非常用発電機とATSの単線結線図｜切替開閉器・インタロックと不足電圧継電器の位置

この記事を読み終えると、高圧受電設備の単線結線図で非常用予備発電装置と切替開閉器の位置を見つけ、常用電源と発電機が同時につながらないしくみ（双投形の切替開閉器・遮断器のインタロック）と、停電から復電までの流れを説明できるようになります。

第一種電気工事士の学科では、令和5年度から令和8年度上期までの7回のうち2回、単線結線図に非常用予備発電装置が描かれました。切替開閉器の常用側にある継電器の図記号と番号、発電機の遮断器とインタロックを施す機器が問われています。非常用予備発電装置の工事に従事できる資格も、1回出ています。図を読む軸は2つです。①どこで切り替えているか（低圧側か、高圧側か）。②常用電源と発電機が同時につながらないしくみは何か。この記事は試験の学習用で、実際の設備の構成や発電機の容量を決めるものではありません。

非常用予備発電装置は、常用電源が止まったときに電気を送る

ふだん電力会社から受けている電気を、常用電源といいます。日本内燃力発電設備協会の解説によると、非常用の自家発電設備は、常用電源の停電時に必要な電源を確保するための設備です。スプリンクラーなどの消防用設備等や非常用エレベーターといった防災設備へ電気を送る防災用と、一般の照明やコンピュータなどの保安設備へ送る保安用があります。

おもな構成機器は、原動機（ディーゼル機関・ガス機関・ガスタービン）、同期発電機、制御装置（発電機盤・自動始動盤）、始動装置（蓄電池と充電装置など）です。単線結線図では、丸の中に G と書いた図記号が発電機です。試験の図では、「非常用予備発電装置」と書かれた破線の枠の中に描かれています。

題名のATSは、Automatic Transfer Switch の略です。切替器のメーカーの解説では、停電や電圧の異常を検知すると、商用電源から非常用電源へ、人の操作なしで自動的に切り替える装置とされています。検知回路・制御回路・切替機構の3つでできていて、切替機構には双投形の切替器を使います。試験の単線結線図に出てくるのは、この切替機構と、検知にかかわる継電器です。

停電から復電まで、6つの段階で進む

消防庁の告示「自家発電設備の基準」は、消防用設備等の非常電源として使う自家発電設備について、「常用電源が停電した場合、自動的に電圧確立、投入及び送電が行われるものであること」と定めています。図1の③が電圧確立、図1の④が投入と送電です。同じ告示は、停電してから電圧確立と投入までの時間を、40秒以内としています。

復電した後の動きは、発電装置のメーカーのカタログに説明があります。「商用電源が復電をすると自動的に電源を切り戻し、待機運転後に自動停止を行います」。図1の⑤が切り戻し、図1の⑥が待機運転と停止です。

経済産業省の「自家用電気工作物の標準的な点検項目について」は、年次点検の項目に「非常用予備発電装置の起動・停止・発電電圧・発電電圧周波数が正常であることを確認」を挙げています。図1の③で確立する電圧と周波数が、確かめる対象です。停電して行う年次点検で確かめる絶縁・接地・保護の3つは、高圧受電設備の検査方法で扱っています。

常用電源と発電機は、同時につながないように施設する

電気設備に関する技術基準を定める省令 第61条は、非常用予備電源の施設を次のように定めています。

常用電源の停電時に使用する非常用予備電源（需要場所に施設するものに限る。）は、需要場所以外の場所に施設する電路であって、常用電源側のものと電気的に接続しないように施設しなければならない。

需要場所は、電気を使う構内のことです。条文は、構内の発電機が、構内の外にある常用電源側の電路と電気的につながらないように施設することを求めています。試験の配線図の設問にも、「非常用予備電源と常用電源を電気的に接続しないものとする」というただし書きが付いていました。

単線結線図では、このためのしくみが2つの形で描かれます。低圧側の切替開閉器と、高圧側の遮断器のインタロックです。順に見ていきます。

低圧側で切り替える図では、切替開閉器（MC-DT）を探す

試験の単線結線図の1つは、変圧器の二次側で切り替える形でした。図2の①が常用電源、図2の③が非常用予備発電装置で、どちらも遮断器を通って、図2の④の切替開閉器につながります。図2の⑤の非常電灯と非常動力は、切替開閉器の下にあります。試験の図では、非常電灯の手前にもう1台の変圧器が入っています。

