キュービクル式高圧受電設備
老朽化・省エネ・耐震対策

平成２７年１０月制定

盤標準化協議会

キュービクル技術部会

＜は じ め に＞
近年 生産設備や情報機器の高度化に伴い、受配電設備への信頼性の要求は益々高まってきており、事故による停電はもとより、瞬時の電圧低下すら許されない状況となっております。
また、地球温暖化防止のため温室効果ガスの大部分を占めるエネルギー起源である二酸化炭素排出削減の一環として、電気を有効活用し無駄なエネルギー消費を無くす省エネルギー性能の必要性が一層高まっています。
電気の安定供給と省エネは社会活動の中で必要不可欠なものとなっており、主要な供給設備である高圧受電設備にはより高い信頼性とより高いエネルギー効率性が求められています。
そうした状況の中で、『キュービクル式高圧受電設備』（以下、キュービクルと称す）はその利便性から広く使用されております。そのため、老朽化・省エネ・耐震 等に対する高い信頼性を確保する必要性が求められています。こうした現状を踏まえ、盤標準化協議会では、・ 長期間安定して受電していただくための老朽化対策
・ トップランナー変圧器を始めとする省エネ機器などを用いた省エネ対策
・ 地震による損傷を防ぎ電気を安全に供給し続けるための耐震対策についての具体例をまとめ、より安全にお使い頂けるためのご提案として本技術資料を作成いたしました。
キュービクル所有者におかれましては、長期間安定して受電して頂くため定期的な機器の更新を含めた適切な点検、効率の良いエネルギー管理、地震に備えた適切な施工や構造についてご確認いただきますようお願い申しあげます。
なお、先に出版いたしました「キュービクル式高圧受電設備Ｑ＆Ａ」「キュービクル式高圧受電設備 トラブル・対応事例」「キュービクル式高圧受電設備 設置上の注意事項」「キュービクル式高圧受電設備 被災時における対応事例」「トップランナー変圧器2014対応キュービクルＱ＆A」と併せて参考にして頂けましたら、キュービクルに対する知識・技術がより充実するかと存じます。
上記出版物については盤標準化協議会ホームページ
http://www.sp.jewa-hp.jp/ をご覧下さい目 次

1.老朽化対策・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１
１）キュービクルの主要構成機器（１）・・・・・・・・・・２
２）キュービクルの主要構成機器（２）・・・・・・・・・・３
３）「事故・故障」「設備の老朽化」事例の要因・・・・・・４４）機器の劣化故障パターン・・・・・・・・・・・・・・・５
５）ＶＣＢの焼損・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・６６）配線用遮断器（ＭＣＣＢ）の焼損・・・・・・・・・・・７７）変圧器の放熱板からの漏油・・・・・・・・・・・・・・８８）電線の焼損・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・９９）更新推奨時期の判定・・・・・・・・・・・・・・・・・１０～１７
2.省エネ対策・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１８１）変圧器損失の改善・・・・・・・・・・・・・・・・・・１９２）変圧器負荷の統合・・・・・・・・・・・・・・・・・・２０３) 力率改善 その１ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・２１４) 力率改善 その２ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・２２５) 進相コンデンサ設備の更新・・・・・・・・・・・・・・２３６) デマンド監視・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２４
3.耐震対策・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２５
１）適切な施工～アンカーボルト・・・・・・・・・・・・・２６２）適切な施工～変圧器の据付・・・・・・・・・・・・・・２７３) 適切な施工～変圧器防振ゴム・・・・・・・・・・・・・２８４) 適切な施工～配線の余長・・・・・・・・・・・・・・・２９５) 適切な施工～変圧器の振れ幅・・・・・・・・・・・・・３０1. 老朽化対策
電気の安定供給は社会活動の中で必要不可欠なものとなっており、その供給電路に幅広く使用されるキュービクルには高い信頼性が求められています。
しかしながらキュービクルの老朽化に起因した停電・短絡事故などのトラブルを引き起こすケースも少なくありません。
このような現状を踏まえ、事故防止を目的にキュービクルにおける事故要因・箇所や更新推奨時期をまとめ、安全にご使用いただくためのご提案として、本資料を作成いたしました。

1

老朽化対策 １

キュービクルの主要構成機器（１）キュービクルを構成する機器には様々なものがあります。

2

老朽化対策 ２

キュービクルの主要構成機器（２）（一財）関東電気保安協会

3「電気設備の更新」抜粋

老朽化対策 ３「事故・故障」「設備の老朽化」事例の要因■電気設備の「事故・故障」事例の要因
この表は事故・故障の要因と割合ですが、設備の老朽化は全体の３２．７％と高い割合を占めています。

