Technology
低圧CT
(ていあつCT)
低圧CTとは、低圧電路に流れる大きな交流電流を、電力計や電流計で扱いやすい小さな信号へ変換する電流センサです。CTは「Current Transformer」の略で、日本語では変流器と呼ばれます。
工場、ビル、店舗などの配電盤や分電盤へ取り付け、設備ごとの電流、電力、使用電力量、デマンド電力を計測します。電線を中央の穴へ通す貫通型や、鉄心を開いて既設電線へ後付けできる分割型などがあります。
低圧CTの仕組み
低圧CTは、測定対象の電線を一次側とし、その周囲に設けた鉄心と二次巻線によって、一次電流に比例した小さな信号を出力します。一次側に交流電流が流れると鉄心に磁束が発生し、その変化によって二次巻線に電流が生じます。
例えば、一次側100Aに対して二次側5Aを出力するCTは「100A／5A」と表記されます。小型の電力計測器では、二次側が数十mAの電流出力や、内部抵抗によって電圧へ変換された専用CTも使用されます。
CTの変流比をK、一次電流をI1、二次電流をI2とすると、理想的には次の関係になります。
K＝I1／I2
100A／5AのCTではK＝20です。二次側で3Aを測定した場合、一次電流は概算で60Aとなります。ただし、実際にはCTと計測器の誤差、位相誤差、負荷条件が影響します。
低圧の電圧区分
低圧とは、電気設備において交流600V以下、直流750V以下の電圧区分を指します。三相200V、単相100V・200Vなどの回路で低圧CTが使用されます。
低圧CTは低圧電路で使用することを前提としているため、高圧回路には使用できません。使用電圧、絶縁性能、設置環境、電線径を確認し、回路に適したCTを選定します。
低圧CTの主な種類
貫通型CT
中央の穴へ測定対象の電線や母線を通すタイプです。鉄心が一体構造であるため、分割型よりも磁気特性を安定させやすく、高い測定精度を得やすい傾向があります。
新設設備では施工時に電線を通せますが、既設設備へ追加する場合は、電線や母線を一度取り外す作業が必要になることがあります。
分割型CT
鉄心を開閉できる構造で、既設電線を切断せずに挟み込んで取り付けます。電力使用量の見える化やデマンド監視を後付けする場合に適しています。
鉄心の接合面にほこり、油、異物が付着したまま閉じると、磁気回路に隙間が生じ、測定誤差が大きくなります。接合面を清掃し、ロックが完全にかかっていることを確認します。
電流出力型と電圧出力型
電流出力型は、一次電流に比例した二次電流を出力します。1A、5A、数十mAなどの種類があり、計測器側の入力仕様と一致させる必要があります。
電圧出力型は、CT内部または外部の抵抗で二次電流を電圧へ変換します。専用計測器と組み合わせることが多く、出力電圧、負荷抵抗、配線長の条件を確認します。
主な用途
- 配電盤や分電盤における電流監視
- 工場設備や生産機械ごとの電力計測
- デマンド電力の監視と警報
- 空調、照明、コンプレッサーなどの設備別計測
- 太陽光発電設備や蓄電設備の電力監視
- 電力使用量の見える化と省エネルギー管理
主幹回路へ設置すれば建物全体の電力を把握でき、分岐回路へ設置すれば設備別・用途別の使用状況を確認できます。計測点を細分化するほど原因分析はしやすくなりますが、CT、計測器、通信点数も増加します。
選定時のポイント
定格一次電流を合わせる
通常電流と想定される最大電流を確認し、適切な定格一次電流を選びます。定格を超える電流では鉄心が磁気飽和し、一次電流が増えても二次出力が比例せず、測定値が低く表示される場合があります。
反対に、実電流に対して定格が大きすぎるCTでは、低電流域の出力が小さくなり、測定誤差の影響が相対的に大きくなります。
開口寸法と設置スペースを確認する
CTの開口へ電線や母線を通せるか確認します。電線の外径だけでなく、端子部、曲げ半径、隣接機器との間隔、分割型CTを開閉する作業スペースも必要です。
計測器の入力仕様へ合わせる
CT比、二次出力、極性、最大配線長などを計測器の仕様へ合わせます。100A用CTを接続しているのに計測器を200A設定にすると、表示値は実際の2倍になります。
専用CTが指定されている計測器では、外形や定格が似ていても別のCTを使用できない場合があります。精度と安全性を確保するため、指定された組合せを確認します。
測定精度と位相特性を確認する
電流値だけを測る場合は変流比誤差が重要ですが、電力や力率を測る場合は位相誤差も影響します。特に低力率負荷や小電流域では、わずかな位相誤差が有効電力値へ大きく影響することがあります。
