キュービクルは、設置環境や内蔵機器、求められる仕様に応じてさまざまな種類があり、サイズ・重さも多岐にわたります。キュービクルの重さは、設置場所や施工時の取扱い方法に密接に関わっており、選定したキュービクルの種類に応じて適切な対応が求められます。
今回は、商業施設や工場、オフィスビルなどで使用されるキュービクルの重さについて、関連する要素と注意事項をわかりやすく解説します。
キュービクルの基礎知識
キュービクルを選定するには、その役割や基本的な機能を理解することが不可欠です。まずはキュービクルが何であり、どのような役割を果たすのかを明確に知ることで、その重要性が深く理解できます。ここでは、キュービクルの基本的な情報について解説します。
キュービクルとは
キュービクルとは、「キュービクル式高圧受電設備」の略で、高圧の電力を受け取るための電気設備です。外観は金属製の箱型で、その内部には受電機器や保護装置、計測装置が収納されています。
この外箱は、風雨やその他の外的要因から内部機器を保護し、作業員が誤って接触するリスクを軽減します。元々は外箱のみを指していましたが、現在では設備全体を指すことが一般的です。
キュービクルは、主に工場や病院、オフィスビルなど、大量の電力を消費する施設に設置されます。契約電力が50kWを超える事業者には、高圧受電設備の設置が法令で義務づけられているためです。
キュービクルの役割
キュービクルの主な役割は、高電圧で送られてくる電力を、安全に使用できる電圧に降圧することです。
発電所で生成された電力は、変電所を経由して約6,600Vの高電圧で施設に送電されます。これは送電時に発生するエネルギー損失(ジュール熱など)を最小限に抑えるためです。
しかし、そのままでは一般的な電気設備では使用できません。そこで、6,600Vの高電圧を100Vや200Vの利用可能な電圧まで降圧する「高圧受電設備」、つまりキュービクルが必要となります。キュービクルは、施設における電力利用を支える重要な設備です。
キュービクルの重さを決める要素
キュービクルは高圧受電を行ううえで必須の設備であり、金属製の外箱に納められているさまざまな機器がこれを可能にしています。この内部機器が大型化、もしくは台数増加することによって、キュービクルの重量は大きくなります。
では、どんな条件でキュービクルの重量は増加するのでしょうか?ここでは、キュービクルの重さに関わる要素について解説します。キュービクルの重さを左右する要素は、主に次の3点です。
- 容量
- 遮断機や保護装置の有無
- 外箱の構造
容量
キュービクルの容量は、その重さを最も左右する重要な要素です。なぜなら、キュービクルの重量は容量に比例して大きくなるからです。
キュービクルの容量とは、一度に処理可能な電力(kVA:キロボルトアンペア)を指します。これはキュービクルから供給可能な電力とも言い換えられ、接続予定の負荷容量よりも大きな容量を選定することで、キュービクルを安全かつ効果的に利用できます。
キュービクルの容量は、主に変圧器の定格容量で決まります。変圧器はキュービクルの心臓部ともいわれており、高圧受電した電力を、施設で使用可能な100Vもしくは200Vに変圧する重要な機器です。
変圧器にも一度に処理可能な電力の上限が定められており、それが定格電力です。定格電力は、変圧器内のコイルの巻き数や鉄心のサイズなどによって変化し、基本的に大型なコイルほど定格電力が大きくなります。つまり、容量が大きいキュービクルには大型の変圧器が納められているため、重量が増大するということです。
また、容量が大きくなることで、変圧器以外にも変化が生じます。機器の消費電力が大きくなることから、動作中に発生する熱量も大きくなります。過度の温度上昇を防ぐために、キュービクルには冷却設備や換気設備が付帯しますが、容量に応じてこれらも大型化・高重量化していきます。
さらに、容量に比例してサイズ(面数)も増大します。内部機器の大型化・台数増加に伴い、キュービクル全体が大きくなるからです。
容量別の一般的な重さは下表のとおりです。ただし、これは目安であり、内部機器の構成などによって変動する可能性があります。そのため、詳しくはキュービクルのメーカーカタログを確認してください。
◆容量別のキュービクル重量
容量 | 重量 | 導入先の例 |
---|---|---|
50~100kVA | 約800~1,000kg | 小型店舗、事務所 |
150~200kVA | 約1,500~2,000kg | 中規模施設、小規模工場 |
300~500kVA | 約2,500~3,500kg | スーパー、中規模工場 |
750~1,000kVA | 約4,000~6,000kg | 大型工場、病院、商業施設 |
1,500kVA以上 | 約8,000kg以上 | 空港、大型物流施設、変電所 |
キュービクルの容量は、施設の負荷容量に見合うものを選ぶことが前提です。時に設置場所の大きさや耐荷重などの条件に合わないこともありますが、だからといって容量を下げるのではなく、重量・サイズに合わせて設置場所を整備することで対応しましょう。
保護装置のスペック・搭載数
キュービクルにはさまざまな保護装置が納められており、そのスペックや搭載数によって重量が変わります。
先述のとおり、キュービクルは高電圧を扱う設備です。機器の故障によって漏電が起こった場合、大規模な事故(火災事故、感電事故など)に発展する可能性があります。
万が一にも重大事故を起こさないために、キュービクル内には複数の保護装置が設けられています。たとえば、キュービクルに基準以上の電気負荷がかかった場合に回路を切り離す高圧遮断機や、漏電を検知すると作動する漏電遮断器などが挙げられます。
