計器用変成器（VT・CT）¶

🎯 このページで得点できる問題

本ページを通読すると、過去問で次の論点に答えられるようになる：

計器用変成器の総称：「計器用変成器」＝ VT（計器用変圧器）＋ CT（変流器）の総称
接続方式の違い：VT は並列（高インピーダンス負荷）／CT は直列（低インピーダンス負荷）
二次側の禁則：VT は 二次短絡 NG／CT は 二次開放 NG（左右対称・混同最多）
CT 二次開放が危険な理由：一次電流が全量励磁電流化 → 鉄心磁気飽和 → 二次に異常高電圧発生
残留回路：3 つの CT 二次を Y 結線にして中性線で取り出すと 零相電流（3I₀） が得られる
極性記号：一次側 K-L／二次側 k-l。同極性端子 K と k が同方向の磁束を発生
誤差：比誤差（変成比のずれ）と位相誤差（位相のずれ）。負担（burden）が大きいほど誤差増

各論点の詳細は §4 公式マップ・§6 引っかけパターンへ。

🗺️ 棲み分けマップ

本ページ＝計器用変成器（VT・CT）：計器用変成器の 総称概念・接続・極性・誤差・残留回路 の全体俯瞰と頻出論点。5 年で 3 問（R03 / R05 上 / R06 下）の継続出題枠で、合格水準の必須テーマ。

開閉装置・保護継電器：CT・VT を 検出端 として用いる継電器側の話（OCR / DGR / 87 / 21 等）。本ページは「センサーそのもの」の取扱い、kaihei-hogo は「センサーが運ぶ信号で判断する装置」を扱う。

変圧器：CT・VT は構造的に小型変圧器そのもの。鉄心・巻線・励磁電流・磁気飽和の根本原理は変圧器ページの理解が前提になる（巻数比・励磁特性は henatsuki §4）。

使い分け：センサー機器そのものを学ぶ → 本ページ／継電器の整定・動作 → kaihei-hogo／基本原理の電磁気 → henatsuki。

1. 直感的理解¶

計器用変成器の本質: 系統の 大電流・高電圧をそのままでは計器・継電器で測れない（焼損・絶縁破壊）。安全な小さい値（5 A・110 V）に縮小して計器・継電器に渡す。

「計器用変成器」という用語の混乱を先に解く¶

表記	内容	用途
計器用変成器	総称（VT と CT の総称）	試験文ではこの言葉単独でも頻出
計器用変圧器（VT または PT）	高電圧 → 110 V 等の電圧変成	電圧計・電力計・電圧継電器の入力
変流器（CT）	大電流 → 5 A 等の電流変成	電流計・電力計・電流継電器の入力

VT と PT の違い（用語問題）

VT（Voltage Transformer）と PT（Potential Transformer）は同じものを指す。JIS では VT が正式表記だが、現場では PT も併用される。試験文で「PT」「計器用変圧器」「VT」のどれが出ても同じ機器を指していると判断してよい。

なぜ「縮小」が必要か（因果理解）¶

電力系統では電圧 6.6 kV〜500 kV、電流数百〜数千 A が日常的に流れる。これを直接計器・継電器に入れると次の問題が起きる：

電圧側：計器の絶縁が破れる。人体が触れる端子部分が高電圧になる
電流側：計器の巻線が瞬時に焼損する

そこで「変圧器の原理で電圧を 110 V に下げる」「変圧器の原理で電流を 5 A に下げる」器具が必要になった。これが計器用変成器。

5 秒で思い出す: VT = 高電圧用センサー（並列・110 V 取出）／CT = 大電流用センサー（直列・5 A 取出）。VT は短絡 NG・CT は開放 NG。

2. 設備を歩く¶

系統内の配置¶

graph LR
    A[電力系統<br/>6.6kV / 数百A] -->|大電流| B[CT 変流器<br/>直列挿入]
    A -->|高電圧| C[VT 計器用変圧器<br/>並列接続]
    B -->|5A| D[電流計・OCR・電力計]
    C -->|110V| E[電圧計・UVR・電力計]
    D --> F[判断・記録・トリップ]
    E --> F

    style B fill:#1976d2,color:#fff
    style C fill:#388e3c,color:#fff

CT・VT の物理構造¶

graph TD
    subgraph CT 変流器
        CTA[一次巻線<br/>太い・少巻数] --- CTB[鉄心]
        CTB --- CTC[二次巻線<br/>細い・多巻数<br/>5A出力]
    end
    subgraph VT 計器用変圧器
        VTA[一次巻線<br/>細い・多巻数<br/>高電圧入力] --- VTB[鉄心]
        VTB --- VTC[二次巻線<br/>太い・少巻数<br/>110V出力]
    end

CT の一次巻線が「太く少巻数」な理由

CT の一次は 系統の主回路そのものを流す。数百〜数千 A の負荷電流が定常的に流れるため、導体は太く、巻数は 1 ターン〜数ターンで済む（貫通形 CT は鉄心に電線を 1 回通すだけ＝ 1 ターン）。二次は計器側で 5 A しか流さないため細く・多く巻ける。

