キュービクル（キュービクル式高圧受電設備）は、受変電設備の1つです。現在主流で用いられている受変電設備であり、街中の多くで見つけられます。ただし、キュービクルの内部にどのような電気機器が収められているか把握している方は多くありません。

この記事では、キュービクルの内部に収められる電気機器について詳しく解説します。

キュービクルとは

キュービクル（キュービクル式高圧受電設備）は、JIS C4620:2018に規定されています。 JISにて、「高圧の受電設備として使用する機器一式を一つの外箱に収めたもの」とされており、高圧の受変電設備を1つの金属製の箱に収めたものがキュービクルです。

キュービクルは、受電箱と配電箱にわかれている必要があるとされています。それぞれの違いについて詳しく解説します。

受電箱とは

受電箱とは、電力需給用計器用変成器、主遮断装置、高圧電流計、高圧電圧計、力率計、GR、OCR、LGRなど、受電（電気を受け取る）に必要な機器一式を1つの箱に収めたものです。

キュービクルは大きくPS-F型又はCB型に分かれ、その違いは主遮装置の違いによります。PS-F型は受電容量３００KVA以下のキュービクルに用いられ、主遮断装置は高圧交流負荷開閉器LBSと高圧ヒューズによって保護を行うキュービクル式受変電設備で、CB型は受電容量３００KVA以上のキュービクルに用いられ、主遮断装置はVCBの設置が必須となっています。

VCB単体では過電流や漏電などを検知する仕組みが備わっていないため、過電流保護用のOCR、漏電保護用にGRを別途装備し確実に遮断できる仕組みを備えています。

現場では受電盤と呼ぶことが多くあります。

配電箱とは

配電箱は、高圧のまま配電する高圧配電盤や饋（き）電盤の他に、各施設内の分電盤に振り分けて供給するためのブレーカーを備えた低圧配電盤、その裏側には変圧器、高圧進相コンデンサ、直列リアクトル、それぞれに電流計、電圧計、力率計、などが収められたものになりです。それぞれの機器は役割が異なりますが、配電箱はその先の受電盤や分電盤などに配電するために設けられた設備になります。

一般的なキュービクルでは高圧で受電した受電盤（受電箱）からキュービクル内部を通って配線されたKIPなどの高圧電線を伝い、それぞれの配電箱にあるトランスから降圧された電灯または動力電源を配電箱の前面にある配電盤で受け、低圧ブレーカーで容量別に分割され各所の分電盤まで送るための設備になります。

現場では総称として配電盤と呼ぶこともあります。

容量が大きくなると複数の箱が連結されて大型のキュービクルとなり、10個前後の箱が並ぶこともあります。

大型のキュービクルになると当然設置場所の検討が必要になります。場合によっては低圧ケーブルの取り回しやイニシャルコストを考慮しキュービクルを分割して電力の使用場所の近くに分けて設置する方法や、電気室を設け、キュービクルではなく開放型の変電所を作る方法など、キュービクルや高圧機器と壁面の離隔距離や設置場所の構造や消防法などの設置基準を考慮し設計する必要があります。

次項では、キュービクルの内部に収められている電気機器を詳しくみていきましょう。

キュービクルの内部を構成する電気機器

キュービクルの内部を構成する電気機器は、以下の通りです。名称とは別に略号で表されることもあるため、どちらも把握しておくとよいでしょう。

ここからは、それぞれの電気機器がどういったものか詳しく解説します。

PAS（気中開閉器）

気中開閉器は、JISにて「電路の開閉が大気中で行われる負荷開閉器」とされています。自家用電気工作物から電力会社の配電線への波及事故防止のために設置される電気機器です。供給側と需要家側を分ける役割を持つため、電力会社との責任分解点に設置されます、PASの一次側・二次側のどちらで電気事故が起きたのかで責任が決まります。

PASは、一般的に1号柱に設置されることが多く、キュービクル内に設置されません。ただし、高圧の受変電設備を構成する重要な電気機器の1つです。

PASの種類

PASには、無方向性・方向性の2種類あります。それぞれの特徴は、以下の表の通りです。

負荷側（需要家側）のケーブルの長さによって無方向性・方向性を使い分けます。零相電流・零相電圧は、地絡方向継電器（DGR）で監視し、異常が生じた際に動作してPASを開放させます。無方向性の場合は地絡継電器（GR）で監視し、異常が生じた際にPASを開放させる信号を出すのが特徴です。

