 。その「絶対」を図面で表現したのが、あの切替とインタロックだよ。
この記事でわかること
第1回で挙げた6つの役割の最後、「備える」です。ふだんは動かない設備なのに、動かなければ人が逃げられません。
予備電源には2つの性格がある
区分 対象 性格
法令で求められる 非常電源 非常用照明 、誘導灯 、屋内消火栓、スプリンクラー、排煙設備 、非常放送 など設置しないと建物が使えない 。容量も切替時間も法令で決まる
事業継続のための 予備電源 サーバ、医療機器、生産設備、冷凍・冷蔵、通信 など 発注者が決める 。何をどこまで守るかは施主との合意で決まる
⚠ この2つを図面上で混ぜない
法令で求められる非常電源の回路に、あとから一般負荷をつないでしまう――現場で実際に起きるトラブルです。非常用と一般用は、回路も盤も名称も明確に分ける 。第10回の「負荷名称の書き方」が効いてくる場面です。
ここまでのポイント
予備電源には、法令で求められる非常電源と、事業継続のための予備電源の2つがある 非常電源は容量も切替時間も法令で決まる。予備電源は施主との合意で決まる この2つを図面上で混ぜない。回路も盤も名称も明確に分ける
予備電源の3タイプ
方式 切替の速さ 持続時間 向いている用途
非常用発電機 ディーゼル・ガス 数十秒始動〜電圧確立 長い燃料次第 消防設備、非常照明、建物全体の重要負荷
蓄電池 設備直流電源・UPS 瞬時 無停電も可能 短い サーバ、制御電源、遮断器 のトリップ電源(第6回)
太陽光+蓄電池 条件による 条件による 自立運転による部分的なバックアップ。停電時に使えるかは構成次第
組み合わせて使うのが実際
発電機は起動に時間がかかり、蓄電池は長く持ちません。だから「立ち上がるまでは蓄電池、以降は発電機」 という組み合わせが基本になります。 遮断器のトリップ電源に直流電源装置を使うのも同じ考え方(第6回)。速さと持続時間は両立しない ので、役割を分けるのです。
📐 図1 停電してから非常用電源が立ち上がるまで
停電してから、非常用電源が立ち上がるまで 商用電源 正常 停電 蓄電池・UPS 瞬時に給電(切れ目なし) 非常用発電機 始動〜電圧確立 給電 非常照明・消防設備 蓄電池でつなぐ 発電機へ引き継ぐ 平常時 0秒 10 20 30 40秒 50 60 停電発生 40秒以内に電圧確立 経過時間 この40秒を蓄電池でつなぐ設計にするか、40秒の消灯を許容するかで、必要な設備が変わります UVR(27)が「停電した」と判断してから発電機の始動指令が出る 瞬時電圧低下で誤って始動しないよう、UVRには短い時限を持たせるのが一般的
図1:蓄電池・UPSは瞬時、非常用発電機は40秒以内に電圧確立。この40秒を蓄電池でつなぐか、消灯を許容するかで必要な設備が変わります。
ここまでのポイント
発電機は立ち上がりに時間がかかるが長く持つ。蓄電池・UPSは瞬時だが短い どれか1つではなく、組み合わせて使うのが基本 何をどこまで守るかで、選ぶ方式が変わる
停電から給電までの流れ ― UVRの出番
第8回で扱ったUVR(27・不足電圧継電器) が主役になります。停電を検出して発電機を起こすのがUVRの仕事です。
📐 停電 → 給電 → 復電 の一連の流れ
【停電したとき】 ① 商用が停電 ② UVR(27)が電圧低下を検出 ③ 商用側の遮断器を開放 ④ 発電機を始動 ⑤ 電圧・周波数が確立するのを待つ ⑥ 発電機側の遮断器を投入 ⑦ 非常用負荷へ給電 【復電したとき】 ⑧ 商用の復電を確認(一定時間待つ) ⑨ 発電機側の遮断器を開放 ⑩ 商用側の遮断器を投入 ⑪ 発電機を無負荷で冷却運転 ⑫ 停止・待機状態へ
③が④より先 発電機をつなぐ前に、必ず商用側を切り離す 。この順序が崩れると次章の逆充電が起きます。
⑧で「待つ」理由 復電直後は電圧が不安定で、再び停電することがあります。すぐ切り戻すと二度手間 になるため、確認時間を置きます。
⑪の冷却運転 発電機はいきなり止めません。無負荷で回して冷やしてから停止します。この動作も展開接続図に描かれます (第2回)。
📖 消防用設備の非常電源には「切替時間」の規定がある
消防用設備等の非常電源として
自家発電設備 を使う場合、
常用電源が停止してから電圧確立・投入までの所要時間 に上限が定められています(消防法令)。
「発電機さえ置けばよい」ではなく、
