キュービクルの設置をお考えでしょうか？キュービクルは、施設に安全で効率的に電力を供給するために欠かせない重要な設備です。
今回は、キュービクルに搭載されている機器やその役割を詳しく解説します。この記事を読むことで、キュービクルの構造や機能を深く理解することができ、設置の判断材料として役立つ情報が得られます。
キュービクルの役割
キュービクルは、発電所から送られる高圧電力を受け取り、低圧に変換して建物内の各設備に供給する重要な役割を担っています。特に、工場やビル、学校、病院などの中規模から大規模な施設で広く使用されており、電力の安定供給に欠かせない存在です。
契約電力が50kWを超える事業者に対しては、高圧受電設備の設置が法令で義務付けられているため、キュービクルの設置は不可欠です。
発電所で作られた電力は、変電所を経由して約6,600Vの高電圧で施設に送られますが、このままでは一般的な電気設備で利用することはできません。キュービクルは、この高圧電力を100Vや200Vなどの利用可能な電圧に変換し、安全かつ効率的に各設備へ供給します。
このように、キュービクルは、施設内で電力を適切に供給するために不可欠な設備です。
キュービクルの中身の概要
キュービクルにはさまざまな機器が収納されています。
「受電箱」と「配電箱」
キュービクルの構成は主に「受電箱」と「配電箱」の2つに分けられます。
受電箱は電力会社からの高圧電力を受け取る部分です。一方、配電箱は受電した電力を低圧に変換して各設備へ分配する部分です。
「PF・S形」と「CB形」
キュービクルには「PF・S形」と「CB形」の2種類の形式があります。
PF・S形はヒューズとスイッチを組み合わせた構造で比較的シンプルかつ安価であるため、300kVA以内の小中規模の施設で多く採用されています。一方、CB形は高性能な遮断器を用いた構造で、保守性や安全性に優れています。そのため、CB形は300kVA以上必要な病院や重要インフラ施設など、電力の安定供給が特に重視される場所に向いています。
なお、PF・S形では、受電箱と配電箱を区別しない構造でもよいとされています。
キュービクルの中身：受電箱
受電箱は、電力会社から送られてきた高圧電力を最初に受け取る重要な装置です。この部分では、電圧や電流を正確に測定し、安全に配電できるように準備する役割を担っています。ここでは、受電箱の主な構成について解説します。
- 計器用変圧変流器（VCT）
- 主遮断装置
計器用変圧変流器（VCT）
計器用変圧変流器（Voltage and Current Transformer, VCT）は、電力の使用量を計測するために使用されます。VCTは、高圧で流れる電力の電圧や電流を安全に測定可能な範囲に変換します。
具体的には、VCTは電圧変圧器（VT）と計器用変流器（CT）を組み合わせた構造で、高圧の電圧や電流を低電圧、小電流に変換し、電力計に供給できるようにします。
主遮断装置
主遮断装置は、キュービクル内で受電用の遮断装置として機能します。過負荷電流や短絡電流（ショート）が発生した際には、電流を自動的に遮断する役割を担っています。
先ほど解説したように、キュービクルには「PF・S形」と「CB形」の2種類の主遮断装置があります。
PF・S形は、高圧限流ヒューズ（PF）と高圧交流負荷開閉器（LBS）を組み合わせた構造です。高圧限流ヒューズは、過剰な電流が流れると内部のエレメント（銀線）が溶断し、電流を遮断します。これにより過電流から守られます。
一方、高圧交流負荷開閉は、キュービクル内の回路の開閉を行います。この形式はシンプルでコストを抑えられるものの、高圧限流ヒューズが溶断すると手動で交換する必要があり、復旧に時間がかかる可能性があります。
CB形では、遮断器（Circuit Breaker, CB）が主遮断装置として使用されます。遮断器は、高圧電流や短絡、地絡などが発生した際に自動的に回路を遮断します。また、通常の使用時にも回路の開閉に利用されます。遮断器は、ガス遮断器、油遮断器、空気遮断器の3種類に分類され、それぞれ使用方法が異なります。
CB形は、初期コストが高いものの、安全性やメンテナンス性に優れ、信頼性が求められる現場で多く採用されています。
キュービクルの中身：配電箱