VCT（電力需給用計器用変成器）

計器用変成器は、JISにて「電力量計、無効電力量計又は最大需要電力計とともに用いる電流及び電圧の変成用機器の総称。変流器、計器用変圧器及び計器用変圧変流器がある」とされています。計器用変圧器（VT）と計器用変流器（CT）を1つにし、電力量計と組み合わせて測定に用いる計器のことです。

VCT（電力需給用計器用変成器）の適用範囲

VCTの適用範囲は、JISにて「電力量計、無効電力量計又は最大需要電力計と組み合わせて用いる電力需給用の計器用変成器について規定する」とされています。

このことから、建物で使えるよう高圧を低圧に変圧するためのものではなく、有効電力や無効電力、最大需要電力量を測定するために用いるものです。VCTは、1号柱にてPASの下部に設置されることもあれば、キュービクル内に収められているものもあります。直接見ても確認できますが、設備の単線結線図などを見れば、どこにあるのかすぐに確認可能です。

DS（断路器）

DS（断路器）は、JISにて「充電された電路を開閉分離するために用いる開閉機器で、負荷電流の開閉を目的としないもの」とされています。負荷電流を開閉するためのものではなく、保安点検時などに回路を確実に切り離すために用いるのが一般的です。

負荷電流に関しては、主の遮断装置であるCB（遮断器）が役割を担います。主遮断装置が遮断器の受変電設備は、「CB型」と呼ばれており、現在はVCB（真空遮断器）が多く用いられています。

DSの適用範囲

DSの適用範囲は、JISにて「公称電圧3.3 kV又は6.6 kV，並びに周波数50 Hz及び／又は60 Hzで短時間耐電流12.5 kA以下及び定格電流600 A以下の手動操作の屋内用交流気中断路器（以下，断路器という。）について規定する。また、この規格は、断路器の操作装置及び補助機器にも適用する」とされています。

公称電圧は、高圧の一般的な受電電圧と変わりません。周波数に関しては、東日本が50Hz・西日本が60Hzです。そのため、CB型の一般的な高圧受変電設備には遮断器の一次側に断路器が設置されています。

また、断路器の開放はフック棒（絶縁棒の先端部分にかぎ状のフックを取り付けたもの）にて行います。断路器のブレード（断路刃）に操作器具を引掛け、手動で開閉する仕組みです。

CB（遮断器）

遮断器は、JISにて「交流電路に使用し、常規状態の電路のほか、異常状態、特に短絡状態における電路をも開閉できる装置」とされています。以下の種類があります。

遮断器は、高圧受電設備の主遮断装置として使用されます。現在は、VCB（真空遮断器）が主遮断装置として多く用いられています。OCR（過電流継電器）などの継電器と合わせて設置し、過電流が生じた際に遮断信号を受け取って遮断器が開放される仕組みです。

CBの適用範囲

遮断器の適用範囲は、JISにて以下の2つに規定されています。

• 公称電圧が3.3 kV又は6.6 kV，定格周波数が50 Hz又は60 Hzの高圧受電設備に用いる屋内用高圧交流遮断器について規定する
• 定格電圧が3.6 kVで定格遮断電流が16 kA以下，及び定格電圧が7.2 kVで定格遮断電流が12.5 kA以下の遮断器に適用する

公称電圧は、一般的な高圧の受電電圧であるため、遮断器の定格電圧は受電電圧を満たしています。そのため、CB型の主遮断装置として用いられている傾向です。また、主遮断装置を負荷開閉器と高圧ヒューズで行う受変電設備は「PF-S型」と呼ばれます。300kVA未満の小規模な受変電設備にて採用されることのある方式です。CB型とPF-S型の違いを簡単にでも把握しておくとよいでしょう。

LBS（高圧交流負荷開閉器）

LBS（高圧交流負荷開閉器）は、JISにて「通常の回路条件で、電流を投入、通電及び電流遮断できる開閉装置。条件には，過電流，短絡などの異常な回路条件下での指定時間の通電を含んでもよい」とされています。

LBSは、キュービクルの内部で変圧器（トランス）やコンデンサの一次側に設置され、電気回路の開閉を行います。キュービクルにて円雉子が生じた際に波及事故を防ぐ役割を果たすのが特徴です。単線結線図をみても、LBSは必ずといっていいほど設置されています。

