OCR整定計算の考え方｜CT比・限時・瞬時・保護協調

OCRの整定値だけを見ても、その設備を守れるかは判断できません。同じ「3.5A」でも、CTが100/5Aなら一次70A、200/5Aなら一次140Aです。さらに、整定電流を超えてから遮断器の主接点が開くまでには、継電器の動作時間、引外し回路、VCBの開極・遮断時間があります。

保護継電器の種類と役割ではOCR・GR・DGRの役割と整定表を、保護協調曲線の見方では複数機器の曲線を比較する方法を扱いました。この記事ではその間を埋め、設備データからOCRの候補値を作り、成立しない候補を落とす計算手順に集中します。

OCR整定の3要素を最初に分ける

「限時を3.5A、瞬時を30A」と並べるだけでは不十分です。限時には反限時・強反限時・超反限時・定限時などの特性と時間目盛があり、瞬時にも機種固有の動作時間と許容誤差があります。設定名称、目盛、特性式は必ず対象形式の取扱説明書で確認します。

整定計算に必要な入力資料

計算を始める前に、少なくとも次を同じ図番・同じ運用条件でそろえます。

• 系統：受電電圧、受電方式、責任分界点、常用・予備・発電機の電源経路
• 運用電流：契約電力、最大需要電力、実測最大電流、将来増設、変圧器容量
• 過渡電流：変圧器励磁突入、電動機始動、コンデンサ投入、再加速電流
• 事故電流：母線・変圧器二次・最遠端の最大および最小短絡電流
• CT：変流比、二次定格、精度・過電流定数、定格負担、実負担、極性
• 保護機器：OCR形式、特性、整定範囲、誤差、下位CB・PF、上位OCR
• 保護対象：変圧器許容過電流、ケーブル許容電流・短絡耐量、VCB定格
• 時間：継電器動作、補助リレー、引外しコイル、VCB全遮断時間

最小短絡電流が必要なのは、系統インピーダンスが大きい運転条件でもOCRが事故を拾えるか確認するためです。最大短絡電流だけで瞬時値を決めると、最遠端事故を見逃すことがあります。逆に最大値は、CT飽和、VCB遮断容量、母線・ケーブルの短時間耐量を確認するために使います。

一次電流とCT二次電流を往復する

CTが100/5Aなら、一次100Aで二次5Aになる公称変流比です。一次電流を I_p、二次電流を I_s、CT一次定格を I_CT、二次定格を5Aとすると、基本換算は次です。

たとえば最大運用電流44A、CT 100/5Aなら、OCR入力は公称 44×5÷100＝2.20A です。限時3.5Aの一次換算は 3.5×100÷5＝70A です。整定表には二次A、協調図には一次Aが書かれていることがあるため、単位と基準側を各値に付記します。

CT比だけを合わせても、高い短絡電流域でCTが正しく電流を再現できるとは限りません。精度、過電流定数、二次配線と継電器の負担、直流分を含む過渡飽和は、2本目のCT・VT・VCT・ZCTの違いを土台に別途評価します。

限時電流整定を最大負荷より上に置く

限時電流は、通常運転や許容される一時的過負荷で不要動作せず、保護対象に有害な過電流を検出できる位置に置きます。最大負荷は契約電力だけで決めず、相電流の偏り、将来増設、変圧器の運用、計器誤差、負荷変動を確認します。

オムロンK2OCの資料には、CT比を考慮して契約電力相当電流の150％近傍を限時電流整定の参考とする式が掲載されています。ただし、これは対象製品の設定例です。すべての設備に「必ず150％」を適用する法定値ではなく、保護対象と電力会社の協調条件が優先します。

計算例：44A、CT 100/5Aから候補を作る

1. 最大運用電流44AをCT二次へ換算する：44×5÷100＝2.20A
2. 説明用の検討係数1.5を掛ける：2.20×1.5＝3.30A
3. 対象OCRの実在するタップから、たとえば3.5Aを候補にする
4. 一次へ戻す：3.5×100÷5＝70A
5. 70Aで変圧器・ケーブル・上位/下位保護が成立するか曲線で再確認する

ここで終わりではありません。候補70Aがケーブル許容電流を超えて保護できない、変圧器の運用に対して低すぎる、末端最小短絡電流に対して感度が不足する場合は、CT比、保護範囲、継電器特性を含めて設計を戻します。

整定値に対する入力倍数を求める

反限時特性の動作時間を読むときは、事故電流そのものではなく、限時整定に対する入力倍数を使います。

同じ420Aでも、CT比や限時整定が違えば入力倍数は変わります。協調曲線を重ねるときは、すべてを一次電流へ換算するか、同じCT二次電流へ換算します。一次Aと二次Aを同じ軸へ混在させません。

反限時・強反限時・超反限時・定限時の違い

名称が同じでも、規格、メーカー、シリーズ、旧形と現行形で式や基準が異なる場合があります。たとえばK2OCの資料はNI・VI・EI・DTと旧形相当特性の計算式を個別に示しています。ネット上の一般式へ時間目盛を代入する前に、対象形式のカタログと実機整定表示を一致させます。

