電験3種(法規）で出題される方向性SOG制御機能付きPASとは？波及事故扱いにならない理由や過電流ロック機構の仕組みなどを詳しく解説します。
方向性SOG制御機能付きPASとは？
PAS（高圧気中負荷開閉器）とは？
受変電設備の責任分界点（一般送配電事業者と自家用設置者の境目）に設置される区分開閉器です。通常は、構内第一柱の最上部などに取り付けられています。
主な役割は以下の2つです。
- 負荷電流の開閉（通常の運用時に電気を流したり止めたりします）
- 構内の主遮断器～区分開閉器の間で地絡や短絡等が起きた際、一般送配電事業者の系統から事故点を切り離し、波及事故を防ぎます。
SOGとは？
SOG（SOG(Storage Over Current Ground）は、PASなどの区分開閉器に接続される保護継電器の1つです。「SOG制御装置」ともいい、以下の2つの機能を持ちます。
- SO（Storage Overcurrent）：過電流（ショートなど）を検知。
- G（Ground）：地絡（漏電）を検知。
SOGには、「無方向性」と「方向性」の2種類があります。
| 特徴 | 無方向性SOG | 方向性SOG |
|---|---|---|
| センサー | ZCT（零相変流器）のみ | ZCT + ZPD（零相電位分圧器） |
| 検知方法 | 電流の大きさのみ | 電流と電圧の位相（向き） |
「方向性」機能があると、電圧（ZPDで計測）と電流（ZCTで計測）の位相差を比較することで、事故点が構内と構外のどちらにあるかを判断し、構内であれば最終的にPASをトリップさせて事故点を系統から切り離します。一方、「無方向性」のSOGだと、事故点が構外（一般送配電事業者や他の事業場など）であっても最終的にPASをトリップさせて、構内が停電させてしまうことがあります。これを「もらい事故」と呼びます。
方向性SOG制御機能付きPASによる波及事故防止の仕組み
「方向性SOG制御機能付きPAS」は、受変電設備の責任分界点（一般送配電事業者と自家用設置者の境目）に設置される区分開閉器です。構内の主遮断器～区分開閉器の間で地絡や短絡等が起きた際、一般送配電事業者の系統から事故点を切り離し、波及事故を防ぐ役割があります。
① B（区分開閉器）とC（主遮断器）の間で短絡事故もしくは地絡事故が発生し、事故電流（短絡電流や地絡電流など）が流れます。
② Aが開路します。
③ Bが開路します。
④ Aが閉路します。
そして、構内が停電状態かつPASが開放状態になっているため、構内に事故点があることもわかります。自家用設置者は、速やかに構内の事故点を発見して修復し、点検を行って異常が解消されたことを確認したあと、PASを投入して復電します。
波及事故扱いにならない理由
「電気関係報告規則 第3条」と「電気関係報告規則第3条及び第3条の2の運用について（内規）(以下、「内規」)」に記載されています。
【規則 第3条第1項第7号】
七 供給支障電力が七千キロワット以上七万キロワット未満の供給支障事故であつて、その供給支障時間が一時間以上のもの、又は供給支障電力が七万キロワット以上十万キロワット未満の供給支障事故であつて、その供給支障時間が十分以上のもの（第九号及び第十一号に掲げるものを除く。）
供給支障電力が十万キロワット以上の供給支障事故であつて、その供給支障時間が十分以上のもの（第十号及び第十一号に掲げるものを除く。）【規則 第3条第1項第11号】
十一 一般送配電気事業者の一般送配電気事の用に供する電気 工作物又は特定送配電事業者の特定送配電事業の用に供する 電気工作物と電気的に接続されている電圧3,000V以上の自家用電気工作物の破損事故又は自家用電気工作物の誤操作若しくは自家用電気工作物を操作しないことにより一般送配電事業者又は特定送配電事業者に供給支障を発生させた事故
【内規】
【第3条第1項第7号、第8号】供給支障事故
(略)
ハ 電路が一旦遮断された後に、低速度再閉路も含めて自動的に再閉路が成功したとき、又は自動的に系統切替が成功したときは、供給支障事故とはみなさない。
ニ 規則第１条第２項第８号中「当該電気工作物を管理する者を除く。」とあるのは、自家用電気工作物に事故があって、その事故による支障が電気事業者に波及したことにより、当該自家用電気工作物設置者への電気の供給が停止又は使用が制限された場合には、それは供給支障とはみなさないという意味である。すなわち、専用線で受電している自家用電気工作物設置者の場合、自家用構内の事故のため、一般送配電事業者の変電所の引出口遮断器がトリップして停電しても、これは供給支障事故とはみなさない。
ちなみに、関西電力のHPによると、関西電力では最初の遮断時間は1分間なようです。
過電流ロック機構の仕組み
過電流ロック機構とは
前述のとおり、SOG制御装置が事故を検出した場合、直ちにPASをトリップさせるわけではなく、トリップ出力を一時的にロックします。理由は、PASは遮断器でなく開閉器であるため、短絡電流のような大電流を遮断できないからです。代わりに一般送配電事業者の配電線用遮断器がトリップし、停電後にPASが開放し、数分後に配電線用遮断器が再閉路することで、系統から事故点が切り離されます。このように短絡事故が発生した場合にPASが誤ってトリップしないようにロックし、停電後にトリップさせるようになっており、これを過電流ロック機構と呼びます。