LBSの適用範囲

LBSの適用範囲は「定格電圧が1 kVを超え52 kV以下，定格周波数が50 Hz及び／又は60 Hzで，手動操作式又は電気動力操作式で，屋内用及び屋外設備用の三相交流負荷開閉器及び断路機能付負荷開閉器（以下，負荷開閉器という。）について規定する」とされています。

一般的な受電電圧は6,600Vであるため、かなり広い電圧の範囲までLBSが適用していることがわかります。また、LBSと高圧ヒューズを組み合わせて、300kVA未満の小規模な受変電設備にて主遮断装置として用いられることがあり、このタイプは「PF-S型」と呼ばれます。

変圧器（トランス）

変圧器は、変える（変圧する）ための電気機器のことです。JISでは、「電力を送る目的で用いられ、電磁誘導作用によって、ある交流電圧及び電流の系統から同一周波数で電圧及び電流が異なるほかの系統に電力を変成し、鉄心及び二つの巻線から構成される静止誘導機器」とされています。

キュービクルの受電盤から供給されてくる電力を低圧に降圧する際は「配電用6kV油入変圧 器」が多く使用されています。油入変圧器とは、鉄心・巻き線を絶縁油に浸しており、周囲空気の自然対流によって鉄心・巻き線・絶縁油を冷却する仕組みの変圧器のことです。

変圧器の適用範囲

変圧器の適用範囲は、「単相10 kVA以上500 kVA以下、及び三相20 kVA以上2 000 kVA以下とし、定格周波数は、50 Hz又は60 Hzとする」とされています。ここにある単相は「単相三線式」、三相は「三相三線式」の変圧器のことです。

単相三線式は、一次側が単相・二次側が三相で構成された変圧器です。主に電灯回路で用いられています。三相三線式は、一次側・二次側ともに三相で構成された変圧器で、主に動力回路で用いられます。三相結線では、△結線やY結線など巻き線の接続方式に種類があるのも特徴です。

変圧器の容量は、建物によって異なります。大型設備であれば大容量の変圧器を設置していますし、小規模設備であれば小型の変圧器が設置されているなど設備によってさまざまです。

LA（避雷器）

6.6 kVキュービクル用高圧避雷器は、JISにて「雷、回路の開閉などに起因する過電圧の波高値がある値を超えた場合，放電することによって過電圧を制限して電気施設の絶縁を保護し、かつ、続流を短時間のうちに遮断して、系統の正常な状態を乱すことなく原状に復帰する機能をもつ装置。」とされています。

避雷器はその名の通り、高圧設備の雷対策に使われる機器です。落雷によって、PAS（期中負荷開閉器）やケーブルの引き込み口、CB（遮断器）、変圧器などの故障・不具合につながります。

PAS（気中開閉器）は、電力会社の配電線路との延長線上にあり、誘導雷（落雷による電磁波が生じさせる電圧サージ）を受けやすい電気機器です。そのため、波及事故防止対策として、構内中第1号柱にあるPASには同柱に避雷器を設置して保護することもあります。

キュービクル用高圧避雷器の適用範囲

JISでは、キュービクル用高圧避雷器の適用範囲として、「JIS C 4620に規定する公称電圧6.6 kV及び定格周波数50 Hz又は60 Hzのキュービクル式高圧受電設備に用いる公称放電電流2 500 A又は5 000 Aの，酸化亜鉛形直列ギャップ付避雷器（以下，“高圧避雷器”という。）について規定する。」とされています。

公称電圧は、一般的な受電電圧と同等であるため、高圧区分であれば適用していることがわかります。酸化亜鉛素子（ZnO）を主成分とする場合、放電時は大電流を通過させて端子間の電圧を制限し、放電した後は原状に復帰する作用を持つ避雷器となるのが特徴です。

SR（直列リアクトル）、C（進相コンデンサ）

SR（直列リアクトル）、C（進相コンデンサ）は共に力率改善を目的として使用される電気機器です。直列リアクトルは、進相コンデンサに直列接続して、回路電圧の波形のひずみを軽減させつつ、コンデンサ投入時の突入電流を抑制するために使用されます。

力率（有効率）とは、供給された電力のうち何％が有効に働いているか表したものです。建物で使用される電気製品には、電子基板の中にコイルやコンデンサなどの部品が組み込まれており、この部品に交流がかかることで出力電力の低下を招きます。