■「設備の老朽化」による事故・故障の発生箇所、部位
この表は事故・故障の発生箇所、部位と割合ですが、特に開閉機器、変圧器、ケーブル、継電器類の割合が高いことが分かります。

■「設備の老朽化」による事故・故障内容

この表は老朽化の結果として起こる事故・故障内容ですが、破損・焼損、地絡・漏電、制御不良、短絡の割合が高いことが分かります。

（一社）日本電機工業会「何故産業事故は起きているのでしょうか？」抜粋

4

老朽化対策 ４

機器の劣化故障パターン■機器の劣化故障パターン（一社）日本電機工業会「汎用高圧機器の更新のおすすめ」抜粋■更新推奨時期（一社）日本電機工業会「高低圧電気機器保守点検のおすすめ」抜粋

5

老朽化対策 ５

ＶＣＢの焼損状況

・高圧真空遮断器（ＶＣＢ）がひどく焼損し、周囲の機器も焼損している。
・1990年製造のキュービクルであり、15年経過による経年劣化と5年間清掃等のメンテナンスがされていなかった。

原因

・ＶＣＢなどの機器端子部に多量の埃が積もり、結露・湿気の複合要因が重なって絶縁劣化（トラッキング発生）が促進され、ＶＣＢの焼損・周辺機器の焼損に至ったと考えられる。

防止対策

・各機器の更新推奨時期が過ぎたものは、早めに交換を行う。
・適正な時期にメンテナンスをしっかり行うようお願いした。

不具合
状況

ＶＣＢ背面側 焼損

ＶＣＢ周辺部 焼損

6老朽化対策 ６

配線用遮断器（ＭＣＣＢ）の焼損
状況

・店舗従業員が出社したときに停電が生じていた。
・停電は主開閉器ＬＢＳによる遮断動作（ＰＦ溶断）によるもので、主任技術者の調査の結果、ＭＣＣＢ電源側で激しい焼損が生じた痕跡、及び母線・分岐用銅バーが溶断し、周囲も焼損していた。
・本キュービクルは製造から20年が経過しており、ＭＣＣＢも製造当時のままであった。

原因・ＭＣＣＢ電源端子と取付けアングルとでトラッキングが生じ、低圧地絡から線間短絡に至り、アークガスが一瞬で爆発的に発生し、周囲で線間短絡から溶断・焼損に至ったと判断した。
・トラッキングの発生は、ＭＣＣＢ電源側端子部に堆積した粉塵や埃などが、結露や湿気などを吸湿し、経年劣化と相まって絶縁劣化が生じたことに起因したと判断した。

防止対策

・適切な清掃、メンテナンスの重要性の説明、励行とあわせ、交換推奨年を目安にした早目の更新を啓蒙した。

不具合状況

ＭＣＣＢ拡大焼損ＭＣＣＢ周辺
電源側 端子部拡大

7老朽化対策 ７

変圧器の放熱板からの漏油
状況

・変圧器の放熱板（本件はパネルタイプ）の底部溶接部から漏油していた。
・漏油部周辺は、かなり錆が進行していた。
・本変圧器は、製造より27年が経過していた。

原因

・設置環境は屋内の電気室ではあったが、多湿な状況であった
ことから、経年劣化による錆の進行が相まった漏油であると判断した。

防止
対策

・交換推奨年を目安にした早目の設備更新をお願いした。
・加えて、定期検査時などのメンテナンスの一環として、初期段階での錆の補修実施を啓蒙した。

不具合状況

当該 変圧器放熱板 底部8漏油箇所拡大

老朽化対策 ８

電線の焼損
状況

・ケーブル終端接続部が焼損していた。

原因

・ケーブル終端接続部に埃が積もり、長年の結露・湿気の複合要因が重なって絶縁劣化（トラッキング発生）が促進され、焼損に至ったと考えられる。

不具合
状況

ケーブル終端接続部焼損（一社）日本電力ケーブル接続技術協会「配電用接続部の基礎知識 2014年改訂版」抜粋

9

老朽化対策 ９

更新推奨時期の判定
以下の診断による判定結果より、「不良箇所のみ更新する」か「受電設備全体を更新する」を判断する方法もあります10更新推奨時期の判定（一社）日本配電制御システム工業会
JSIA-T2001「配電盤の更新推奨時期判定の手引」抜粋

