電気のおはなし
私たちの生活から切り離せない存在、「電気」。 電気が循環する回路の種類や、電気の測定、電気用品、発電、電源など、 電気にまつわるあらゆる基本的な事項をご紹介していきます。
第1章 電気回路

1-8 遮断回路とは

地震や火災、風水害が発生した時や保守点検、工事安全確保が必要な場合や目的に達した時に電路と切り離し動作を行う回路に遮断回路があります。 また、普段は電源と負荷は接続されたままの状態にあり、日常頻繁に開閉(入り切り、ON、OFF等)動作をおこなう電気製品や電気設備で使われている開閉回路とがあります。

今回はこの電路や電源と負荷の間を切り離す役目を担っている遮断回路についてみていきましょう。

送電、変電、受電の切断回路

変電所において変圧器の受電側の一次側送電線と送電側の二次側送電線の送電路を保守点検や工事の時に切り離すのが遮断回路です。高電圧を空気中で遮断すると大きなアークが発生し、事故が発生する恐れがあります。

そこで高圧を遮断してもアークを発生させない機能を有する真空遮断器(VCB)や絶縁ガス容器(GCB)が遮断回路に使用されています。

また、落雷した時に落雷事故から変電所を守るために変圧器の一次側と二次側に避雷器が設置されています。

図1 変電所の遮断回路の構成例

図1 変電所の遮断回路の構成例

図2 ガス遮断器(GCB)の例

図2 ガス遮断器(GCB)の例

地震災害や交通事故などで電線が垂れ下がったり、切断したことによる火災発生や感電事故の発生を防ぐためや電気工事で安全を確保する必要があるときに送電を遮断するために一定の配電区域ごとに交流負荷開閉器が設置されています。 交流負荷開閉器には手動式と遠隔操作できる自動式があります。手動式の交流負荷開閉器では側面にある開閉レバーに取り付けられているロープを使って下から手動で開閉できるようになっています。

図3 手動式交流負荷開閉器の例

図3 手動式交流負荷開閉器の例

変電系統間のエアセクション

電気鉄道では変電所と変電所の間に変電系統間の差を調整するために各系統の架線を平行に架線した、停車が禁止されているエアセクションと呼ばれる遮断回路が設けられています。 この区域に入った電車は停止しないで走行を続けることになっており、運転手には標識で注意を喚起しています。 これは送電系統の架線間に大きな電圧差があったり、パンタグラフと架線の接触に不具合があったりすると火花が飛び散ったり、アークが発生したりして架線事故が発生し、送電が停止し、電車が動けなくなってしまうことがあるからです。

図4 エアセクションの構成

図4 エアセクションの構成

図4 エアセクション停車禁止標識の例

図4 エアセクション停車禁止標識の例

バイメタルスイッチを使った電気ケトル

バイメタルスイッチは、熱膨張率の異なる金属を張り合わせたバイメタルが温度差で変形し、元にもどる力を使って接点を動かしています。

電気ケトルの取手や底部のケースにはばね作用をもつバイメタルスイッチが内蔵されています。ケトル水槽の水温はパイプを通してバイメタル部へみちびかれています。 スイッチボタンを押してON状態にしておいたバイメタルスイッチの接点は、沸騰すると元のOFFの状態に戻し電源を遮断する遮断回路を形成しています。

この仕組みは一部の過電流時に遮断するブレーカーでも使われています。

図5 バイメタルスイッチの動作例

図5 バイメタルスイッチの動作例

図6 電気ケトルの例

図6 電気ケトルの例

執筆:常深 信彦

『電気のおはなし』の目次

第1章 電気回路

第2章 電気の測定

第3章 回路計

第4章 電気用品

第5章 発電

第6章 電源装置

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