出力電力が低下した割合（無効になった分の電力を表した割合）は無効率と呼ばれ、無効率が高くなるほど電力が効率的に使用されていないことになります。そこで、力率改善を目的に導入されるのが進相コンデンサです。進相コンデンサが遅れ要素を持つ無効分の電力を打ち消し、力率を1に近づけます。結果として、供給された電力をより有効に使いやすくできるというわけです。

PC（高圧カットアウト）

高圧機器を回路から切り離すための電気機器の1つです。変圧器（300kVAまで）や高圧進相コンデンサ（50kVAまで）の保護用途として利用する場合、中にヒューズを入れて、ヒューズの定格以上の電流が流れた場合にヒューズが切れて回路を切り離します。

開閉機能のみを使用する場合は、素通し線（電流によって切れない線）を入れて使います。開閉性能に関しては高くないため、頻繁に開閉する場所では使用できません。

F（ヒューズ）

ヒューズは、主に高圧カットアウトと組み合わせて変圧器・コンデンサの保護装置として使います。ヒューズの種類は、以下の通りです。

また、ヒューズにはパワーヒューズ（PF）と呼ばれるものがあります。高圧限流ヒューズのことで、こちらも回路に異常な電流が流れるとエレメントが溶断して回路を切り離します。

PF（高圧限流ヒューズ）とLBS（高圧交流負荷開閉器）を組み合わせて保護を行う受変電設備は「PF-S型」と呼ばれます。300kVA未満の小規模受変電設備の主遮断装置として用いられることがある方式です。

KIP（EPゴム電線）

KIP（EPゴム電線）は、公称電圧6.6kV のキュービクル式受電設備内の高圧配線に使用される電線です。導体（すずめっき軟銅線）の周りにセパレータが施されており、その周りを絶縁体であるEPゴムが覆っています。

環境配慮型 EM（エコマテリアル）電線として、ハロゲンフリー、低発煙性、難燃性（JIS C 3005 の傾斜難燃合格）の特性を有しており、高圧配線に必ずといっていいほど使用されている電線です。第一種電気工事士の技能試験でも取り扱うことからも、主要な電線であることがわかります。

GR（地絡継電器）、DGR（地絡方向継電器）、OVGR（地絡過電圧継電器）

GR（地絡継電器）、DGR（地絡方向継電器）、OVGR（地絡過電圧継電器）は、地絡事故を検出するための継電器です。それぞれの特徴は、以下の表をご覧ください。

地絡関係の継電器は、3種類あります。一般的な受変電設備では、地絡継電器・地絡方向継電器の2つを主に使い分けており、太陽光発電設備では地絡過電圧継電器も設置されることがある傾向です。

零相電流はZCT、零相電圧に関してはZPDが検出されます。地絡継電器が動作しなければ波及事故の防止ができないため、保安点検でも地絡継電器関連の動作試験がある重要な継電器です。

OCR（過電流継電器）、OVR（過電圧継電器）

過電流・過電圧を検出する継電器には、OCR（過電流継電器）、OVR（過電圧継電器）があります。それぞれの特徴は、以下の通りです。

過電流継電器や過電圧継電器も遮断器との連動試験とあわせて動作試験を行います。試験では、意図的に異常な電流・電圧を生じさせるため、試験器の正確かつ素早い操作が求められます。

ZCT（零相変流器）、ZPD（零相電圧検出装置）

ZCT（零相変流器）、ZPD（零相電圧検出装置）は、GR（地絡継電器）やDGR（地絡方向継電器）と組み合わせて使用されます。それぞれの特徴は、以下の通りです。

LGR（漏電火災警報器）

漏電火災警報器は、漏えい電流を検出するための警報器です。総務省例第24号第2条では、「電圧六百ボルト以下の警戒電路の漏洩電流を検出し、防火対象物の関係者に報知する設備であって、変流器及び受信機で構成されたものをいう。」とされています。

漏電火災警報器は、警報設備の1つです。防火対象物の屋内電気配線及び電気機器に流れる漏電を早期検出し、警報を発して防火対象物の関係者に報知します。結果、電気火災の発生を未然に防ぐといった仕組みの電気機器です。

漏電火災警報器は、電気の保安点検ではなく、建物の消防点検を行う際に動作テストを行います。専用の試験器を用いて、正常に動作するか確かめるテストです。

マルチメーター

マルチメーターは、JISにて「電圧並びに電流及び抵抗のような電気量を測定することを意図する、多レンジで多機能の測定計器」とされています。アナログでメーター表示されているものは「テスター（回路計）」と呼ばれており、親しみのある方もいるのではないでしょうか。

