高圧受電設備の仕組みと構成機器｜キュービクルの単線結線図を読もう｜第一種電気工事士

結論から言います

高圧受電設備とは、電力会社から届く6,600Vの電気を100V・200Vに下げて、建物内で安全に使えるようにする設備のことです。

ビル・工場・学校・病院——街のあらゆる大型施設の裏側には、この受電設備が必ず設置されています。第二種電気工事士では低圧（600V以下）の工事しかできませんが、第一種を取れば、この高圧受電設備の工事ができるようになります。

この記事では、高圧受電設備の全体像を「単線結線図」に沿って、各機器の役割・なぜ必要なのかをわかりやすく解説します。学科試験では毎回2〜3問出題される頻出テーマです。

高圧受電設備ってどこにある？

一般家庭は電柱の変圧器（トランス）で100V/200Vに変換された電気を受け取ります。ところが、ビルや工場のように大量の電気を使う施設は、6,600V（高圧）のまま受け取って、自前の設備で電圧を下げる必要があります。

この「自前の設備」が高圧受電設備であり、金属製の箱にまとめたものをキュービクル（キュービクル式高圧受電設備）と呼びます。学校の校庭の隅やビルの屋上にある、「高圧危険」と書かれた金属の箱——あれがキュービクルです。

単線結線図で見る受電設備の全体像

高圧受電設備の構成は、単線結線図（たんせんけっせんず）で表されます。実際の配線は三相3線ですが、1本の線で簡略化して描いたものです。

電力会社の配電線から建物内に至るまで、電気の流れに沿って以下の機器が並んでいます。上流（電力会社側）から順に見ていきましょう。

各機器の役割を詳しく解説

① 区分開閉器（PAS：Pole Air Switch）

電力会社と需要家（電気を使う側）の責任分界点に設置される開閉器です。電柱の上に取り付けられ、ここから先が需要家の管理範囲になります。

なぜ必要か？

建物側で地絡（漏電）事故が起きたとき、PASが自動的に回路を切り離して、近隣の施設への波及事故を防ぐためです。「うちの事故で隣のビルも停電した」という事態を防ぐ、いわば「防火壁」のような存在です。

SOGとは「Storage Over Current Ground」の略で、地絡過電流を検出して自動的に開放する機能です。地絡方向継電器（DGR）や零相変流器（ZCT）と組み合わせて使います。

② 断路器（DS：Disconnecting Switch）

断路器は、回路を目に見える形で確実に切り離すための装置です。

なぜ必要か？

変圧器や遮断器の点検・修理をするとき、「本当に電気が来ていない」ことを目視で確認する必要があります。断路器を開くと、物理的に接点が離れるため、安全に作業ができるのです。

③ 避雷器（LA：Lightning Arrester）

雷によって配電線に発生する異常電圧（雷サージ）から、受電設備を守る装置です。

なぜ必要か？

雷が電線に落ちると、瞬間的に数万Vの電圧が発生します。この異常電圧がそのまま受電設備に侵入すると、変圧器などの絶縁が破壊されてしまいます。避雷器は、異常電圧を検知すると瞬時に大地に逃がし、正常電圧に戻ると自動的に動作を停止します。

水道で例えると、圧力が異常に高くなったとき自動的に開く安全弁のようなものです。

④ 高圧限流ヒューズ（PF：Power Fuse）

変圧器の一次側（高圧側）に設置され、過電流や短絡電流から変圧器を保護するヒューズです。

家庭のブレーカーと同じ原理ですが、高圧回路用なので溶断容量が桁違いに大きく、短絡電流を素早く遮断できます。「限流」の名前のとおり、短絡電流がピークに達する前に回路を遮断する特性があります。

PF（ヒューズ）+変圧器の組み合わせをPF・S形、遮断器（CB）+変圧器の組み合わせをCB形と呼び、受電設備の方式を大きく2つに分類する際に使われます。

⑤ 遮断器（CB：Circuit Breaker）

遮断器は、通常の負荷電流も、異常な短絡電流も、どちらも安全に遮断できる装置です。断路器（DS）との最大の違いはここにあります。

遮断器にはいくつかの種類があります。

「消弧（しょうこ）」とは、接点を開いたときに発生するアーク（電気の火花）を消すことです。高圧回路では、単に接点を離しただけではアークが消えず、火災や爆発の原因になります。遮断器は、このアークを真空・油・ガスなどの力で強制的に消す仕組みを持っています。