11

■更新推奨時期の判定（別表１：判定シート）

12

（一社）日本配電制御システム工業会「JSIA-T2001配電盤の更新推奨時期判定の手引」抜粋

13

■更新推奨時期の判定（別表２：チェックシート）

14

（一社）日本配電制御システム工業会
JSIA-T2001「配電盤の更新推奨時期判定の手引」抜粋

15

■更新推奨時期の判定（別表２：チェックシート）

16

（一社）日本配電制御システム工業会
JSIA-T2001「配電盤の更新推奨時期判定の手引」抜粋

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２. 省エネ対策
地球環境保護・温暖化防止への関心の高まりから、環境に優しい電気設備の設置が求められております。
多数の機器類を搭載したキュービクルにおきましても省エネ性能の向上が期待されております。
こうした背景を受け、キュービクルにおける省エネ対策の事例をご紹介するため、ご提案として本資料を作成いたしました。

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省エネ対策㻌 １

㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 変圧器損失の改善
内容㻌長年使用した変圧器をトップランナー変圧器２０１４に更新すると大きな省エネ効果が期待できます。トップランナー変圧器２０１４は基準負荷率（㻡㻜㻜㼗㼂㻭以下㻠㻜％、㻡㻜㻜㼗㼂㻭超過㻡㻜％）で従来㻶㻵㻿品（㻶㻵㻿㻯㻠㻟㻜㻠：㻞㻜㻜㻡年）に比べエネルギー消費効率が㻞㻤％～㻝㻜％改善されています。㻌
㻌現在使用されている大多数の変圧器（㻶㻵㻿㻯㻠㻟㻜㻠：㻝㻥㻥㻥年）の平均実績に対して改善率で約㻠㻜％が見込まれることから極めて大きな省エネ効果を得ることが出来ます。㻌
㻌㻌

効果

㻌下図は変圧器容量ごとの省エネ効果を電気料金および㻯㻻㻞削減量で表したものです。㻌
㻌
㻌
㻌
㻌㻌
㻌
㻌㻌㻌㻌 㻨参考㻪油入変圧器㻌㻡㻜㻜㼗㼂㻭で年間電気料金削減効果は㻝㻞㻢千円㻌㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 （注）上記はあくまで参考値を表します。電力会社ならびに契約内容に㻌㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 よってはこの限りでありません。㻌
㻌㻌㻌
㻌
㻌

㻝㻥㻌

省エネ対策 ２

変圧器負荷の統合
内容

受電用変圧器は、最高効率となる負荷率で運転することが省エネにつながります。例えば、最高効率となる負荷率が40％の変圧器2台を負荷率20％で運転している場合は、1台に負荷をまとめることにより省エネが図れます。
（注） 2系統の電源を使用し、バックアップとして2台の受電用変圧器を設置している場合、1台の変圧器に負荷を集約すると省エネにはなりますがバックアップ機能はなくなりますので、実施に当たっては電気技術者等に相談してください。

効果

既設変圧器2台を1台に集約すると約0.4％の省エネが期待できます。
<節電効果>
300kVA×2台（負荷率20％）⇒1台（負荷率40％）300 kVA×負荷率40％×0.4％ = 0.48kW※（一社） 日本電機工業会「産業用電気機器の賢い節電方法」抜粋

20

省エネ対策 ３

力率改善 その１
内容

力率を100％に近い状態で使用することは、電力損失を低減し、電気を有効に利用することになります。また電力会社の電気料金は力率８５％を基準にして、これより上回る場合は基本料金が割引されます。（力率が８５％を下回る場合は，基本料金を割増）
このように力率を管理することで電気料金が安くなると共に電気を有効利用することによって、地球温暖化防止にも貢献することになります。

※ 社団法人 日本配電盤工業会発行「受配電・制御システムハンドブック」 抜粋

効果

一般的な力率改善の方法と効果は次のとおりです。

■高圧進相コンデンサ
高圧の受電設備では、高圧側の母線に進相コンデンサを設置 することで力率の改善を図り基本料金の割引が得られます。
この場合、変圧器損失や電路損失の低減には効果がありま
せ んが、大容量一括設置となる場合が多いため、設備コスト及び メンテナンス面で有利となります。
<参考>
基本料金＝基本料金単価×契約電力×（185‐力率）／100（注）上式は東京電力の高圧契約の場合を表します。契約内容によってはこの式に当てはまらないものもあります。

