令和3年度 上期 筆記試験 問41 解説 零相電流検出

図記号①は、円の中にZCTと記載された「零相変流器」を指します。この機器は漏電遮断器や地絡継電器の心臓部であり、電路の地絡を検知するために不可欠な装置です。

零相変流器（ZCT）の仕組みと役割

零相変流器（Zero-phase Current Transformer）は、貫通形の変流器です。正常な回路では、電源から送られる電流と戻ってくる電流の合計値はゼロになります（ベクトル和がゼロ）。しかし、電路のどこかで地絡事故が発生すると、電流の一部が大地へ逃げてしまうため、行きと帰りの電流に差が生じます。

ZCTはこの「行きと帰りの電流の差（＝零相電流）」を検出します。正常時は磁束が打ち消し合って二次側に何も出力されませんが、地絡が発生して不平衡が生じると、その差分に応じた磁束が鉄心内に発生し、二次側巻線に電流を誘起させます。この微小な電流信号を増幅して遮断器のトリップコイルを動作させることで、地絡事故を瞬時に遮断します。

試験問題における判断プロセス

試験においてこの問題が出題された場合、以下のキーワードを結びつけて記憶しておくと即答できます。

1. 図記号を確認する：円の中にZCTとあれば、それは零相変流器である。
2. 機能と目的を連想する：ZCT＝零相（Zero-phase）＝地絡検出。
3. 選択肢を照合する：零相電流を検出するという記述を探す。

特に迷いやすいポイントとして「零相電圧」と混同しないよう注意してください。零相電圧を検出するのは接地変圧器（GPT）などの役割であり、ZCTはあくまで電流を扱う機器です。「変流器」という名称の通り、電流を測るためのものだと意識しておけば、誤答を避けることができます。

実務現場における地絡保護の重要性

第一種電気工事士が現場でこの知識を活用するのは、主に漏電遮断器の取り付けや、地絡継電器を用いた保護協調の設計を行う際です。

ビルや工場のような低圧幹線では、定格感度電流の異なる漏電遮断器を多段に設置し、地絡が発生した箇所だけをピンポイントで切り離す保護協調が求められます。この際、ZCTの精度や設置位置を誤ると、地絡が発生していない健全な回路まで遮断してしまう「もらい事故（不要動作）」を引き起こす可能性があります。また、ZCTにケーブルを通す際は、すべての相（単相3線なら3本、三相3線なら3本）を一括して貫通させる必要があります。1本でも通し忘れると、正常な負荷電流を地絡電流と誤認して即座に遮断してしまうため、施工時には図面と照らし合わせながら正確に配線するスキルが不可欠です。

参考リンク

• 漏電遮断器の仕組み｜日本配線システム工業会
• 【電気工事士】漏電遮断器の仕組みとZCTの役割【現場解説】
• 変流器（CT）および零相変流器（ZCT）の原理と構造｜電気学会（電気工学用語辞典）