令和4年度 第一種 筆記試験 午後 問20 解説 高圧受電設備の保護

短絡保護には、短絡電流を感知する「過電流継電器（OCR）」と、その大きな電流を安全に遮断できる「高圧真空遮断器（VCB）」を組み合わせるのが正解です。高圧柱上気中開閉器はあくまで負荷の開閉や小規模な電流の遮断を目的としており、短絡という致命的な事故電流を遮断する能力は持たないため、選択肢から除外します。

短絡事故と保護装置の役割

電気設備において短絡（ショート）とは、電路が極めて低いインピーダンスで接続され、定格の数倍から数十倍にも達する巨大な電流が流れる事故を指します。この電流を放置すると機器の焼損や火災につながるため、保護装置には「異常を検知する目」と「回路を切り離す腕」の二つが求められます。

過電流継電器（OCR: Over Current Relay）は、流れる電流の大きさを常に監視し、一定値を超えた場合に動作信号を出すための「検知器」です。対して、高圧真空遮断器（VCB: Vacuum Circuit Breaker）などの遮断器は、その信号を受けて、電極間で発生する激しいアークを真空中で消弧し、回路を物理的に切り離す「遮断能力を持つ開閉器」です。短絡という過酷な状況下では、この遮断能力が備わっていることが何よりも重要です。

なぜ気中開閉器では不十分なのか

選択肢にある高圧柱上気中開閉器は、負荷電流の開閉や、事故時の区分開閉には適していますが、短絡電流のような遮断能力が保証されていない場合が大半です。短絡電流を遮断するには非常に高い消弧能力が必要であり、これを怠ると開閉器内部で爆発や溶着が発生し、遮断に失敗する危険があります。試験においては、「遮断能力を持つもの（遮断器）」と「遮断能力を持たないもの（開閉器）」の機能を混同しないことが正解への鍵となります。

現場で求められる機器選定の視点

実際の受電設備設計や保全の現場では、保護協調が非常に重要なテーマとなります。短絡事故が発生した際、事故点に近い遮断器だけが確実に動作し、他の健全な系統まで停電させないようにするための設定が求められます。過電流継電器には、電流の大きさと動作時間の関係を調整するカーブ（反限時特性など）が備わっており、これを適切にセッティングすることで、設備全体を守りつつ必要最小限の停電範囲にとどめる設計を行います。この問題は、単なる機器の名称暗記にとどまらず、電路を守るための「感知」と「遮断」の仕組みを正しく理解しているかを問う、実務の基礎となる非常に重要なテーマです。

参考リンク

• 高圧受電設備の保護協調（日本電気技術者協会）
• 真空遮断器（VCB）の仕組みと役割について（電気の資格と勉強の記録）
• 過電流保護協調の考え方（三菱電機 FA機器製品情報）