始動して電気が届くまでの時間まで含めて要求されている のがポイントです。実際の数値と適用範囲は、物件の用途と規模に応じて必ず法令・所轄消防で確認してください。
📐 図2 インタロック ― 商用と発電機を同時に入れない
常用と非常用は、絶対に同時に入れない 商用電源(変圧器二次) 52-1 G 非常用発電機 52-2 インタロック 非常用母線 非常照明・消防設備 同時に入ると、発電機の電気が商用側へ逆送する 停電作業中の作業者が感電する ― 絶対に避ける 切り替わりの3つの状態 状態 52-1 52-2 電源 平常時 入 切 商用 停電時 切 入 発電機 復電時 入 切 商用 復電するときは 52-2 を切ってから 52-1 を入れる (無電圧を確認してから商用へ戻す) 図面では 52-1 と 52-2 の間に「インタロック」 または相手のb接点が描かれているかを確認する
図2:同時投入は発電機の電気が商用側へ逆送し、停電作業中の作業者が感電します。図面上に 52-1 と 52-2 のインタロック(または相手のb接点)が描かれているかを必ず確認します。
ここまでのポイント
停電を検出して発電機を起こすのはUVR(27)の仕事 ③商用側の遮断器を開放が、④発電機を始動より先。この順序が崩れると逆充電になる 復電時は一定時間待ってから切り戻し、発電機は無負荷で冷却してから停止する
インタロック ― 絶対に同時投入させない
⚡ もし商用と発電機が同時につながったら
停電中、発電機が運転している ↓ 商用側の遮断器も入ったままだった ↓ 発電機の電気が構外へ逆流(逆充電) ↓ 停電したはずの配電線が充電される ↓ 復旧作業中の電力会社の作業員が感電
これが逆充電 です。第4回の波及事故は「自分の事故を外に出す」話でしたが、こちらは「自分の電気を外に出す」 話。どちらも構外に危害を及ぼします。 そのため、商用側と発電機側の遮断器は機械的・電気的の二重のインタロック で、同時に投入できないようにします。
インタロックの実現方法
機械的インタロック …物理的な機構で、片方が入っていると片方が入らない電気的インタロック …相手の遮断器のb接点(52b) を投入回路に直列に入れる(第3回の補助記号がここで効きます)切替開閉器 …そもそも1つのスイッチで「商用/切/発電機」を選ぶ方式 単線結線図では点線や記号で簡略表示されますが、実際の動きは展開接続図でしか読めません 。試験や点検では必ずインタロックの動作確認 を行います。
📐 図3 系統連系すると、図面に何が増えるか
系統連系すると、図面に何が増えるか 電力会社 高圧配電線 PAS 責任分界点 受電 VCB 高圧母線 一般負荷 (変圧器へ) 52G 解列点 PCS 太陽光パネル 連系保護 59・27・95 64・67P 単独運転検出 連系で押さえる3点 ① 逆潮流を出すか、出さないか 出さない契約なら 逆電力継電器 RPR(67P)で 系統へ流れ出す前に解列する。 出す契約なら電力会社との協議事項が増える。 ② 単独運転を絶対にさせない 系統が停電したのに発電を続けると、 復旧作業中の作業者が感電する。 受動的・能動的の両方式で検出して解列。 ③ 解列点を図面で明示する どの遮断器が「解列点」なのかを図面に書く。 保護継電器の整定値も別表で示す。 JEAC 9701 と電力会社の協議結果に合わせる。
図3:連系点には OVR(59)・UVR(27)・OFR/UFR(95)・OVGR(64)・RPR(67P) と単独運転検出装置が加わります。どの遮断器が「解列点」なのかを図面上で明示することが大切です。
ここまでのポイント
商用と発電機が同時につながると、発電機の電気が構外へ逆流する(逆充電) 停電したはずの配電線が充電され、復旧作業中の作業員が感電する だから商用側と発電機側は、機械的・電気的の二重インタロックで同時投入を防ぐ
系統連系 ― 太陽光をつなぐときに増える保護
太陽光発電などを電力会社の系統につなぐことを系統連系 といいます。予備電源と似ていますが、ふだんから商用と並列で運転する 点が決定的に違います。
逆潮流あり/なし
逆潮流あり …余った電力を系統へ送る(売電)。系統側への影響が大きいため保護も手厚くなる逆潮流なし …構内で使い切る。系統へ送らないことを保証するため、逆電力継電器(RPR) で監視する どちらにするかで必要な保護継電器の顔ぶれが変わります 。図面を読むときは、まずここを確認してください。