動作時間は「継電器＋遮断器」で評価する

事故電流が整定値を超えてから主回路電流が消えるまでの時間は、OCRだけの時間ではありません。

説明用に、ある事故電流でOCRが0.75秒、出力からVCB全遮断まで0.08秒なら、事故除去は約0.83秒です。下位保護の全遮断が0.42秒なら時間差は約0.41秒です。ただし、必要協調時間差は遮断器、リレー誤差、CT誤差、アーク時間、設備基準で決まるため、「0.3秒あれば常に十分」と固定しません。VCBの引外し回路で出力から遮断までの経路を確認できます。

瞬時電流整定には上下2つの窓がある

瞬時要素は、大きな近端短絡を早く切る一方、正常な突入や下位保護範囲の事故では上位遮断器を先に開かせないことが目的です。候補値には次の上下限があります。

• 下限を押し上げるもの：変圧器励磁突入、電動機始動、負荷突入、下位保護が選択遮断すべき事故電流、誤差余裕
• 上限を押し下げるもの：自保護範囲の最小短絡電流、CT飽和後に継電器へ届く電流、機器短絡耐量

たとえばCT 100/5Aで、瞬時30Aは一次600A相当です。最小短絡電流が720Aなら公称1.2倍しかなく、CT誤差・飽和・継電器誤差を含む感度確認が必要です。40Aなら一次800A相当となり、720A事故を公称値でも拾えません。一方、突入最大評価が一次520Aなら、30A候補との間は80Aしかありません。このように窓が狭いときは、瞬時を無理に使わず、特性・段数・CT・保護範囲の再設計を検討します。

変圧器の励磁突入電流とはで説明したとおり、突入は単一倍率では決まりません。変圧器容量、残留磁束、投入位相、系統条件、もらい突入を確認し、メーカーの協調資料を使います。

4つの判定ゲートで候補を落とす

4つすべてを通った候補だけを整定案にします。負荷側だけ合格した高い整定は事故感度を失い、事故側だけ合格した低い整定は突入で停電します。下位との協調だけを優先して遅くすると、変圧器や高圧ケーブルの短絡耐量を超える場合があります。

時間電流特性曲線へ重ねるもの

横軸を同じ一次電流、縦軸を同じ時間にそろえ、少なくとも次を重ねます。

• 上位OCRの限時・瞬時特性と許容誤差帯
• 対象OCRの限時・瞬時特性とVCB全遮断時間
• 下位OCR、ACB、MCCB、PFの動作・全遮断特性帯
• 変圧器励磁突入、電動機始動など正常過渡の領域
• 変圧器許容過電流・短時間耐量、ケーブル短絡耐量
• 母線・近端・最遠端の最大/最小短絡電流

線が一点で交差しないだけでは合格とは限りません。継電器と遮断器には誤差があり、PFは溶断から全遮断まで幅を持ちます。事故電流の分布、曲線の帯、全遮断時間、CT飽和を含めて余白を確認します。VCB自体が事故電流を遮断できるかはVCBの遮断容量の選び方で別に確認します。

CT選定がOCR感度と高速域を左右する

CT比を大きくすると通常負荷時の二次電流は小さくなり、OCRの最小タップに対する余裕が減る場合があります。反対にCT比を小さくし過ぎると、最大負荷や短絡時のCT性能、計器入力、二次負担に問題が出ます。

CT二次にOCR、電流計、変換器を複数接続すると、各機器の入力負担と配線負担が加算されます。定格負担を超えると誤差が増え、短絡時には飽和で二次電流が頭打ちになることがあります。「一次短絡電流÷CT比」がそのままOCRへ届くと決めつけません。保護用CTの精度、過電流定数、実負担は、次の記事で計算例を含めて扱います。

保護協調が成立しないときの戻り方

整定つまみだけで解決しようとすると、どこかの境界を失います。成立しない場合は次の順で原因を分けます。

1. 一次/二次換算、電圧基準、短絡電流の計算条件を再確認する。
2. 最大負荷、突入、最小短絡電流の入力値と運用条件を再確認する。
3. 対象OCRの特性式、タップ、時間目盛、瞬時段数を再確認する。
4. CT比・精度・負担・飽和で検出窓が消えていないか確認する。
5. 下位機器の定格・瞬時引外し・PF特性を見直す。
6. 保護範囲を分割し、フィーダ別OCRや別保護要素を検討する。
7. 設備耐量が不足する場合は、機器更新や系統インピーダンスを含めて設計を戻す。

上位OCRをただ遅くする、瞬時を除外する、限時を高くするという一方向の調整は、後備保護や事故除去時間を失うことがあります。変更案は電力会社との協議条件、保護連動表、整定計算書へ反映し、図面・試験値と同じ版で管理します。