これら保護装置の台数増加・高スペック化(すなわち高重量化)により、キュービクルの総重量が大きくなります。保護装置の台数・スペックは、主にキュービクルの容量や使用環境・条件によって変動します。
これも安全確保のために必要な措置であるため、重量低減のために保護装置を減らすといった選択はせず、最適なキュービクルを選ぶようにしましょう。
外箱の構造
キュービクルの重量には、外箱の構造も大きく関係しています。もう少し深掘りすると、頑丈かつ構造が複雑な外箱を採用するほど高重量になります。
こうした外箱の高重量化は、主に屋外用キュービクルでよく見られる特徴です。屋外設置の場合、雨風などの天候による影響を受けないよう、防塵・防水構造が採用されます。構造の複雑化によって金属部材の量が増え、重量増加に至ります。
また、屋外用キュービクルは頑丈なつくりにするために、外箱が厚手になる傾向があり、これも高重量化に寄与します。設置環境が厳しくなるほど、外箱、そしてキュービクルは高重量化しやすくなるということです。
屋外用キュービクルの重量は、同じ容量の屋内用と比較すると、一般的に約500~1,000kgの重量差が生じるといわれています。屋外設置の場合には高重量化に注意が必要ですが、その分、厳しい環境でも長く使用できるため、相応の恩恵はあると考えて良いでしょう。
キュービクルの重さに関わる注意事項
キュービクルを選ぶうえで最も重要なのは、施設に見合った容量であることです。ただし、先述のように容量に比例して重量が増加するため、大型施設ほど高重量のキュービクルを取り扱うことになります。
高重量のキュービクルを選ぶ場合、主に設置時に注意すべき事項があります。ここでは、キュービクルの重さに関連する設置時の注意事項を、基礎工事と搬入方法に分けて解説します。
基礎工事
基礎工事における注意点は、重いキュービクルでも十分支持できるよう頑丈な基礎設計とすることです。そもそも基礎工事の目的は、キュービクルの荷重を分散させて安定に支持できる土台を作ることです。平常時はもちろん、地震時にも転倒を抑止できることが求められます。
基礎には、ベタ基礎とゲタ基礎の2種類があります。ベタ基礎は全面コンクリートで構成されており、頑丈で重量物に適しています。対して、ゲタ基礎はコンクリートブロック2本で構成され、軽量かつ施工しやすいことがメリットですが、ベタ基礎と比較して耐震性が低いため、重量物の支持には向きません。
あくまで目安ですが、約2,000kg以下のキュービクルにゲタ基礎が使われ、さらに重い場合はベタ基礎を適用することが一般的です。また、重いキュービクルにも耐えられる高圧縮強度のコンクリートを採用することもあります。
さらに、キュービクルの重量が増えるほどに、地震時にも十分支持できるよう、固定用のアンカーボルトの数・径・埋没深さが増加します。これが不十分な場合、地震時に転倒することでキュービクルの故障に発展する可能性があるため、注意深く設計する必要があります。
キュービクルの重量によって基礎の設計が根本から変わることになるため、施工業者と入念に打ち合わせておくことをおすすめします。
搬入方法
キュービクルの重量によって、施設への搬入方法が変わることにも注意が必要です。
重量が比較的軽い(数百kg程度)場合、手押し車やジャッキを利用した人力での搬入が一般的です。一方、重量が1,000kgを超えると人力では対応が不可能であるため、クレーンで搬入することになります。
この際、クレーン車が施設周辺の道路を一時占領することになるため、事前に道路の使用許可を取得する必要があります。また、通行する人・自動車の安全を確保するために、作業場所周辺に警備員を配置するなどの配慮も必須です。
搬入方法は、厳密にはキュービクルの重量だけでなく設置環境によっても異なります。基礎工事と併せて、施工業者とよく相談して事前に対応すべき事項を整理しましょう。
まとめ
キュービクルは、さまざまな施設で電気を使用するために必要な高圧受電設備です。送電線から送られる高電圧(約6,600V)の電力を、施設で使用可能な100Vもしくは200Vまで降圧して施設内に供給します。
キュービクルにはさまざまな種類があり、その重量も多岐にわたります。キュービクルの重量は主に容量・保護装置のスペックと搭載数・外箱の構造によって変わります。
まず、容量が大きいほど変圧器や付帯装置などの内部機器の重量が増えます。また、安全確保に必要な保護装置も高スペック化・台数増加することで、キュービクルの重量はさらに増えることになります。
特に屋外用キュービクルに当てはまることですが、外箱が防塵・防水構造などにより複雑化することや、厚手の鋼材を採用して頑丈化することでも重量は増加します。重量が増えた場合、基礎工事や搬入方法に注意が必要です。
頑丈な基礎構造とするためにベタ基礎を選定し、コンクリートの圧縮強度も高める必要があります。さらに、地震時に転倒しないようアンカーの強度も上げなくてはなりません。
搬入方法としては、1,000kgを超えるとクレーンでの搬入が主流になり、クレーン車の利用にあたって道路の使用許可取得や、施工時の安全配慮が必要になります。
キュービクルの選定は、導入する施設の環境や使用目的に合わせることで、長期的なコスト削減にもつながります。しかし、今回解説した重量を含めて選定基準や要件が多岐にわたるため、専門的な知識が必要です。豊富な経験を持つ業者と連携することで、設計から施工、保守までを一貫してサポートしてもらい、リスクを最小限に抑えながら最適な設備を導入することができます。
小川電機株式会社は、60年以上の実績を誇り、キュービクルの新規設置からメンテナンス、トラブル対応まで迅速に対応できます。信頼できるパートナーとして、安心・安全な電力インフラの構築をサポートします。少しでもご興味をお持ちの方は、小川電機株式会社までお気軽にお問い合わせください。