VCB（真空遮断器）は、保護継電器から引外し指令を受けても、トリップコイルを動かす操作電源がなければ開放できません。高圧受電設備では、蓄電池を使う直流操作方式、操作変圧器などを使う交流操作方式、停電後も蓄えたエネルギーで引外すCTD（コンデンサ引外し電源装置）などがあります。方式名だけでなく、停電・短絡・地絡時にどの電源が残り、どの遮断器を何回操作できるか、保護継電器・警報・遠隔監視と合わせて確認します。
先に結論｜保護継電器が判断し、操作電源がVCBを動かす
VCB自体は過電流や地絡を判断しません。CT・ZCT・ZPDなどが電流・電圧を検出し、OCR・DGR等の保護継電器が設定値と時限に従って動作し、トリップコイルへ指令を送ります。VCBが実際に開放するには、引外し機構を動かす電源が必要です。
『制御電源』は保護継電器、表示灯、警報、補助リレー、通信などを含む広い呼び方、『操作電源』は遮断器の投入・引外し機構を動かす電源として使われます。設備図面では呼称が混在することがあるため、電源系統図と端子番号で負荷を確認します。
| 方式 | 電源・蓄勢 | 停電時の確認 | 主な点検 |
|---|---|---|---|
| 直流操作 | 蓄電池・整流器 | 所定時間と操作回数を確保できるか | 蓄電池電圧、容量、充電器、絶縁 |
| 交流操作 | 操作変圧器・VT等 | 事故時に電源が維持される構成か | 電源回路、ヒューズ、電圧、配線 |
| CT引外し | CT二次電流 | 対象事故電流で確実に動作するか | CT比、OCR、引外し回路、連動試験 |
| CTD | コンデンサに蓄えた電荷 | 入力喪失後の規定時間で動作するか | 充電表示、出力、配線、放電時間 |
直流電源は事故時にも保護・操作回路を維持しやすい
蓄電池と整流器を使う直流電源は、受電電圧が失われても一定時間、保護継電器、遮断器操作、警報・表示を維持できる構成を取りやすい方式です。複数のVCB、監視盤、通信、非常操作をまとめて給電する場合は、定常負荷と同時操作時の最大負荷、必要保持時間、将来増設を分けて容量を見ます。
蓄電池は端子電圧が正常でも容量が低下している場合があります。種類、セル数、設置温度、経過年数、充電器の状態、浮動充電電圧、警報履歴を確認し、メーカー手順に沿った容量・内部抵抗等の点検と交換計画を作ります。蓄電池交換後は極性、ヒューズ、警報、実負荷での操作を確認します。
交流操作方式は事故時に電源がどこまで残るかを追う
交流操作方式では、操作変圧器、VT、所内電源などから操作・制御電源を取ります。平常時に電圧が出ていても、受電事故で同じ電源が失われる構成なら、その後のトリップや警報が維持できません。単線結線図と制御電源系統図で、ヒューズ・小形遮断器・切替回路を含めて供給元を追います。
CT二次電流を利用して過電流事故時に引外す構成もあります。CT引外しは対象とする事故と電流域、OCR・引外し装置の組合せを確認し、地絡保護や手動非常停止など別の機能まで自動的に賄えると考えません。機器型式ごとの回路図と試験方法を優先します。
CTDは停電後の引外しに必要なエネルギーをコンデンサへ蓄える
CTD（コンデンサ引外し電源装置）は、平常時にコンデンサを充電し、入力電源が失われた後も蓄えた電荷でVCBやVMCの引外しコイルを動作させます。直流電源盤を持たない小規模設備などで使われますが、接続できる負荷、動作可能時間、適合する引外しコイルは製品仕様で決まります。
三菱電機の製品FAQは、CTDのトリップ回路へVCB・VMC以外の機器を組み合わせると、入力電源喪失後の所定時間にトリップできる性能を満たせないため、他の機器を接続しないよう案内しています。表示灯や補助リレーを安易に追加せず、負荷追加時はメーカーへ確認します。
投入用と引外し用、ばね蓄勢用の電力を分けて確認する
VCBは、投入コイル、引外しコイル、電動ばね蓄勢機構などで必要な電流と通電時間が異なります。停電中に引外しはできても再投入できない構成、1回の操作後にばねを再蓄勢できない構成があります。カタログの操作電流、制御電流、モーター電流、充電時間を使って電源容量と配線・保護を確認します。
復電時には複数VCBのばね蓄勢や補機が同時に始動する可能性があります。定常時の消費電力だけで電源容量を決めず、最大同時負荷、電圧降下、ヒューズ・配線容量、操作順序を確認します。自動復帰を行う場合は、不用意な再投入を防ぐインターロックと安全確認を優先します。
年次点検は電源単体と保護連動を分けて記録する
点検では、操作・制御電源の電圧、充電器、蓄電池・CTD、ヒューズ、端子の緩み・変色、絶縁、警報を確認します。そのうえで、保護継電器の単体特性試験と、実際にVCBが開放し表示・警報が変化する保護連動試験を分けて記録します。
停電点検後は、試験用プラグ、短絡片、切替スイッチ、ヒューズ、制御電源を運転状態へ戻し、投入・引外し、遠隔監視、警報復帰を確認します。『VCBが手動で動いた』だけでは、事故検出から引外しまでの回路全体を確認したことになりません。
- ✓操作・制御電源の供給元と電圧
- ✓蓄電池・充電器・CTDの型式と交換時期
- ✓投入・引外し・ばね蓄勢の必要電流
- ✓保護継電器からVCBまでのトリップ回路
- ✓停電後の操作回数・保持時間・復旧手順
よくある質問
Q.VCBが手動で開閉できれば操作電源は正常ですか？
A.手動機械操作と電気操作は別です。投入・引外しコイル、遠方操作、保護継電器からのトリップまで確認します。
Q.CTDは蓄電池の代わりですか？
A.限定された引外し動作へ電力を供給する装置で、直流電源盤と同じように多数の制御負荷を長時間給電するものではありません。接続負荷と保持時間を仕様書で確認します。
Q.直流電圧が正常なら蓄電池交換は不要ですか？
A.充電器出力で電圧が保たれていても蓄電池容量が低下している場合があります。経過年数、温度、警報、メーカー推奨点検を合わせて判断します。
Q.操作電源を更新するとき停電は必要ですか？
A.回路構成と仮設電源の可否で変わります。保護機能を失う時間を明確にし、電気主任技術者、保守会社、施工者で停止・復旧手順を決めます。
POINT
この記事のまとめ
VCBの保護動作は、検出器・保護継電器・トリップ回路・操作電源・VCBが一連で働いて成立します。直流、交流、CT引外し、CTDのどの方式かを図面と現物で照合し、停電時の保持時間と操作回数、蓄電池・CTDの状態、連動試験、復旧確認まで記録してください。
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参考にした一次情報
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