※（一財）関東電気保安協会「電気de省エネ 工場編」抜粋

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省エネ対策 ４

力率改善 その２効果■自動力率調整器
自動力率調整器は、負荷の変動による総合力率の変動を複数の コンデンサ回路を開閉することで、自動的に改善する装置です。
これにより回路電圧の安定化、設備容量の実質的利用率の増加、電圧変動、高調波等による機器へのダメージの低減効果が期待できます。

自動力率調整器

コンデンサ設備＜受電設備の自動力率調整器回路例＞■低圧進相コンデンサ
高圧側設置と比較した場合、変圧器や電路の損失低減に効果 があります。低圧負荷の多い設備では低圧側に進相コンデンサを設置し力率改善を行うことで電路損失低減の効果が図れます。

※(一財) 関東電気保安協会「電気de省エネ 工場編」 抜粋

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省エネ対策 ５

進相コンデンサ設備の更新
内容

現在使用されている進相コンデンサ設備の中には10数年～20数年を経過したものがあり、使用環境・開閉頻度などにより異なりますがある年限を越えますと信頼度の減少傾向が顕著になります。
こうした進相コンデンサ設備を更新することで高信頼を維持できると共に省エネ効果が見込めます。

効果<電力損失の低減による省エネ効果例>
・70年代のコンデンサ損失：1W/kvar
・現行品のコンデンサ損失：0.25W/kvar
設備容量1000kvarのコンデンサを現行品に更新及び直列リアクトルを低損失タイプに更新すると〔更新前]
コンデンサ現行品：損失1kW×24h×365日=8,760kWh
リアクトル標準品：損失1.125kW×24h×365日=9,855kWh
計 18,615kWh〔更新後〕
コンデンサ現行品：損失0.25kW×24h×365日=2,190kWh
リアクトル低損失タイプ：損失0.7kW×24h×365日=6,132kWh
計 8,322kWh
年間電力損失低減量＝10,293kWh
現行品コンデンサ、旧式コンデンサ（70年代）損失比較

低損失直列リアクトル、標準品直列リアクトル損失
比較

旧品

標準品

現行品

低損失タイプ※（株）指月電機製作所｢進相コンデンサ設備の更新の御奨め｣ 抜粋

23省エネ対策 ６

デマンド監視内容「基本料金」は契約電力によって決まりますが、この契約電力は、「デマンド値」を基準にしています。
電力会社は「基本料金」を決めるために、30分ごとに「平均使用電力」を計っています。この値が「デマンド値」です。（図1） このデマンド値が一番大きいときの値を契約電力としてます。（図2）
従って、最大デマンド値を抑えることができれば、基本料金そのものを低くすることができます。
デマンド監視するにはデマンド監視装置を使用します。デマンド監視装置は、電気の使用量を常時監視し、管理目標として設定された値を超過しないように警報や画面表示で管理する装置です。電力使用量が「見える化」され、電気料金が削減できるだけでなくCO2削減により地球温暖化対策にも貢献します。

（図１）

効果

（図２）
※（一財） 関東電気保安協会「電気de省エネ 工場編」抜粋

デマンド監視装置の導入による効果は次のとおりです。
・契約電力値を超過しない管理により契約超過金の節約。
・契約電力値の下方修正更改により基本料金の節約。
・契約電力値や設備容量を据え置いたままで、ある範囲の負荷の増設が可能。増設に関わる諸費用と基本料金の節約。
・管理レベルの抑制による使用電力量の低減による省エネ化。
・電力の使用状況が正確に把握できることで継続的な改善に有効※ 社団法人 日本配電盤工業会発行「受配電・制御システムハンドブック」抜粋

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３. 耐震対策
震災に伴う被害状況を受けて、キュービクルの耐震性能向上が求められております。
こうした背景を受け、長期間安定してより安全にご使用いただくために、機器の更新を含めた適切な設計・施工・保持・点検及び耐震性能をご確認いただくためのご提案として本資料を作成いたしました。

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耐震対策 １

適切な施工～アンカーボルト
内容

過去に設置されたキュービクルで、アンカーボルトによる施工がされていない、もしくは 簡易的な基礎やアンカーボルトによる 施工のものは、地震の大きな揺れによりキュービクルの破損につながります。

基礎の変形

基礎の破損
※（－社）日本電気協会関東支部発行「 東北地方太平洋沖地震による自家用電気工作物の被害状況及び対策方針」 抜粋

対策

適切な強度を有した基礎に、アンカーボルト等で堅固に取り付ける必要があります。

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耐震対策 ２

適切な施工～変圧器の据付
内容

重量物の変圧器等を固定するベースは、十分な強度を有する必要があります。十分な強度を有していないと、地震の過大な荷重によるベース部の破損等が起こり、重量機器の移動、転倒等による電線破断事故の発生原因となります。

