高圧設備

高圧受変電設備の開放型とキュービクル式の違いについて解説

ビルや工場などの施設に電気を引き込む際、欠かせないのが「高圧受変電設備(受電設備)」です。その方式には、昔から使われている「開放型(オープン型)」と、現代の主流である「キュービクル式(閉鎖型)」の2種類があります。

「何がどう違うのか?」「どちらを選ぶべきなのか?」現場監督や設計者が知っておくべき両者の違い、構造、メリット・デメリットをプロの視点で徹底的に解説します。

そもそも受変電設備とは?

電力会社が送電している送電線の電圧は6600Vなどの高圧や特別高圧になりますが、機器で安全に電気を使用できるために100Vや200Vに変圧し、各分電盤に配電するための設備になります。

一般住宅の場合は、柱上に変圧器がありそこで変圧して低圧で受電しますが、中大規模物件の場合は必ず受変電設備があります。

受変電設備は「電気設備技術基準」では、発電所等(発電所並びに変電所、開閉所およびこれらに準ずる場所の施設)として取り扱われています。

人的な要因による感電事故などの電気災害を防止するため、取扱者以外の者が立ち入らないように規定しています。

開放型(オープン型)

開放型受変電設備

一つの部屋を受変電設備として使用するタイプになります。

鉄骨やアングル、パイプフレームなどで組まれた骨組みの中に、断路器、遮断器、変圧器などの電気機器をむき出し(露出)の状態で設置する方式です。

専用の「電気室」の中に構築されるのが一般的となります。

高圧受電などの一般的な需要家においても昔は主流でしたが、現在ではほとんど見られず、JIS C 4620の規格外となるような大容量・特殊仕様の一部のプラントや大型設備など、特別高圧受電の設備で採用されています。

キュービクル式(閉鎖型)

キュービクル式受変電設備

キュービクル式は、変圧器や遮断器、保護継電器などの受電に必要な機器一式をパッケージ化し、鋼板製の金属箱(筐体)の内部にコンパクトに組み込んだものです。

日本産業規格(JIS C 4620)によって厳格に定義されています。

工場でユニットとして完成させた状態で現場に搬入・設置されます。

それぞれのメリットデメリット

メンテナンス性

【開放型】設備スペースが広いので、機器単体での更新が可能となり、容量増強等に容易に対応できます。

また、: すべての機器が肉眼で見えるため、配線の状態や異常の発熱などをダイレクトに確認しやすいというメリットがあります。

【キュービクル式】JIS規格の寸法や容量の枠組みに縛られるため、後から大きな機器を追加・変更する際の自由度が低いです。

変圧器の容量をふやすための更新時、新変圧器が寸法的に入らない場合は筐体を1面増やすことになり、かなり大掛かりな工事となります。

停電を伴わない定期点検も活線部が近接するので、メンテナンス性は開放型に比べ劣ります。

ただし、最近のキュービクルは機器配置が合理的に組まれていたり、機器の簡素化、デジタル機器、中央監視装置や高性能計測器の普及により、一般的な保守点検には苦労しなくなっています。

安全性

【開放式】充電部が露出しているため、誤って触れると感電の危険性があります。原則として、有資格者(電気主任技術者など)や定められた関係者以外は立ち入り禁止とします。

【キュービクル式】充電部がすべて金属の箱に覆われており、外部に露出していないため、一般の人や小動物が触れて感電・短絡事故を起こすリスクが極めて低いといえます。また、充電部が、全て接地された金属箱に収められているため、感電事故や機器の故障による火災事故リスクがほとんどありません。

※ただし、これは一概に言えない部分がありまして、充電部がある部分は開放式もキュービクル式も施錠がされていて一般の人は立ち入ることができません。そのため、危険が伴う立場の人は立ち入りが可能になる「電気技術者」に限られるわけですが、普段施錠がされている先に立ち入る場合はどちらも危険になります。(開放式の場合は電気室の扉。キュービクル式の場合はキュービクルの扉)開放式の場合は、機器と電線が整然としていて、電気の流れや充電部の場所がよくわかるといえます。キュービクル式の場合は、箱の内部に機器がびっちりと敷き詰められているので基本的には停電しないで立ち入るとかなり危険です。停電しない状態で立ち入る場合は、メンテナンススペースが広い開放式の方が安全といえます。

設備スペース

【開放型】パイプフレームを組み、機器を配置するので広大な設備スペースを必要とします。

【キュービクル式】パッケージ式の筐体にコンパクトに収められているので、設備スペースは最小限で済み、屋内屋外問わず設置することが可能です。

施工・工期

【開放式】電気室が仕上がってから現地で組み込みを行うので、工期としては不利になります。

【キュービクル式】工場でくみ上げてくるので、工期が長い新築の場合は工事受注後の発注で間に合います。しかし、キュービクル自体の納期は半年前後かかりますので、既設物件のキュービクル更新工事では受注から実作業までの時間が空くことが多いです。施工としてはキュービクル据え付けと外線接続のみですので、開放型に比べてかなり簡略化できます。また、メーカー組み立てのため、品質的な信頼度も高いです。

現在はキュービクル式が主流

以前は、建物面積に余裕があったので設備スペースを広く確保することができ、開放型の受変電設備が主流でした。

現在は地価が高騰し、建物を建築しても変電所に使う面積が制約を受けるようになりました。

そんな背景からコンパクトにパッケージされたキュービクル式が登場し、現在では主流になっています。

また、以前はキュービクル式はJIS C 4620 (キュービクル式高圧受電設備)にて1000[kV・A]以下に規制されてましたが、需要家負荷設備増大に伴い、JIS改正が度々実施され、2000[kV・A]→4000[kV・A]と規制緩和されました。

そのようなことから大容量の物件でもキュービクル式が採用されやすくなったのです。

技術者視点では開放型が勉強になる

電気主任技術者や設備管理の仕事をしている方は、受変電設備の構造を完全に理解する必要があります。

受変電設備は機器が多く構成が複雑なので初心者にとっては理解に時間がかかるかと思います。

開放型は機器や電線がむき出しで、スケルトン(単線結線図)と照らし合わせながら受電部からの電気の流れを目で見て追えるので、初心者の方には勉強におすすめです。

ただし、設備の中を普通に入って歩けてしまい危ないので、最初は先輩と一緒に同行しましょう。

比較表

比較項目開放型(オープン型)キュービクル式(閉鎖型)
構造機器がむき出し(骨組み構造)金属の箱に一式が収納されている(換気設備が必要)
主な設置場所建物内の専用電気室屋外、屋上、屋内、地下など多様
メンテナンス性機器がむき出しなので点検しやすい充電部が近く目視確認しづらい
安全性露出部が多く、厳重な立ち入り管理が必要箱で保護されており安全性が高い
設備スペース広大な床面積・天井高が必要省スペース・コンパクト
施工・工期現地での組立・施工がメイン工場製作のため現地工期が短い
拡張性・自由度高い(後からの改造や大容量化に強い)低い(規格や箱のサイズに制限される)
現在の主流特殊・大規模施設の一部一般ビル、工場、マンションなど大部分

まとめ

それぞれのメリット、デメリットがありますが、総合的に勘案してやはりキュービクル式の方がメリットが多いことからキュービクル式が主流となっています。

新設では開放式を見ることはなくなりましたが、古い物件や容量が大きい特別高圧設備ではまだまだ開放型を見ることができます。

工事やメンテナンスで開放型を見ることがあれば、よい機会ですのでじっくりと観察してみましょう。

それではまた、ご安全に!

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