デジタルマルチメーターは、以下のような用途で使用されます。

• プラグソケットや照明器具の電気テスト
• 配線施工時
• 電池、電気モーター、電源などの機器・部品の分析・測定全般
• 電子回路の故障診断とトラブルシューティング

機器1つあれば、さまざまな業務に使用できるのが特徴です。また、メーター関係の機器にはクランプメータもあり、クランプメーターは主に回路の電流や漏れ電流を測定するために使用されます。それぞれの特徴を把握しておくとよいでしょう。

ハンドルキー

ハンドルキーは、キュービクルのハンドルの鍵を開けるために使用されるものです。主に以下のハンドルが使用されています。

• 昭和50年製以前：J型
• 昭和51年～平成7年製以前（おおよそ）：K型

J型用の扉は、ハンドル差込部に回転するSUS型カバーがありません。ハンドルを差し込んで強く回すと開錠します。

K型用の扉には、ハンドル差込部に回転するSUSカバーがあります。装着後に回転させることで開錠できます。

ただし、現在は防水ハンドルや抜き差しハンドルで開錠するタイプのものなど、さまざまなタイプのハンドルがあります。タキゲンの鍵で開錠できるものもあれば、先ほどご紹介したようなハンドルでないと開錠できないものもあるのが特徴です。

そのため、電気主任技術者が保安点検を行う際、複数タイプのキーを持っていき、キュービクルのハンドルに合わせた鍵で開錠、保安点検を実施します。建物の管理者に専用のハンドルキーを保管してもらっていることもあります。

MCCB（配線用遮断器）

配線用遮断器は、規定以上の過電流が生じた際、自動的に電路を開路するよう設計された低圧電炉用の保護機器です。JISにて「通常の回路条件の下で、電流を投入、通電及び遮断することが可能で、かつ、短絡のような特定の異常回路条件の下でも、電源を投入、並びに規定した時間の通電及び遮断することが可能な能力をもつ機械式開閉機器」とされています。

また、配線用遮断器の他にも、ELCB（漏電遮断器）があります。漏電遮断器は、漏れ電流を検知し、漏電による感電事故や火災が発生する前に電路を遮断する役割を持つ遮断器です。ブレーカーにテストボタンがあるのが目印です。

UPS（無停電電源装置）

無停電源装置は、JISにて「半導体電力変換装置、スイッチ及びエネルギー蓄積装置（例えば、蓄電池）を組み合わせ、交流入力電源異常のときに負荷電力の連続性を確保できるようにした電源装置」とされています。

簡単に言えば、蓄電池やコンデンサに蓄えられたエネルギーを使って、負荷に対して途切れることなく交流電力を送ることを目的とした電源装置です。停電が起きた場合に、蓄電池からの給電に自動で切り替わるため、途切れなく電気を使用できます。

ただし、長時間の停電には基本的に耐えられません。システムを安全にシャットダウンさせたり、非常用発電機が起動するまでのつなぎの役割として使用されます。

地中線用負荷開閉器（UGS・UAS）

地中線用負荷開閉器（UGS・UAS）とは、電力会社との需要家側の責任分界点に設置される保護装置です。地中配電線（電力会社に地中から電気を供給する仕組みの配電線）を利用している事業所が設置するキャビネット内に収められます。

UGS（Underground Gas Switch）は、電路をガスで遮断する仕組みです。一方でUAS（Underground Air Switch）は、電路を空気で遮断します。PASやPGSの地中配線用版が地中線用負荷開閉器というわけです。

そのため、地中線用負荷開閉器の役割もPASやPGSと同様、地絡事故の保護となります。高圧ケーブルに地絡事故などが生じた際、波及事故につながらないよう地中線用負荷開閉器が作動します。

まとめ

この記事を通して、キュービクルの内部にどのような電気機器が収められているのかお分かり頂けたかと思います。電力会社から受け取った電気を建物内で使用できるものに変換して送るための設備が内部に収められており、なおかつ安全な運用・点検ができるように継電器や遮断器などの機器・装置が搭載されています。

それぞれの電気機器の役割を把握することで、より安全に運用しやすくなるだけでなく、キュービクルの内部でどのように電気が変換されているのか理解を深められるでしょう。

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