配電箱は、受電された電力を低圧に変換し、建物内の各設備へ適切に配電するための重要な役割を果たしています。ここでは、配電箱の主な構成について解説します。
- 高圧変圧器（トランス）
- 高圧進相コンデンサ（SC）
- 直列リアクトル
- 低圧配電盤
高圧変圧器（トランス）
高圧変圧器は、高圧の電力を施設内で使用する100Vや200Vなどの低圧電力に変換する装置です。実際の供給電圧は、配線の電圧降下を考慮して105Vや210Vに調整される場合があります。
画像引用元：変圧器の現状について（資源エネルギー庁）
鉄心（コア）とコイルを用いた電磁誘導の法則に基づき、電圧を変換します。
「油入トランス」と「モールドトランス」
高圧変圧器は、絶縁方法により「油入トランス」と「モールドトランス」に分類されます。油入トランスは鉱物油で絶縁し、一般的に広く使用されています。一方、モールドトランスは樹脂で絶縁しており、コンパクトでメンテナンスが不要ですが、高価です。
「単相トランス」と「三相トランス」
また、用途に応じて「単相トランス」と「三相トランス」の2種類があります。単相トランスは、照明やコンセント用に単相100Vに降圧し、三相トランスは、生産機器や空調設備用に三相200Vに降圧します。
高圧進相コンデンサ（SC）
高圧進相コンデンサ（Static Capacitor, SC）は、電力システムの力率を改善するために使用されます。力率とは、供給された電力のうち、どれだけの割合が有効に活用されているかを示す指標です。
このコンデンサを導入することで、不要な電力消費を減らし、システム全体の効率を向上させることができます。
高圧進相コンデンサは「ガス封入式」と「油入自冷式」の2種類に分類されます。
ガス封入式進相コンデンサ
ガス封入式進相コンデンサは、内部に窒素などのガスを封入して絶縁性能を向上させます。この設計により、絶縁油が不要で、電力システムの安定性と安全性を高め、システム障害や火災のリスクを低減します。また、環境にも優しく、運用寿命の延長が期待されるため、大規模施設や病院に適しています。
油入自冷式進相コンデンサ
一方、油入自冷式進相コンデンサは、内部を絶縁油で満たして冷却機能を備え、熱を効率的に逃がします。この設計により、装置の温度が低く保たれ、性能と信頼性が向上します。絶縁油を使用することで、コスト効率よく小型軽量化も可能です。
直列リアクトル
直列リアクトルは、高圧進相コンデンサと一緒に使用されることが多い装置です。主に、コンデンサ投入時に発生する突入電流を抑制したり、配電系統に混入する高調波を低減したりする役割を果たします。これにより、他の電子機器への悪影響を防ぎ、配電品質を保ちます。
そのため、高圧進相コンデンサを導入する際は、直列リアクトルの設置を推奨します。これにより、電力システム全体の効率が最適化され、機器の寿命を延ばすことができます。
低圧配電盤
低圧配電盤は、トランスで降圧された電力を照明、空調、コンセントなどの各回路に適切に分配するための装置です。
キュービクルの中身：その他の機器
キュービクルには、前述した装置の他にもさまざまな機器が搭載されています。ここでは、その一部を紹介します。
- 避雷器（LA）
- 断路器（DS）
避雷器（LA）
避雷器は、雷や回路の開閉などで発生する衝撃的な過電圧を安全に地面に逃がし、設備を保護する役割を担う装置です。過電圧が設備に与えるダメージを防ぎ、システムの安全性を確保します。
断路器（DS）
断路器（Disconnecting Switch, DS）は、高圧配線や機器の試験、点検、修理時に使用される装置です。開放状態で設置することで、誤って遮断器が投入されても感電や事故を防止します。安全なメンテナンス作業を実現するための重要な役割を果たします。
まとめ
キュービクルは、高圧で供給される電力を受け取り、安全かつ効率的に実際に使用する電圧に変換し、各設備へ供給する重要な高圧変電設備です。内部は、受電部分と配電部分に分かれており、これらは計器用変圧変流器、主遮断装置、高圧変圧器、高圧進相コンデンサなどの各種装置で構成されています。
施設の用途や安全基準に応じて、最適なキュービクルを選定し、適切な保守管理を行うことが、安定した電力供給を確保するために不可欠です。
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