インバーターやスイッチング電源を含む回路では高調波が流れるため、CTと計測器の対応周波数範囲も確認します。
取り付け時の注意点
電源側と負荷側の向きを合わせる
CTには、電源側と負荷側を示す矢印、K・L、P1・P2などの表示があります。逆向きに取り付けると電流の極性が反転し、電力が負になる、力率の進み・遅れが逆になるなどの現象が起こります。
三相回路では、すべてのCT方向をそろえ、電圧入力と電流入力の相を一致させます。
測定対象の導体だけを通す
通常の電流計測では、測定する1相分の導体だけをCTへ通します。往きと戻りの電線を同じCTへ通すと磁束が打ち消し合い、ほぼゼロとして計測されます。
漏電測定では複数の導体をまとめて通す零相変流器を使用しますが、通常の電流計測用CTとは用途が異なります。
二次側を開放しない
1Aや5A出力のCTは、一次側に電流が流れている状態で二次回路を開放すると、二次端子に高電圧が発生する危険があります。感電、絶縁破壊、CTの発熱につながるため、計測器の交換時は一次側を停電するか、規定された短絡端子を使用します。
専用の低出力CTでは構造が異なる場合がありますが、メーカー指定の接続・取外し手順を守ります。
配線と端子を確実に接続する
CT二次配線の断線、端子緩み、極性入れ違いは、異常値や計測不能の原因になります。三相回路では各相の配線を識別し、端子番号と計測器入力を照合します。
異常値の確認と切り分け
電流が実際より小さい場合は、CT定格の設定間違い、分割面の隙間、鉄心の磁気飽和、CT二次配線の異常を確認します。値がゼロの場合は、往復導体を一緒に通していないか、CT配線が断線していないかを確認します。
電力が負になる場合は、CTの向き、電圧相と電流相の組合せ、回生電力の有無を確認します。力率や相別電力が不自然な場合は、CTの相違いや極性間違いが考えられます。
計測値がふらつく場合は、負荷変動だけでなく、CTの固定状態、接合面、端子緩み、ノイズ、高調波の影響も確認します。
保守と設備更新
定期点検では、CT本体の変色、ひび、異常発熱、固定状態、二次配線、端子緩みを確認します。分割型では、鉄心接合部の閉鎖状態やロックの破損も点検します。
計測器やCTを更新する場合は、定格一次電流、二次出力、CT比、極性、開口寸法、配線仕様を確認します。CTだけを交換した場合でも、計測器側のCT比設定を変更しなければ正しい値になりません。
既設CTを流用する場合は、新しい計測器がそのCT出力へ対応しているか確認します。専用CTと汎用CTでは互換性がない場合があります。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、低圧回路の電流・電力計測に使用する計測機器とCTを取り扱っています。回路電圧、相線式、通常電流、最大電流、電線径、設置スペース、必要な計測項目を確認し、計測器に対応するCTを選定します。
既設設備への後付けでは、分割型CTを使用することで、電線の取外しを抑えて設置できる場合があります。盤内スペース、作業性、停電の要否、安全措置を確認して構成します。
電流、電力、力率、電力量、デマンド電力の計測に加え、表示器、通信機器、データ収集装置、上位システムを組み合わせた監視構成も検討します。
計測値が合わない既設設備についても、CT比設定、取付方向、相の組合せ、二次配線、計測器仕様を確認し、原因の切り分けや更新方法を検討します。
よくある質問
Q. 電流値が実際の半分や2倍で表示される場合は何を確認しますか？
A. CTの定格一次電流と計測器のCT比設定を確認します。100A用CTに対して200A設定となっているなど、設定不一致が主な原因です。
Q. 分割型CTの計測値が安定しない場合はどうしますか？
A. 鉄心の接合面に異物や隙間がないか、ロックが完全に閉じているか、CTが電線へ正しく固定されているかを確認します。
Q. CTを逆向きに取り付けた場合は付け直す必要がありますか？
A. 電力や力率を計測する場合は、原則として正しい向きへ付け直します。機器によっては極性設定で補正できる場合もありますが、仕様を確認します。
Q. 既設CTを新しい電力計へ流用できますか？
A. 二次出力、CT比、精度、極性、負荷条件が新しい計測器に適合すれば流用できる場合があります。専用CTの場合は互換性を必ず確認します。
Q. CT交換時に二次配線を外してもよいですか？
A. 一次側に通電したまま電流出力型CTの二次側を開放すると危険です。停電または指定された短絡処置を行い、有資格者が安全な手順で作業します。