VTの選び方｜変圧比・定格負担・確度階級・制限負荷

VTは高電圧を計器や継電器が扱える電圧へ変成します。しかし、電圧計が正常に見えるだけでは、保護リレー入力、取引用計量、ヒューズ、配線電圧降下まで適正とは限りません。

この記事はVT本体の仕様選定に絞ります。CT・VT・VCT・ZCTの役割比較は計器用変成器の違い、2VT・V結線からVSや継電器までの回路読解はCT・VT二次回路の結線図、CTの大電流域の選定はCTの飽和・精度階級・負担で確認してください。

VT選定の全体像｜9つの条件を一枚にする

最初に用途を4つへ分ける

1. 一般計測：電圧計、電力計、力率計、周波数計、監視装置へ電圧を渡す。
2. 保護：OVR・UVR・OFR・UFR、RPR・UPRなどへ系統電圧を渡す。
3. 取引計量：電力量計と組み合わせ、検定・封印・電力会社仕様を満たす。
4. 試験・制御用電源：一時的または限定された負荷へ電源を供給する。誤差より温度上昇が支配する場合がある。

一台を複数用途へ共用する場合は、全負担を足すだけでは足りません。計測に必要な確度、保護リレーの動作電圧範囲、ヒューズ断時の影響、制御負荷の突入・継続時間をそれぞれ確認します。

変圧比は線間電圧と相電圧を分けて読む

6.6kV三相3線式の線間電圧を計測する代表例には6600/110VのVTがあります。一方、接地形VTやY結線では一次・二次の相電圧を√3で表す銘板があります。どちらも「6.6kV系統用」でも、結線と取り出す電圧が違います。

6600/110Vならn＝60です。二次側で110Vを測ったとき一次側は6600V相当ですが、これは定格比の確認例です。実際の指示値にはVTの比誤差・位相誤差、使用負担、配線電圧降下、計器精度が加わります。

2VT・V結線と3VTを用途で使い分ける

三相3線式の線間電圧を計測する代表構成は2台のVTによるV結線です。二つの二次電圧から三つの線間電圧を選択できます。ただし、中性点電圧、零相電圧、各相対地電圧を必要とする用途へ、そのまま置き換えることはできません。

地絡検出ではZPDやEVT等が使われます。通常の線間電圧計測用VT、EVTの開放Δ、零相電圧Voを同じ「110Vを出す機器」として選ばないでください。地絡検出回路はZCT・ZPD・EVTの違いへ分けてあります。

確度階級は数字だけで比べない

確度階級は、規定された一次電圧・周波数・負担・力率の範囲で許される比誤差や位相誤差を示します。0.5、1.0、3.0等は主に計測用途、1P・3P・3G等は適用規格と保護用途に関係します。小さい数字だけを見て上位互換と判断せず、JIS/JEC等の適用規格、保証範囲、用途を仕様書で対応させます。

電圧計だけなら比誤差が中心に見えますが、電力・電力量・方向性要素ではVTとCTの位相誤差も結果へ影響します。RPR・UPRは有効電力の方向を見るため、VT・CTの極性や相順も一組です。詳しくはRPR・UPRの違いで確認できます。

定格負担は「誤差を保証する基準VA」

VT二次に接続する電圧計、電力計の電圧回路、電力量計、継電器、トランスデューサは、それぞれVAを消費します。定格負担は、規定の誤差特性を満たす基準となる負担です。メーカーは、実際の使用負担以上の定格負担を持つVTを選ぶよう案内しています。

電子式計器は負担が小さいため、50VA・100VAのVTへ数VAだけ接続することがあります。ただし「定格負担が大きいほど精度が高い」とは限りません。確度保証の負担範囲や、低負担電子計器との組合せにメーカー条件があるため、選定表を優先します。

