過電流保護における過負荷保護についての備忘録

高圧受電設備や低圧回路における過電流保護のうち
過負荷保護は、電線や機器の許容電流を上回る電流（過負荷電流）が継続して流れた際に
絶縁物の劣化や火災を防ぐために回路を遮断・保護することを指す。

過負荷保護についての概略（短絡保護との違い）

過電流保護は、大きく分けて「過負荷保護」と「短絡保護」の2つに分類される。
その特性の違いは以下の通り。

項目	過負荷保護	短絡保護
発生原因	モーターの過負荷、機器の使いすぎ、過密な負荷接続など	電線同士の接触（ショート） 絶縁破壊など
電流の大きさ	定格電流の数倍程度（比較的少なめ）	定格電流の数十倍〜数百倍（非常に大きい）
求められる動作	機器の熱容量に合わせて反時限特性で遮断	機器が破壊される前に瞬時に遮断

反時限特性（インバース特性）とは
電流が小さければ長い時間耐え、電流が大きくなるほど短い時間で高速に遮断する特性のこと。
モーターの起動電流など、一時的なラッシュ電流で誤遮断しないためにこの特性が不可欠となる。

過負荷を検知する主な保護機器

過負荷保護は、電流による「熱の発生」を監視して
動作するメカニズムが多く用いられる。

① 配線用遮断器（MCCB）

低圧回路で最も一般的。
内部に熱動式（バイメタル）や電子式のセンサーを備えており
過負荷電流による発熱でバイメタルが湾曲することを利用して、反時限特性で回路を遮断する。

② サーマルリレー（熱動継電器） / 電磁開閉器

主にモーター（電動機）の保護に使用される。
モーターがロックしたり、過負荷状態で運転を続けたりした際の発熱をバイメタルで検知し
電磁接触器（マグネットスイッチ）を開放してモーターを停止させる。

③ 過電流継電器（OCR）

高圧受電設備（ビルや工場など）の主遮断装置（CB形）などで使用される。

流入する電流を電流検出器（CT）を介して確認し
設定された値（整定値）以上の過負荷電流が一定時間継続した場合に
遮断器（VCBなど）へトリップ信号を送って遮断させる。

過負荷保護における考え方のポイント

許容電流と保護

電線や変圧器、機器には、連続して流すことができる電流の限界値（許容電流）が決まっている。
これを超えると、ジュール熱（P = I^2 R）によって電線の被覆（絶縁物）が溶け
最終的に短絡事故や火災に発展する。
そのため過負荷保護は、「機器や電線が熱的に破壊される前に回路を切り離す」ことが原則となる。

保護協調（コーディネーション）

過負荷保護において極めて重要なのが
上流（電源側）と下流（負荷側）の保護機器の動作タイミングを合わせる「保護協調」となる。

動作の優先順位

負荷側（下流）で過負荷が発生した場合は、その負荷に最も近い遮断器だけがトリップし
健全な他の回路への停電影響（波及事故）を最小限に抑えるよう
動作時間や電流の感度を段階的に整定する必要がある。