⚡ 単独運転 ― 系統連系でいちばん重要な概念
系統が停電しているのに、太陽光だけが運転を続けて配電線に電気を送り続けている 状態を単独運転 といいます。 結果は逆充電と同じ。停電したはずの電線が生きている ため、復旧作業者が感電します。 そのため連系する設備には単独運転検出機能 が義務づけられ、検出したらただちに系統から切り離す(解列する) 必要があります。
連系保護に使われる継電器
OVR(59)過電圧継電器 …系統の電圧が上がりすぎたら解列UVR(27)不足電圧継電器 …系統が停電したら解列OFR/UFR 周波数継電器 …周波数の上昇・低下を検出して解列RPR 逆電力継電器 …逆潮流なしの場合、系統へ電気が流れ出すのを検出単独運転検出機能 …受動的方式(電圧位相や周波数の急変を見る)と能動的方式(あえて微小な変動を与えて反応を見る)を組み合わせる 第8回で扱った継電器が、ここでも役割を変えて登場します。整定値と保護方式は電力会社との連系協議で決まります 。
波及事故も、逆充電も、単独運転も…全部「構外に迷惑をかけない」って話なんですね。
そこに気づけたら、この連載の見方編は卒業だね。受変電設備の設計思想は「自分を守る」と「他人に迷惑をかけない」の2本柱 。図面はその思想が形になったものなんだ。
継電器 記号 見ているもの 解列するのはどんなとき
過電圧継電器 OVR(59) 系統の電圧 電圧が上がりすぎたとき
不足電圧継電器 UVR(27) 系統の電圧 系統が停電したとき
周波数継電器 OFR/UFR 系統の周波数 周波数が上昇・低下したとき
逆電力継電器 RPR 構内から系統へ流れる電力 逆潮流なしの契約で、系統へ流れ出したとき
単独運転検出機能 ― 電圧位相・周波数の急変(受動的)/与えた変動への反応(能動的) 系統停電中も運転を続けていると分かったとき
ここまでのポイント
逆潮流ありかなしかで、必要な保護継電器の顔ぶれが変わる 系統が停電しているのに発電を続ける状態が単独運転。結果は逆充電と同じ 検出したらただちに解列する。整定値と保護方式は電力会社との連系協議で決まる
単線結線図では、こう描かれる
予備電源・系統連系の記載要素
① 発電機 G …容量(kVA)、電圧、燃料種別。点線の枠で囲って区別することが多い② 発電機側の遮断器 …52。商用側の52とセットでインタロックの表示 ③ 切替の方式 …切替開閉器か、遮断器2台か④ 非常用母線 …一般用の母線と分けて描く⑤ 非常用負荷 …名称に「非常」を明記(第10回)⑥ 連系点 …太陽光などの接続位置と、連系保護装置の記載⑦ 蓄電池・直流電源装置 …トリップ電源を兼ねる場合はその旨
図4:作図イメージ ― 商用側と発電機側をインタロックで結び、非常用母線を一般用母線と分けて描きます。連系点には保護継電器と単独運転検出機能が並びます。
ここまでのポイント
発電機Gは点線の枠で囲って区別し、容量・電圧・燃料種別を書く 非常用母線は一般用と分けて描き、負荷名称に「非常」を明記する(第10回) 52-1と52-2のインタロック表示、切替の方式、連系点の保護装置が図面に表れる
新人がやりがちなミス 3選
① 非常用母線に一般負荷をつなぐ
発電機の容量は非常用負荷に合わせて決めてあります 。あとから一般負荷を足すと、いざというときに容量不足で落ちます。増設の相談を受けたら、まず発電機容量の再計算 から。
② インタロックを「付いているから大丈夫」で済ませる
インタロックは動作確認をして初めて機能が保証されます 。竣工時と定期点検で必ず試験してください。「図面に描いてある」と「実物が動く」は別の話です。
③ 太陽光を「後付けできる」と安易に答える
連系には電力会社との協議、保護装置の追加、力率改善設備の見直し (第11回)が伴います。「パネルを載せるだけ」ではありません。受変電側の検討が必要だと、早い段階で伝えてください。
ここまでのポイント
発電機の容量は非常用負荷に合わせて決めてある。あとから一般負荷を足さない インタロックは動作確認をして初めて機能が保証される。竣工時と定期点検で必ず試験する 太陽光の後付けには、電力会社との協議・保護装置の追加・力率改善設備の見直しが伴う
まとめ