整定計算書を作る12ステップ

1. 保護範囲を囲む：OCRが主保護・後備保護として見る区間を単線図へ示す。
2. 運転ケースを列挙：常用、予備、並列、発電機、変圧器台数を分ける。
3. 負荷電流を決める：契約値、実測、将来負荷、相偏りを整理する。
4. 過渡電流を整理：励磁突入、電動機始動、再加速の継続時間を確認する。
5. 短絡電流を計算：保護範囲ごとに最大・最小値と計算条件を残す。
6. CTを照合：比、二次定格、精度、過電流定数、負担、極性を確認する。
7. 限時候補を作る：最大負荷より上、最小事故電流より下のタップを選ぶ。
8. 瞬時候補を作る：突入・下位事故より上、自範囲事故より下の窓を探す。
9. 曲線を統一：同じ一次電流・時間軸へ上下位と機器耐量を重ねる。
10. 全遮断時間で判定：OCR時間だけでなくVCBの電流消滅まで確認する。
11. 全ケースを再計算：最弱電源、最大電源、設備切替後も4ゲートを通す。
12. 承認・試験へ渡す：設定根拠、変更前後、試験判定値、復旧確認を明記する。

試験で計算値と実動作をつなぐ

整定後は、限時要素の最小動作値、所定入力倍数での動作時間、瞬時要素、出力接点、警報表示、VCB連動を計画に従って確認します。単体試験で継電器が動いても、制御電源喪失、補助リレー、配線断線、引外しコイル、VCB機構の不具合があれば事故電流は消えません。

電気技術者試験センターの第一種電気工事士公式問題でも、OCR試験前に現状整定値を記録すること、CT二次回路の扱い、他回路への影響などが問われています。この記事では感電・誤遮断・CT二次開放につながる具体的な試験結線手順は掲載しません。メーカー手順書と停電・接地・短絡・復旧管理を優先してください。

整定・試験記録へ残す18項目

設備名、単線図番号、OCR形式、製造番号、ソフトウェア版、CT比、CT精度・過電流定数、CT実負担、限時電流、限時特性、時間目盛、瞬時電流、瞬時段設定、最大負荷、突入評価、最大/最小短絡電流、上下位協調余裕、VCB全遮断時間を残します。

加えて、計算責任者、承認者、電力会社協議資料、変更理由、変更前値、試験器校正情報、単体試験結果、連動遮断結果、警報・イベント記録、復旧時刻をひも付けます。値だけでなく「どの運転ケースと図番で成立したか」を残すと、変圧器増設や系統変更時に再検討できます。

よくある12の誤解

1. 契約電力だけで整定できる：実測負荷、突入、事故電流、機器耐量も必要です。
2. OCR 3.5Aは一次3.5A：通常はCT二次値なのでCT比で一次換算します。
3. 150％は法定の固定値：メーカー資料の参考式を設備条件なしで一般化しません。
4. 限時整定を超えたら即遮断：特性と入力倍数に応じた時間があります。
5. 時間目盛はそのまま秒：定義は特性・機種ごとに確認します。
6. 瞬時は完全な0秒：検出・出力・VCB全遮断に時間があります。
7. 最大短絡電流だけ見ればよい：感度確認には最小短絡電流が重要です。
8. CTは比だけ合えばよい：精度、負担、過電流定数、飽和を確認します。
9. 曲線が交差しなければ合格：誤差帯と全遮断時間の余白が必要です。
10. 上位を遅くすれば協調する：変圧器・ケーブルの耐量を超えるおそれがあります。
11. 単体試験合格で遮断完了：トリップ回路とVCBまでの連動確認が必要です。
12. 既設値は変更しない限り正しい：負荷・系統・機器更新時に再計算します。

理解度チェック

まとめ｜CT換算、4ゲート、全遮断時間で検算する

OCR整定は、限時電流、動作時間、瞬時電流を分け、最大負荷・突入・最小短絡電流・上下位保護・設備耐量を同じ一次電流と時間軸で比較します。CT比で二次値を一次へ戻し、入力倍数から対象機種の曲線を読み、OCR動作からVCB全遮断までを事故除去時間として評価します。

候補値が負荷・事故感度・選択遮断・設備耐量の4ゲートを一つでも通らない場合は、つまみの微調整だけで済ませず、CT、保護範囲、上下位機器、系統構成へ戻ります。この順序なら、整定値を丸暗記せず「なぜこの値か」を計算書と図面で説明できます。

公式資料・一次情報

• オムロン：K2OC デジタル形過電流継電器 カタログ
• オムロン：保護継電器の選定・OCRとCT
• オムロン：K2OC 定格・性能
• オムロン：K2OC 試験方法と使用上の注意
• オムロン：保護継電器テクニカルガイド
• 三菱電機FA：保護継電器
• 三菱電機FA：COC過電流保護継電器マニュアル
• 富士電機機器制御：QHAシリーズ過電流継電器
• 電気技術者試験センター：2026年度 第一種電気工事士学科試験問題
• 経済産業省：電気設備の技術基準の解釈

この記事を書いた人：資格太郎電気工事士の独学合格を目指して学習中。一次・二次換算、保護協調、機器耐量を同じ条件へそろえ、公式資料と計算過程を照合して解説しています。運営者情報を詳しく見る