⑥ 計器用変成器（VT・CT）

6,600Vの高電圧や大電流を、計器（電圧計・電流計・電力計）や継電器で測定・監視できるレベルに変換する装置です。

⑦ 零相変流器（ZCT）と地絡方向継電器（DGR）

地絡（漏電）事故を検出するための組み合わせです。

ZCT（Zero-phase Current Transformer）は、三相の電流をまとめて検出し、正常時はゼロになるはずの零相電流を測定します。地絡が起きると零相電流が発生するので、これを検知します。

DGR（Directional Ground Relay）は、零相電流と零相電圧から地絡の方向を判定する継電器です。自分の施設側の地絡なのか、電力会社側（他の需要家）の地絡なのかを区別し、自分側の地絡のときだけPASを開放します。

なぜ方向の判定が必要かというと、他の施設の地絡事故でうちが停電してしまったら困るからです。「自分のところの事故は自分で処理し、他人の事故には巻き込まれない」——そのための仕組みです。

⑧ 進相コンデンサ（SC）と直列リアクトル（SR）

工場のモーターやビルの空調設備は、誘導性の負荷（コイル成分）が多いため、力率が低下します。力率が下がると、同じ仕事をするのにより多くの電流が必要になり、電力損失が増えます。さらに電力会社から力率割増料金を請求されることもあります。

進相コンデンサは、遅れ電流を補償して力率を改善するための装置です。第二種で学んだ「コンデンサは進み電流を流す」という性質を、実際の設備で活用したものです。

直列リアクトル（SR）は、進相コンデンサに直列に接続して、コンデンサ投入時の突入電流を抑制し、高調波障害を防止します。通常、コンデンサ容量の6%のリアクトルを直列に入れます。

保護継電器の種類

受電設備には、異常を検知して遮断器を動作させる保護継電器（リレー）が設置されています。主な保護継電器を覚えておきましょう。

PF・S形とCB形の違い

高圧受電設備は、変圧器の保護方式によってPF・S形とCB形に大別されます。

高圧受電設備の接地

高圧受電設備では、安全のために複数の箇所に接地（アース）を施します。第二種で学んだA〜D種接地を、実際の受電設備ではどこに使うかを確認しましょう。

特に重要なのはB種接地です。変圧器の高圧側と低圧側の間で混触（絶縁破壊）が起きたとき、低圧側に高電圧が侵入するのを防ぐ役割があります。B種接地の抵抗値は、高圧側の1線地絡電流の大きさによって決まります（電技解釈 第17条）。

機器略称一覧表

受電設備に登場する機器の略称・正式名・役割を一覧にまとめました。試験直前の最終確認にも使えます。

停電・送電の操作手順フロー

受電設備の操作手順は試験頻出です。停電と送電で順序が逆になることを押さえましょう。

試験で問われる頻出ポイント 3選

まとめ

確認問題

【問題1】 あるビルのキュービクル内で変圧器の定期点検を行うことになった。断路器（DS）を操作して回路を切り離す前に、最初にすべき操作はどれか。

イ．避雷器（LA）の接地線を外す
ロ．遮断器（CB）で負荷電流を遮断する
ハ．計器用変流器（CT）の二次側を開放する
ニ．進相コンデンサ（SC）の電源を入れる

【問題2】 高圧受電設備に設置される計器用変流器（CT）について、正しい記述はどれか。

イ．CT の二次側は、使用しないときは開放しておく
ロ．CTの二次側は、使用しないときは短絡しておく
ハ．CTの二次側の定格電流は110Vである
ニ．CTの一次側に高圧限流ヒューズを設置してはならない

【問題3】 工場に設置された高圧受電設備で、力率を改善するために進相コンデンサを設置する。直列リアクトルのリアクタンスは、コンデンサ容量の何%とするのが一般的か。

イ．3%
ロ．6%
ハ．10%
ニ．15%

【問題4】 高圧受電設備において、電力会社と需要家の責任分界点に設置され、構内で地絡事故が発生した場合に波及事故を防止する目的で設置される機器はどれか。

イ．断路器（DS）
ロ．遮断器（VCB）
ハ．区分開閉器（PAS）
ニ．高圧限流ヒューズ（PF）

次の記事では「高圧受電設備の検査方法｜耐圧試験・保護継電器試験をわかりやすく解説」で実際の検査手順を学べます。図記号の読み方は「高圧受電設備の単線結線図と図記号｜PF・S形とCB形の読み方」で詳しく解説しています。電圧降下・短絡電流の計算は「高圧配電線路の電圧降下と短絡電流計算をわかりやすく解説」を参照してください。第二種で学んだ接地工事の基礎は「接地工事（アース）をわかりやすく解説！A種〜D種の違い」で復習できます。

第一種の学科対策に

高圧受電設備は機器の名称と役割を整理して覚えることが重要です。テキストで全体像を押さえましょう。

独学に不安がある方は、通信講座でプロの解説を受けるのも効果的です。

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