負担計算例｜機器VAと配線電圧降下を分ける

二次110Vの一回路に、電圧計2VA、電力計の電圧回路4VA、保護リレー2台各3VA、監視変換器2VAを接続すると、機器負担は合計14VAです。

• 機器負担：2＋4＋3＋3＋2＝14VA
• 概算二次電流：14VA÷110V＝約0.127A
• 往復配線抵抗が1.5Ωなら、抵抗損：0.127²×1.5＝約0.024W
• 配線電圧降下の概算：0.127×1.5＝約0.19V

この例では熱的な配線負担は小さく見えますが、精密計量や低電圧リレーでは端子電圧差を無視できないことがあります。また機器のVAと力率、相別の接続、ヒューズ・端子接触抵抗、実配線長が必要です。概算をそのまま機器選定値にせず、メーカーの負担・電圧降下計算へ落とします。

定格負担と制限負荷を混同しない

例えば定格負担50VA、制限負荷300VAの機種があっても、300VAまで確度階級を保証する意味ではありません。制御電源として使うと、コイル・ランプ・リレーの突入、同時率、連続時間、ヒューズ協調も問題になります。VTを一般の制御変圧器の代わりとして無条件に使わないでください。

一次ヒューズと二次保護は目的が違う

VT一次側ヒューズは、VT内部の絶縁破壊等が主回路事故へ拡大するのを抑え、故障VTを系統から切り離す役割があります。通常負担の細かな過負荷を保護する一般ヒューズと同じ考え方だけでは選べません。

二次側のヒューズ・配線用遮断器は、VT二次配線や分岐回路の短絡保護に関係します。一方でヒューズ断によりUVR・UPR等が実停電と同じ入力喪失を見る場合があります。どのヒューズが切れたとき、計測、保護、警報、制御がどうなるかを回路表へ残します。

VT入力喪失を系統停電と決めつけない

電圧表示が0V、UVR動作、周波数表示消失が同時に起きても、一次系統が停電したとは限りません。VT一次ヒューズ、二次ヒューズ、試験端子、プラグ、配線、二次接地、計器電源の異常でも似た表示になります。

反対に、別系統の制御電源で表示器が点灯していてもVT入力が正常とは限りません。電圧・周波数保護との関係はOVR・UVR・OFR・UFR、試験成績表の読み方は保護継電器試験へ進んでください。

二次側接地は一点と責任範囲を図面で確認する

VT二次回路は、一次・二次間の絶縁破壊時に二次側が危険電位になるのを抑えるため、所定の一点を接地する構成が使われます。ただし、端子名・接地点・接地種別は設備と結線で確認します。

複数地点を無計画に接地すると、接地電位差による循環や意図しない電流経路、試験時の切離し漏れにつながります。接地線を測定都合で外す手順は掲載しません。承認図、端子図、保安規程、メーカー手順を優先してください。

取引用VTは検定・組合せ・封印を別管理する

電力取引用の電力量計に使うVTは、一般監視用と同じ変圧比でも、検定可能機種、使用負担範囲、CT・電力量計との組合せ、周波数、封印、電力会社の仕様が関係します。一般用VTを「精度が同じだから」と取引用へ転用できません。

VCT・MOF、計器倍率、検定有効期間、封印の責任範囲はVCT・MOFと取引用電力量計で整理しています。

周波数・設置環境・耐電圧を確認する

選定表では50/60Hz、屋内・屋外、最高使用電圧、商用周波耐電圧、雷インパルス耐電圧、周囲温度、標高、汚損、盤への収納条件を確認します。一次電圧と二次電圧だけ一致しても、絶縁レベルや環境条件が不足すれば代替機にはなりません。

モールド形は保守性や耐湿性に利点がありますが、部分修理ができない構造もあります。更新時は外形、端子位置、取付寸法、質量、放熱空間、ヒューズ着脱空間、プラグ・引出機構まで照合します。

VTの異常現象を選定段階で確認する

VTを系統の対地静電容量、開閉状態、ヒューズ片相断、接地方式と組み合わせると、鉄心の非線形性が関係する異常電圧・異常励磁が問題になる場合があります。これを全て「VT飽和」と一語で片付けず、回路条件とメーカーの適用指針で確認します。

