第一種電工 配電理論・配線設計 問16：配電理論・配線設計

ある機器・継電器が「何を検出するか」を問う問題。正答イ「短絡電流を検出する」。選択肢は零相電流（地絡検出）・短絡電流（過電流/短絡検出）・欠相電圧・逆相電圧の4つ。OCR欠落で問題の機器名は不明だが、過電流継電器（OCR）や過電流ロック機構などは「短絡電流」を検出して動作する。零相電流は地絡検出（ZCT+GR）、欠相・逆相は電動機保護継電器で検出する。正答イ（短絡電流を検出する）。

機器が検出する電気量の識別問題（正答イ＝短絡電流を検出する）。OCR欠落で問題の機器名は不明だが、選択肢と正答から保護継電器・検出機器の識別問題と推定。各選択肢の検出量と対応機器。ア（零相電流を検出する）：零相変流器（ZCT）+ 地絡継電器（GR/DGR）が地絡電流を検出。零相電流I₀は三相電流のベクトル和Ia+Ib+Ic≠0の場合に発生（不平衡=地絡の証拠）。イ（短絡電流を検出する）：過電流継電器（OCR）が過負荷・短絡電流を検出。設定値以上の電流が継続した場合に動作→VCBやMCCBに遮断指令を出す。正答イの機器は過電流継電器（OCR）またはCT（変流器）から信号を受けて短絡電流を検知する機器。ウ（欠相電圧を検出する）：欠相保護リレー（欠相継電器）または不足電圧継電器（UVR）が検出。三相電動機の欠相運転を防止する保護機器。エ（逆相電圧を検出する）：逆相継電器（PRY）が検出。三相電動機の逆転防止・系統の位相確認に使用。正答イ（短絡電流を検出する機器=過電流継電器OCR等）。

【保護継電器の種類と検出量の体系】電力系統の保護は「何を検出して何を動作させるか」の組み合わせ設計が核心。第一種電気工事士では高圧受電設備に設置される保護継電器の機能・動作原理・整定値の理解が必須。

【主な保護継電器と検出量一覧】過電流継電器（OCR/51）：三相電流（CT二次電流）を監視→整定電流以上で動作（限時・瞬時の二段整定）→VCBに遮断指令。検出量：過負荷電流・短絡電流。地絡継電器（GR/64）：零相電流（ZCT検出）を監視→整定値以上で動作→VCBに遮断指令。検出量：1線地絡電流（零相電流I₀）。方向性地絡継電器（DGR/67N）：零相電流＋零相電圧（方向性）で地絡方向を判別→自系統の地絡のみに動作。検出量：零相電流と零相電圧の位相差。不足電圧継電器（UVR/27）：母線電圧（PT二次電圧）監視→整定値以下で動作→電動機保護・系統異常検出。検出量：欠相・電圧降下。過電圧継電器（OVR/59）：母線電圧監視→整定値以上で動作（フェランチ効果・コンデンサ過電圧保護）。検出量：過電圧・異常電圧上昇。逆相継電器（PRY/47）：三相電圧の逆相成分を検出→電動機の逆転防止・系統の相序確認。欠相継電器：三相電圧の不平衡（欠相）を検出→電動機過熱防止。

【高圧受電設備での保護協調設計】PF・S形：過電流ロック機構（SOG動作のCBS）+ 限流ヒューズ（PF）。OCRは不要だが、SOGコントローラが地絡電流（零相電流）を検出してCBSを開放。CB形：OCR（過電流）+ GR/DGR（地絡）の二重保護が基本。VCBが過電流・地絡の両方を遮断→選択遮断性能が高く、大規模受電設備（300kW以上）に適用。電験三種「電力」では保護継電器の種類と動作原理、電験二種では継電器整定計算（動作時間・動作電流の整定）と保護協調図の作成が問われる。