図2の④には「MC-DT」と書かれています。MCは電磁接触器、DTは双投（Double Throw）です。メーカーは、この機器を電源切替開閉器と呼んでいて、「商用電源が停電になった時に発電機などの非常用電源へ切替えて、電力を供給するための開閉器」と説明しています。

図2の②の「U＜」は不足電圧継電器です。切替開閉器の常用側の電線につながっています。この継電器は、後の節で扱います。

切替開閉器は、どちらか片方にしか入らない

双投形の切替器は、2つの電源のうち、どちらか一方だけを負荷につなぐ構造です。図3の①のように常用側に入っているときは、発電機側の接点が開いています。図3の②のように発電機側に入ると、常用側の接点が開きます。動く側が1つなので、常用電源と発電機が同時に負荷へつながることはありません。

図3の②のとき、発電機の電気は負荷へ流れますが、常用電源の側へは道がありません。省令第61条が求める「電気的に接続しない」を、機器の構造で満たしています。

高圧側で切り替える図では、2台の遮断器のインタロックを探す

もう1つの単線結線図は、発電機が高圧の母線につながる形でした。図4の①の発電機の遮断器は、防災用の母線につながります。防災用の母線と常用の高圧母線の間には、図4の②の遮断器があります。ふだんは図4の②が入っていて、図4の④の防災用の負荷も、常用電源から電気を受けています。試験の図では、発電機の遮断器と防災用の母線の間に、断路器ともう1台の遮断器も描かれています。

この図で問われたのは、発電機の遮断器とインタロックを施す機器です。選択肢は、発電機の断路器、防災用の負荷の変圧器の開閉器、2つの母線の間の遮断器、受電点の区分開閉器の4つで、正解は2つの母線の間の遮断器でした。図4の③の破線が、そのインタロックです。

インタロックは、同時に動いては困る2つの機器について、片方が入っている間はもう片方が入らないようにするしくみです。図4の①と②が同時に入ると、発電機が常用の高圧母線につながります。停電のときは、図4の②が開いてから図4の①が入るので、発電機の電気は防災用の母線だけへ送られます。遮断器の操作回路のインタロックはVCBの引外し回路とインターロックでも扱っています。

2つの形は、切り替える場所と機器で見分ける

結局どちらの形かは、発電機がどこへつながっているかで決まります。発電機が変圧器の二次側と並んで切替開閉器へつながっていれば、低圧側で切り替える形です。発電機が高圧の母線へ遮断器でつながっていれば、高圧側で切り替える形で、相手の遮断器とのインタロックを探します。

どちらの形でも、確かめることは同じです。負荷から電源へ向かってたどり、常用電源と発電機の道が1か所で分かれていること、その分かれ目で2つが同時につながらないことを見ます。

不足電圧継電器（U＜・27）は、電圧が下がったことを検出する

図1の②で停電を見つけるのが、不足電圧継電器です。図記号は四角の中に「U＜」、制御器具番号は27です。試験では、図2の②の位置に置く機器の図記号と番号の組み合わせが問われ、「U＜」と27の組み合わせが正解でした。ほかの選択肢には、64（地絡過電圧継電器）や59（過電圧継電器）がありました。

置かれる場所は、常用電源の電圧を見られる位置です。低圧側で切り替える図では、図2の②のように切替開閉器の常用側にありました。高圧側で切り替える図では、高圧母線につながる計器用変圧器（VT）の二次側に「U＜」が描かれていました。

切替開閉器（MC-DT）を組み込んだ盤のメーカーの資料には、運転のブロック図があります。一般給電（待機）、一般停電の検出、発電機給電の検出、MC-DTの発電機側への投入、発電機給電、一般復電の検出、復帰確認、MC-DTの一般側への投入の順に一巡する図で、結線図には27が使われています。発電機の給電を検出してから発電機側へ投入する順序は、図1の③④と同じです。継電器の図記号と番号の読み方は保護継電器の種類と保護協調にまとめています。

発電機の定格電流は、定格出力と電圧から求める

試験の単線結線図では、非常用予備発電装置に「100kV·A」のように定格出力が書かれています。定格電流は、定格出力を√3と定格電圧で割って求めます。

定格電流〔A〕 ＝ 定格出力〔V·A〕 ÷ (√3 × 定格電圧〔V〕)

√3で割るのは、三相の皮相電力が S ＝ √3 × V × I だからです。同じ100kV·Aでも、電圧が低いほど電流は大きくなります。

電動機の始動電流は、発電機の定格電流の大半を占めることがある

日本電気技術者協会の解説によると、かご形誘導電動機を直入れで始動すると、定格電流の5〜8倍の始動電流が流れ、電源の電圧を変動させる原因になります。発電機は定格電流が限られているので、同じ始動電流でも、定格電流に占める割合が大きくなります。