異音、過熱、ヒューズ動作、電圧指示の振動があっても、再投入やヒューズ交換だけで復旧判定しません。VT本体、一次系統、二次負担、結線、接地、開閉履歴を一体で調査します。

既設更新で「同じ6600/110V」だけを合わせない

更新機種の比較では、変圧比のほか、確度階級、定格負担、制限負荷、一次ヒューズ、耐電圧、周波数、端子極性、外形・取付、二次回路数、検定可否を並べます。既設計器を電子式へ更新して負担が大きく下がった場合も、負担保証範囲と配線条件を再確認します。

JEMAやメーカーの更新推奨年数は、故障日や法定交換期限ではありません。製造年、環境、絶縁状態、ヒューズ履歴、異音・過熱、部品供給、停電影響を合わせて計画します。設備全体の更新優先順位はキュービクルの更新時期で確認できます。

VT選定を進める10ステップ

1. 単線結線図で設置点、系統電圧、接地方式を固定する。
2. 計測、保護、取引、制御の用途と同時使用を列挙する。
3. 線間・相電圧、一次/二次定格、結線、台数を決める。
4. 各計器・継電器が必要とする確度階級と適用規格を照合する。
5. 機器VA、配線抵抗、電圧降下を相・回路別に計算する。
6. 使用負担を定格負担と保証範囲へ照合する。
7. 制御負荷があれば制限負荷、突入、継続時間、力率を別計算する。
8. 一次ヒューズ、二次保護、入力喪失時の保護・警報を確認する。
9. 接地、極性、周波数、耐電圧、環境、取付互換性を確認する。
10. 承認図・設定表・試験項目・更新後の基準値を残す。

仕様書・台帳へ残す20項目

設置点、回路名称、用途、一次定格電圧、二次定格電圧、変圧比、結線、台数、端子極性、周波数、適用規格、確度階級、定格負担、使用負担内訳、制限負荷、一次ヒューズ、二次保護、二次接地点、耐電圧・環境条件、形名・製造年・試験値を残します。

「VT 100VA」とだけ記録すると、その100VAが定格負担か制限負荷か、計器用か保護用か分かりません。数値には必ず項目名、単位、適用規格、回路用途を付けます。

よくある12の誤解

• 6.6kVなら全て6600/110Vの2VTでよい。
• 変圧比が合えばEVTと通常VTを交換できる。
• 確度階級の数字が小さければ全用途で上位互換になる。
• 定格負担は接続できる最大消費電力の意味だけである。
• 制限負荷まで確度が保証される。
• 定格負担は大きいほど必ず高精度になる。
• 電子式計器へ替えれば負担確認は不要になる。
• 一次ヒューズは通常負担の過負荷だけを守る。
• VT二次は電圧源なので短絡して確認できる。
• UVR動作なら一次系統は必ず停電している。
• 二次接地は多いほど安全になる。
• 同じ変圧比なら取引用へ転用できる。

理解度チェック｜オリジナル3問

まとめ｜VTは電圧比・精度・負担・熱を別々に選ぶ

公式資料・一次情報

• JEMA：計器用変成器適用指針 JEM-TR 129
• 三菱電機：計器用変成器の選定時の注意
• 三菱電機：計器用変圧器の構造と動作
• 三菱電機：計器用変成器カタログ・選定資料
• 三菱電機：指示計器・計器用変成器 技術資料集
• 三菱電機：VTの定格負担FAQ
• 三菱電機：ヒューズ付VT EP-0FH仕様
• 東芝産業機器システム：計器用変成器FAQ
• 三菱電機：3.6/7.2kV計器用変圧器のリプレース情報
• 三菱電機：計器用変成器の製品特長・ラインアップ

関連する解説

電圧入力を使う保護はOVR・UVR・OFR・UFR、地絡電圧の検出はZCT・ZPD・EVT、取引計量はVCT・MOF、設備更新計画はキュービクルの更新時期へ進んでください。

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。法令・規格・メーカー一次資料を基に、試験学習と設備管理で混同しやすい境界を整理しています。運営者情報を詳しく見る