第一種電工 配電理論・配線設計 問6：配電理論・配線設計

高頻度開閉を目的に使用される機器を選ぶ問題。正答ウ「高圧交流真空電磁接触器（VMC）」。各機器の開閉能力：高圧断路器（DS）は無電流開閉のみ（電流が流れているときは開閉不可）。高圧交流負荷開閉器（LBS）は負荷電流の開閉が可能だが高頻度開閉には不向き。高圧交流真空電磁接触器（VMC）は電磁石で高速開閉し、頻繁な開閉（毎分数十回）に耐える設計。消弧リアクトル接地方式は接地方式の話で機器ではない。正答ウ（高圧交流真空電磁接触器）。

高頻度開閉用機器の識別問題（正答ウ）。各機器の開閉特性：ア（高圧断路器DS）：負荷電流が流れている状態での開閉は禁止。遮断・送電の切替時に使用し、開閉頻度は年数回程度。誤操作防止インターロック（DS単独操作不可の機械的ロック）が設けられる。イ（高圧交流負荷開閉器LBS）：負荷電流（定格電流以下）の開閉が可能。操作頻度は月数回程度を想定。短絡電流の遮断能力はない（PF・S形のS部分）。ウ（高圧交流真空電磁接触器VMC）：電磁コイルで真空バルブの接点を開閉。定格操作サイクル数が多い（IEC規格でAC3カテゴリ：毎時120回以上に耐える）。コンプレッサー・ポンプなど頻繁に起動停止を繰り返す電動機の高圧側制御に最適。正答ウ（高頻度開閉用機器）。エ（消弧リアクトル接地方式）：接地方式であり開閉機器ではない（haiden_05からの選択肢混入）。

【高圧開閉機器の種類と高頻度開閉の技術的要件】高圧受電設備の開閉機器選定は負荷の運転パターンによって異なる。第一種電気工事士では設備仕様に適した機器を選定・施工する能力が求められる。

【高圧交流真空電磁接触器（VMC）の技術詳細】真空バルブ：内部を高真空（10⁻⁴Pa以下）に保った密封容器内に接点を配置。真空中ではアーク（電弧）が消弧しやすく、開閉に伴うアーク継続時間が極めて短い（0.5サイクル以下）。電極材料：銅クロム合金（CuCr）・銅タングステン合金（CuW）等、アーク消弧性と耐溶着性を両立する材料を使用。電磁操作機構：直流電磁石コイルで可動接点を高速動作させる。高速開閉（動作時間3〜5ms）が可能で機械的耐久性が高い（定格機械的操作回数100万回以上）。開閉頻度：IEC 60947-4-2のAC-3規格で定格操作サイクル数を規定。一般型でも300万回以上の機械的耐久性を持つ製品がある。

【各開閉機器の比較表】高圧断路器（DS）：開閉目的=回路区分（無電流）、頻度=低（年数回）、短絡遮断=不可。高圧負荷開閉器（LBS）：開閉目的=負荷電流開閉、頻度=中（月数回）、短絡遮断=不可。高圧交流遮断器（VCB）：開閉目的=短絡電流遮断、頻度=低（年数回の保護動作）、短絡遮断=可能（最大25kA）。高圧交流真空電磁接触器（VMC）：開閉目的=高頻度負荷開閉、頻度=高（毎時数十〜数百回）、短絡遮断=不可（電流ヒューズとの組合せが必要）。

【実務での高頻度開閉設備の例】高圧大容量電動機（コンプレッサー・ポンプ・冷凍機）の高圧始動器にVMCを使用。大型工場・ビル設備での高圧電動機は1〜数時間サイクルで起動停止を繰り返す場合があり、LBSでは操作回数が不足する。VMCは短絡電流遮断能力がないため、上位に高圧限流ヒューズや高圧遮断器を設置して保護協調を図る。電験三種「電気施設管理」では各開閉機器の機能・選定基準、電験二種では高圧設備の保護協調設計が出題される。