図5の②のとおり、この電動機は運転中なら発電機の定格電流の約15％です。ところが始動の瞬間は、図5の③のように約87％になり、図5の①の発電機の定格電流に近づきます。スターデルタ始動にすると、図5の④の約29％まで下がります。始動電流が1/3になる理由は三相誘導電動機の始動と保護で計算しています。

始動器のメーカーの解説も、発電機を電源にするときや電圧降下が心配なときの方法として、リアクトル始動などの始動電流を下げる方式を挙げています。消防庁の通知は、消防用設備等が2つ以上あるとき、発電機の出力は原則として同時に始動し同時に使用できるものとし、順に電力を供給する装置を設けた場合は、同時に投入したときの出力としないことができる、としています。始動が重ならないようにする考え方です。

この例題は、始動電流の大きさを発電機の定格電流と比べるためのものです。発電機の容量を決める計算は、この記事では扱いません。

非常用予備発電装置の工事は、特種電気工事資格者が従事する

電気工事士法は、自家用電気工作物の電気工事のうち特殊なもの（特殊電気工事）を、特種電気工事資格者でなければ従事できない工事としています。電気工事士法施行規則 第2条の2が定める特殊電気工事は、次の2つです。

経済産業省の説明では、この資格が必要なのは、自家用電気工作物（最大電力500kW未満の需要設備）のネオン工事と非常用予備発電装置工事で、認定証は工事の種類ごとに交付されます。試験でも、この2つの工事に従事できる者として、特種電気工事資格者が正解でした。認定電気工事従事者・第一種電気工事士・第三種電気主任技術者は、誤りの選択肢です。

施行規則は、非常用予備発電装置工事の対象の配電盤から、「他の需要設備との間の電線との接続部分」を除いています。資格ごとの工事の範囲は第一種と第二種電気工事士の違いの図で確かめられます。

自己チェック｜切り替える場所・インタロック・資格を、図と条文で判断する

解説は最初から表示しています。図を指している設問は、図へ戻って位置を確かめてください。

図の読み取りと条文の確認先

2026年10月4日に、次の資料の記載内容を確認して、本文の図・条文の引用・例題と照合しました。

• 電気技術者試験センター：令和6年度第一種下期学科試験の問題（PDF。配線図と問47）
• 電気技術者試験センター：令和7年度第一種上期学科試験（出題例）の問題（PDF。配線図と問50）
• 電気技術者試験センター：令和7年度第一種下期学科試験の問題（PDF。問38）
• e-Gov法令検索：電気設備に関する技術基準を定める省令（第61条）
• e-Gov法令検索：電気工事士法施行規則（第2条の2）
• 経済産業省：特種電気工事資格者（資格が必要な工事、認定証の交付）
• 経済産業省：自家用電気工作物の標準的な点検項目について（PDF。年次点検の非常用予備発電装置の項目）
• 総務省消防庁：自家発電設備の基準（昭和48年消防庁告示第1号）（電圧確立・投入・送電、40秒以内）
• 総務省消防庁：消防用設備等の非常電源として用いる自家発電設備の出力算定について（PDF。令和8年4月16日 消防予第159号）
• 日本内燃力発電設備協会：自家用発電設備の分類及び構成機器（PDF。防災用と保安用、構成機器）
• デンヨー：非常用自家発電装置のカタログ（PDF。停電時の自動始動と、復電時の切り戻し）
• 高田製作所：自動切替器（ATS）とは（ATSの構成、双投形の切替器）
• 愛知電機：電源切替開閉器（MAC-DT）（切替開閉器の説明）
• 河村電器産業：高速電源切替開閉器（MC-DT）を組み込んだ分電盤（PDF。運転ブロック図）
• 日本電気技術者協会：誘導電動機の各種始動法（始動電流の5〜8倍）
• 日本電気技術者協会：リレーシーケンスの基礎（インタロック回路）
• 電光工業：スターデルタについて（発電機を電源にするときの始動方式）

更新履歴：2026年10月4日　図1〜図5と、発電機の定格電流・始動電流の例題、自己チェックを加え、切り替える場所と同時につながないしくみから単線結線図を読む構成に改めた

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。試験センターの単線結線図と省令・告示を照合し、非常用予備発電装置の切り替えのしくみを図と例題で整理しています。運営者情報と編集方針