ベースの変形※（－社）日本電気協会関東支部発行「 東北地方太平洋沖地震による自家用電気工作物の被害状況及び対策方針」 抜粋

対策

一例として、変圧器の固定をＣ形金具等の機材にて行う場
合、金具固定用ボルトに曲げ応力がかからないように、ボルトは固定される側と密着させるのが望ましい。

27耐震対策 ３

適切な施工～変圧器防振ゴム
内容

変圧器に防振ゴムを設ける場合、地震による過大な変位を抑制するストッパ機能を有していないと、ゴム部の破損や変圧器の揺れ過ぎにより配線が破断してしまう可能性が高くなります。

防振ゴムの破損※（－社）日本電気協会関東支部発行「 東北地方太平洋沖地震による自家用電気工作物の被害状況及び対策方針」 抜粋

対策

防振による衝撃に十分耐えうる強度を有する耐震ストッパｰ付の防振ゴムを変圧器と堅固に取り付けることで、防振ゴムの破損をより軽減できます。

防振ゴム
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耐震対策 ４

適切な施工～配線の余長
内容

変圧器の配線に十分な余長が設けられていないことで、地震による過大な変位により、電線の破断や機器端子部が変形・ 破損する事象が見られました。

電線、圧着端子部の変形端子台の破損対策

JEM-TR252「配電用変圧器の変位量抑制指針」に定められた変圧器の振れ幅を満足する十分な余長を設けたり、変圧器の振れを抑制する構造を設けることで、電線の破断や端子部の変形等をより軽減することができます。

余長を設けた配線（一社）日本配電制御システム工業会発行
JSIA－T1018「配電盤類の耐震設計マニュアル」 抜粋

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耐震対策 ５

適切な施工～変圧器の振れ幅
内容

東北地方太平洋沖地震において地震の大きな揺れにより、筐体と変圧器とが接触してしまい、筐体が破損する事象が見られました。

筐体の破損対策

東北地方太平洋沖地震の被害状況を受け、変圧器 本体の強化と変圧器の振れ幅に関する基準を設けたJEM-TR252「配電用変圧器 の変位量抑制指針」が発行されました。これより、地震による変圧器の振れ幅等を考慮した構造・設計の見直しや、筐体と変圧器との相対変位量を抑制する構造等を設けることで、耐震性能の向上を図ることができます。

振れ止め構造一例(一社）日本電機工業会
JEM- TR２５２「配電用変圧器の変位量抑制指針」抜粋

30

参考文献・日本工業標準調査会 審議（日本規格協会 発行）
JIS C 4620 「キュービクル式高圧受電設備 2004年版」
・一般財団法人 関東電気保安協会 発行「電気設備の更新」「電気de省エネ 工場編」
・一般社団法人 日本電機工業会 発行「何故産業事故は起きているのでしょうか？」「汎用高圧機器の更新のおすすめ」「高低圧電気機器保守点検のおすすめ」「産業用電気機器の賢い節電方法」
JEM-TR 252 「配電用変圧器の変位量抑制指針」
・一般社団法人 日本配電制御システム工業会 発行
JSIA-T2001 「配電盤の更新推奨時期判定の手引」
JSIA-T1018 「配電盤類の耐震設計マニュアル」「受配電・制御システムハンドブック」
・一般社団法人 日本電力ケーブル接続技術協会 発行「配電用接続部の基礎知識 2014年改訂版」
・株式会社 指月電機製作所 発行「進相コンデンサ設備の更新の御奨め｣
・一般社団法人 日本電気協会 関東支部 発行「東北地方太平洋沖地震による自家用電気工作物の被害状況及び対策方針」

この技術資料の作成に関与された委員・事務局の氏名は次の通りである（敬称略）
キュービクル技術部会
主査大竹幸光〔日東工業（株）〕 委員

外川祥彦〔河村電器産業(株) 〕

委員

久野誠二

〔日東工業（株）〕 委員

山田真義〔河村電器産業(株) 〕

委員林〔内外電機（株）〕 委員

槙田英範〔テンパール工業（株）〕

事務局

卓也
近藤正

〔盤標準化協議会〕

盤標準化協議会
発行所 キュービクル技術部会〒460-0007 名古屋市中区新栄二丁目2番1号 イノフィスビル 9階
一般社団法人 日本配電制御システム工業会 中部支部内
U R L ： http://www.sp.jewa-hp.jp/