令和6年度第三種電気主任技術者上期試験　法規科目 問100 解説 問10 問10

需要家構内の短絡事故点において発生した大電流（短絡電流）に対し、区分開閉器B（SOG機能付PAS）が過電流ロック機能によって自ら遮断せずロックし、配電用変電所の送り出し遮断器Aが先に開路して無電圧状態を作った後に、Bが蓄勢されたエネルギーで開路して事故点を受電点から切り離し、最後にAが再閉路することで、選択肢(1)の「Aが開路したのち、Bが開路し、その後Aが閉路する」という動作になります。

保護協調とSOG機能付PASの役割

高圧配電系統における安全を確保するため、変電所側の保護装置と需要家側の保護装置が互いに連携して動作する仕組みを保護協調と呼びます。この問題で扱われている区分開閉器B（SOG機能付PAS）は、需要家の受電点に設置され、需要家内部の事故が配電線全体に波及して広域停電（波及事故）を起こすのを防ぐ重要な役割を持っています。

SOG機能付PASは、過電流蓄勢トリップ付地絡トリップ形トリップ装置付過電流ロック形高圧気中負荷開閉器という正式名称が示す通り、いくつかの特殊な性質を持っています。

まず、区分開閉器Bは負荷開閉器（LBSやPAS）であり、通常時の負荷電流を開閉することはできますが、短絡事故の際に流れる極めて大きな短絡電流を自力で安全に遮断する消弧能力を持っていません。もし短絡電流が流れている最中に無理に開路しようとすると、内部で巨大なアークが発生し、開閉器自体が爆発・破損する恐れがあります。

そのため、区分開閉器Bには過電流ロック（遮断ロック）という性質が備わっています。これは、一定以上の大電流（短絡電流）を検知すると、自身のトリップ動作を強制的に禁止（ロック）し、閉路状態を維持する機能です。

一方で、送り出し遮断器Aは変電所に設置された強力な遮断器であり、短絡電流を安全かつ迅速に遮断できる能力を持っています。

さらに、区分開閉器Bは過電流蓄勢トリップという性質も持っています。短絡電流が流れたとき、その電流のエネルギーを利用して、内部のトリップ用バネを引っ張って動作に必要な機械的エネルギーを蓄えます（蓄勢）。

このように、機器の遮断能力の限界と、変電所側の遮断器の能力を組み合わせることで、配電系統全体を安全に守る保護協調システムが成り立っています。

短絡事故発生から事故区間切り離し・送電再開までの保護動作

1. 需要家構内の事故点で短絡事故が発生すると、電路に極めて大きな短絡電流が流れます。この電流は、配電用変電所の送り出し遮断器A、および区分開閉器B（SOG機能付PAS）の双方を通過して事故点へと流れていきます。

2. 区分開閉器Bは、自身を通過する電流がロック電流（過電流）以上であることを検知し、即座に過電流ロック状態に入ります。これによりBは自身の接点を開くのを保留し、同時に流れる電流からエネルギーを得て、開路するためのバネを強く引っ張ってエネルギーを蓄えます。

3. 送り出し遮断器Aは、配電線に流れる短絡電流を検知して速やかに開路します。これにより、事故点を含めた配電系統全体への送電が一時的に停止し、電路は電流が流れていない無電圧・無電流の状態になります。

4. 区分開閉器Bは、電路の電流がゼロになったこと（無電圧・無電流状態）を検知すると、過電流ロックを解除します。そして、先ほど蓄えたバネの力を解放し、無電流の安全な状態で速やかに開路します。これにより、事故の発生した需要家だけが配電系統から物理的に切り離されます。

5. 区分開閉器Bが完全に開路して事故点が切り離された後、配電用変電所の送り出し遮断器Aは、一定時間（数秒程度）が経過したのちに自動的に再び閉路（再閉路）します。これにより、事故を起こした需要家以外の健全な他の需要家に対して、速やかに送電が再開されます。

図に示された短絡事故点と、そこから変電所の遮断器Aへと遡る電路にある各機器を重ねてみると、電流の有無に応じてそれぞれの機器がどのタイミングで連動するのかが見えてきます。

参考リンク

• 高圧受電設備の保護協調とPASの役割 | 音声付き電気技術解説 | 日本電気技術者協会
• 【実務動画】高圧受電設備 SOG（位相特性）試験をやってみよう！ | YouTube
• 高圧気中負荷開閉器（PAS）およびSOG制御装置の動作仕様 | 戸上電機製作所