過電流ロック機構の構造
PAS内部には過電流検出用のZCT（零相変流器）とリレースイッチ（マイクロスイッチ）があります。過電流が流れた場合、リレースイッチ（マイクロスイッチ）がONとなってトリップ回路（$V_a$ – $V_c$間）が開放され、トリップコイルが励磁されない（PASが開放しない）ようになります。このとき、$V_b$ – $V_c$ 間が接点し、それをSOG制御装置（地絡継電器）が内部回路から検出します。これにより、SOG制御装置はPASが過電流ロックしたと判断します。この後、SOG制御装置の制御電源が喪失すれば、停電状態と判断し、PAS内部のトリップコイル（TC）を励磁させ、PASを開放させます。
SO動作の仕組み
① 構内で短絡事故が発生し、短絡電流が流れます。
② PAS内部のCTが短絡電流を検知し、マイクロスイッチが作動して過電流ロック保護がかかり、$V_b$と$V_c$が短絡状態になってPASは開放されなくなります。
③ $V_b$と$V_c$が短絡状態になったことをSOG制御装置が内部回路で検出し、短絡電流が流れていることを認識します。
④ 一般送配電事業者の変電所内にある配電線用遮断器が短絡電流を検出してトリップします。
⑤ 一般送配電事業者の配電線用遮断器の2次側が停電状態となるため、構内が停電します。
⑥ 構内停電により、SOG制御装置の電源端子(P1-P2端子)に電源が供給されなくなります。
⑦ SOG制御装置は停電状態と認識し、コンデンサにより$V_a$と$V_b$端子に電圧を印加し、PAS内部のトリップコイル（TC）を励磁させ、PASを開放させる。
⑧ 一般送配電事業者の配電線用遮断器が投入されます（再送電・再閉路)。
⑨ 構外の停電が解消されます（PASが開放しているので、事故点は系統から切り離された状態です)。
【注意点】停電点検でSOGの動作試験をする場合、PAS内蔵のVTからの電源線(P1、P2配線)は取外す
PASには、SOGやDGRの電源供給用に小容量のVTが内蔵されているタイプがあります(通称「VT内蔵型PAS」)。通常使用時、PAS内臓のVTとSOG制御装置のP1、P2配線が接続され、SOG制御装置に電源が供給されています。しかし、停電点検時はPAS内臓のVTから電源が供給されないため、SOG制御装置の動作試験を実施する際は、別電源を用意してSOG制御装置に接続して電源を供給します。このとき、事前にP1、P2配線を外しておく必要があります。
もし外さないと、以下の流れでPAS内蔵VTが破損し、復電後に波及事故に至るケースがあります。
| – | 波及事故に至る流れ |
|---|---|
| 1 | P1、P2配線が接続された状態(PAS内蔵VTと)で、別電源からSOG制御装置のP1P2に電源を印加する。 |
| 2 | PAS内蔵VT２次側に別電源の電圧が印加され、PAS内蔵VT1次側に6600Vが印加される |
| 3 | 構内ケーブルに対地静電容量分の充電電流が流れ、PAS内蔵VTの定格以上の電流が流れて破損する(通常、PAS内蔵VTはSOG制御装置の電源用なので定格容量がかなり小さい)(構内ケーブルの作業員が感電する危険性もあります)。 |
| 4 | PAS内蔵VTの破損に気づかないまま、復電するとPAS内蔵VTで短絡し、SOG制御装置も動作しないためPASも動作せず波及事故に至る可能性がある。 |
【令和6年度上期・問10】短絡事故時の遮断器の動作
図はある配電用変電所の送り出し遮断器Aから需要家構内の主遮断器までの電路を表したものである。図中に×印で示した地点で短絡事故が発生した場合の遮断器Aと、区分開閉器B (SOG機能付PAS) の動作の記述として、正しいものを次の(1)から(5)のうちから一つ選べ。
ただし、遮断器Aの配電系統及びこれに接続する全ての需要家構内に分散型電源は無いものとする。なお、本問でSOG機能付PASとは、過電流蓄勢トリップ付地絡トリップ形トリップ装置付過電流ロック形高圧気中負荷開閉器をいう。
(1) Aが開路したのち、Bが開路し、その後Aが閉路する。
(2) Bが開路したのち、Aが開路し、その後Aが閉路する。
(3) AとBが同時に開路し、その後Aが閉路する。
(4) Aが開路する。(Bは開路しない。)
(5) Bが開路する。(Aは開路しない。)
解説
正解は(1)です。
SOG機能付PAS（過電流ロック形）の動作特性に関する問題です。
事故点（需要家構内）で短絡事故が発生すると、大きな短絡電流が流れます。PASは負荷電流の開閉は可能ですが、大きな短絡電流を遮断する能力はありません。そのため、短絡電流を検出するとPASは「過電流ロック」状態となり、自らは開路せずに待機します。
一方、変電所の送り出し遮断器Aは短絡電流を検出し、遮断（開路）します。これにより配電系統が停電し、電流がゼロになると、PASは蓄勢されていたエネルギーを用いて「無電圧開離」により開路（Bが開路）します。その後、変電所の遮断器Aが再閉路（閉路）することで、事故の起きた需要家のみを切り離した状態で他の健全な需要家への送電が再開されます。
したがって、(1)の「Aが開路したのち、Bが開路し、その後Aが閉路する」が正しい動作順序となります。
参考資料・動画
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