第一種電工 自家用電気工作物の検査方法 問23：自家用電気工作物の検査方法

高圧受電設備の機器機能を問う問題です。選択肢に「零相電流を検出する」「高電圧を低電圧に変成する」「突入電流を抑制する」「大電流を小電流に変成する」があります。正答はアの「零相電流を検出する」機能を持つ機器（ZCT：零相変流器）です。ZCTは高圧電路の地絡事故時に発生する零相電流（3I₀）を検出し、地絡継電器（GR）への信号を送ります。「高電圧を低電圧に変成する」はVT（計器用変圧器）、「大電流を小電流に変成する」はCT（変流器）の機能です。正答はアです。

高圧受電設備の計器用変成器・センサの機能を各選択肢で確認します。ZCT（Zero phase Current Transformer/零相変流器）：三相の電線3本全てを一括してコアに通し、通常時は三相電流の和がゼロ（平衡している）ので出力はゼロ。地絡発生時は零相電流I₀が流れ、ZCTがI₀に比例した二次出力（50/5mA程度）をGR（地絡継電器）に送信する。選択肢アが正しいZCTの機能説明です。VT（計器用変圧器）：選択肢イ「高電圧（6.6kV）を低電圧（110V）に変成」するのがVTの機能。SR（直列リアクトル）：選択肢ウ「コンデンサ回路の突入電流を抑制」するのはSRの機能の一つ。CT（変流器）：選択肢エ「大電流を小電流（5A）に変成」するのがCTの機能。設問は「機器の説明として正しいもの」または「特定機器の機能」を問うもので、正答はアです。

本問はZCT（零相変流器）の原理と高圧地絡保護システムにおける役割を問います。地絡事故は高圧受電設備で最も多い事故形態の一つであり、波及事故防止のためのZCT-GR協調は設備設計の核心です。

【ZCTの動作原理】三相電力系統では対称（平衡）運転時に三相電流の瞬時値の和がゼロ：I_a+I_b+I_c=0。電線3本をZCTに貫通させると、この三相電流による磁束が相殺されて二次出力はゼロです。1線地絡時は、地絡相の電流が変化（対地静電容量を通じて帰路する分）して電流アンバランス（零相電流I₀）が生じます。I₀=（I_a+I_b+I_c）/3≠0 となりZCTが検出します。

【ZCTとCTの構造的違い】ZCTは貫通型（三相3本を一括貫通）でコア内に磁束打消しが起きるよう設計。CTは一相ずつ（一次巻線または貫通型1本）で変流比（1次/2次巻数比）により大電流→5Aに変成。変流比の精度（クラス）が異なります（ZCTは0.1〜1 mA感度の地絡検出用、CTは定格電流の計測精度重視）。

【地絡保護システムの構成】ZCT→GR（地絡継電器）→GR付PAS（開放動作）で需要家内の地絡を0.3〜0.5秒以内に遮断します。需要家ケーブルが長く対地静電容量が大きい場合は不必要動作防止のためDGR（地絡方向継電器）＋ZCT＋ZVT（零相電圧変成器）の組み合わせで方向性を持たせた保護を採用します。電験三種「電力」科目の地絡保護継電器システムの論点と完全に連動します。