波及事故も、逆充電も、単独運転も、すべて「構外に迷惑をかけない」という一本の思想です。 受変電設備の設計思想は「自分を守る」と「他人に迷惑をかけない」の2本柱。予備電源と系統連系は、その後者がいちばん濃く出るブロックです。
決めることと、外したときに起きること
場面 図面で表すこと 外したときに起きること
予備電源の区分 法令の非常電源と、事業継続のための予備電源を分ける 非常電源の回路に一般負荷がつながり、いざというとき容量不足で落ちる
方式の選定 立ち上がりの速さと持続時間を見て組み合わせる 守りたい負荷が、切替の空白時間に落ちる
順序 UVR検出 → 商用を切り離す → 発電機を起動 → 投入 商用を切る前に発電機がつながり、逆充電が起きる
インタロック 52-1と52-2の機械的・電気的な二重の鎖錠を明示する 同時投入で構外へ逆送し、復旧作業者が感電する
系統連系 連系保護と単独運転検出機能、逆潮流の有無を記載する 停電中の配電線が生き続け、解列できない
備えかたと、順序
予備電源
予備電源には法令で求められる非常電源と事業継続のための予備電源がある。図面上で混ぜない 発電機は長く持つが立ち上がりに時間がかかる、蓄電池は瞬時だが短い。組み合わせて使う 停電時はUVR(27)が検出 → 商用を切り離す → 発電機を起動 → 投入の順
構外に出さないための仕掛け
逆充電・単独運転
商用を切り離してから発電機をつなぐ。順序が崩れると逆充電になる 商用と発電機は機械的・電気的の二重インタロックで同時投入を防ぐ 系統連系では単独運転を検出して解列することが必須 波及事故・逆充電・単独運転はすべて「構外に迷惑をかけない」という同じ思想
最後に ― ふだん動かない設備を、図面で信頼できるものにする
予備電源は、動かない日が続くほど点検が形骸化しやすい設備です。「図面に描いてある」と「実物が動く」は別の話。 インタロックの動作確認も、非常用母線の負荷の棚卸しも、図面がその出発点になります。描き方が、そのまま将来の安全につながります。
📝 理解度チェック(全3問クイズ)
Q1. 消防法に基づく非常電源(自家発電設備)に求められる、停電から電圧確立までの時間は?
A. 10秒以内B. 40秒以内C. 3分以内
答えと解説を見る 正解:B 消防用設備等の非常電源は、常用電源が停電してから40秒以内に電圧を確立することが求められます。始動用蓄電池や始動方式の選定はここから逆算します。
Q2. 商用電源と発電機を絶対に同時投入させないために設けるものは?
A. インタロック(機械的・電気的な連動)B. 避雷器C. 進相コンデンサ
答えと解説を見る 正解:A 同時投入は系統への逆充電となり、復旧作業者を感電させる重大事故になります。機械的インタロックと電気的インタロック(52a/52b接点)を二重に設けます。
Q3. 系統連系における「単独運転」の説明として正しいものは?
A. 発電設備が1台だけで運転している状態B. 系統が停電しているのに、発電設備が系統の一部に電気を送り続けている状態C. 発電設備が定格出力で運転している状態
答えと解説を見る 正解:B 系統停電後も発電が続くと、切り離したはずの線路が充電されたままになります。これを検出して速やかに解列するため、27・59・単独運転検出装置などの保護を組み合わせます。
※ 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. 発電機の容量はどう決めるのですか?
まず何を守るか(非常用負荷の範囲) を確定させ、その合計から求めます。注意点は電動機の始動時に必要な容量 。定常運転の合計だけで決めると、消火ポンプの始動で電圧が落ちて立ち上がりません。始動条件まで含めた検討 が必要です。
Q. 発電機は動かさずに置いておけばよいのですか?
いいえ。ふだん動かない設備ほど、定期的に動かして確認する必要があります 。始動試験、負荷試験、燃料の劣化管理、バッテリーの点検。「いざというときに動かなかった」が最も多い失敗です。保安規程の点検計画に必ず織り込んでください。
次回予告
参考:高圧受電設備規程 JEAC 8011-2025(日本電気協会)/系統連系規程 JEAC 9701/消防法および同施行令・施行規則/建築基準法施行令/内線規程 JEAC 8001
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