主要諸元テーブル¶

項目	CT（変流器）	VT（計器用変圧器）
目的	大電流を計器用 5 A に変換	高電圧を計器用 110 V に変換
接続方式	直列（主回路に挿入）	並列（線間または対地）
一次側	大電流・低電圧（線路に直列）	高電圧・小電流（線路に並列）
二次定格	通常 5 A（一部 1 A）	通常 110 V（線間または相電圧 110/√3）
負荷側インピーダンス	低い（電流計・OCR 内部抵抗）	高い（電圧計・電圧コイル）
二次側の禁則	開放 NG（高電圧発生・焼損）	短絡 NG（過電流・焼損）
接地	二次側 1 点接地	二次側 1 点接地（人身保護）

3. 計器用変成器の種類比較表¶

CT（変流器）の種別¶

種類	構造	主用途	特記
巻線形 CT	一次・二次とも巻線を巻く	一般配電・低電流用	巻数比で変流比を設計可能
貫通形 CT	鉄心に主回路導体を 1 回通す（一次は 1 ターン）	大電流系統・主回路	構造が単純で堅牢
ブッシング CT	変圧器・遮断器のブッシング部に内蔵	主変圧器・GIS	設置スペース不要
零相変流器（ZCT）	三相一括で鉄心を通し、和電流を検出	地絡保護（DGR / OCGR）	通常時 ΣI ≒ 0 ／地絡時 ΣI ≠ 0

VT（計器用変圧器）の種別¶

種類	構造	主用途	特記
単相 VT	単相変圧器を 1〜3 台組合せ	一般配電・線間電圧測定	二相結線・三相結線で運用
三相 VT	三相変圧器を 1 台で構成	中電圧配電・経済性重視	単台で済む
コンデンサ形 VT（CVT）	コンデンサ分圧＋誘導性結合	特別高圧〜超高圧 (66 kV 以上)	鉄心 VT より絶縁設計が容易
接地形計器用変圧器（EVT / GPT）	三相 VT の中性点接地で零相電圧検出	非接地系の地絡検出	一次は Y 接地・二次は開放Δで V₀ 出力

ZCT と EVT の関係（因果理解）

ZCT は 零相電流 I₀ を検出し、EVT は 零相電圧 V₀ を検出する。非接地系（高圧配電のΔ系）では地絡時に I₀ と V₀ が同時に発生するため、両者を組み合わせて方向判定（DGR）に使う。地絡方向継電器の入力は ZCT + EVT のセットというのが定石。

4. 公式マップ¶

レイヤーA: 基本公式¶

変流比・変圧比¶

\[\text{変流比 } K_n = \frac{I_1}{I_2} = \frac{N_2}{N_1} \quad\text{（CT）}\]

\[\text{変圧比 } K_v = \frac{V_1}{V_2} = \frac{N_1}{N_2} \quad\text{（VT）}\]

\(I_1, V_1\): 一次側（系統側）
\(I_2, V_2\): 二次側（計器側）
\(N_1, N_2\): 一次・二次の巻数

CT と VT で巻数比の向きが逆

CT は 一次電流が大 → 一次巻数を 少なくして二次に小電流を出す（\(N_1 < N_2\)）。
VT は 一次電圧が大 → 一次巻数を多くして二次に低電圧を出す（\(N_1 > N_2\)）。
変成比の式は「電流は巻数の逆比・電圧は巻数の順比」という変圧器一般式そのもの。

計器側電流・電圧の換算（試験頻出）¶

\[I_1 = I_2 \times K_n \quad\text{（例: 二次計器が 4 A・変流比 200/5 なら一次 } I_1 = 4 \times 40 = 160 \text{ A）}\]

\[V_1 = V_2 \times K_v \quad\text{（例: 二次計器が 100 V・変圧比 6600/110 なら一次 } V_1 = 100 \times 60 = 6000 \text{ V）}\]

レイヤーB: 接続・極性¶

接続方式（最頻出）¶

項目	CT	VT
主回路への接続	直列	並列
二次計器への接続	直列（電流計・電流コイル）	並列（電圧計・電圧コイル）
二次負荷の性質	低インピーダンス（電流コイル）	高インピーダンス（電圧コイル）

極性記号¶

端子	一次側	二次側
同極性端子	K	k
反対側端子	L	l

同時刻に K → 一次 に流れ込む電流方向と、k → 二次 から流れ出す電流方向が 同じ向きの磁束を作る。電力計・差動継電器など 方向を読む装置は極性を間違えると逆動作する。

レイヤーC: 誤差（負担と誤差の関係）¶

比誤差・位相誤差¶

誤差	定義	主な原因
比誤差 \(\varepsilon\)	\(\dfrac{K_n I_2 - I_1}{I_1} \times 100\) ［%］	励磁電流分の損失
位相誤差 \(\delta\)	二次電流（電圧）の位相と一次電流（電圧）の位相のずれ	鉄損・励磁電流

負担（burden）と誤差¶

二次側に接続する計器・継電器のインピーダンスを負担（burden）と呼ぶ［VA］。

負担が大きい（多数の計器を接続）→ 二次電流による磁束減少が大きく 誤差増大
負担が定格を超えると階級（精度等級）を保証できない

CT の場合の負担管理

OCR・電流計・電力計を多数接続すると CT 負担超過で精度が落ちる。さらに重要なのは、二次回路に絶対に 開放部を作らないこと（次節）。

レイヤーD: 残留回路（零相電流検出）¶

Y 結線残留回路¶

    a相CT ─┐
    b相CT ─┼─ 残留回路（中性線）→ DGR / OCGR
    c相CT ─┘

3 相それぞれの CT 二次を Y 結線にして中性線を取り出すと、その線には 3 相の和電流 = 3 I₀（零相電流の 3 倍）が流れる。

平衡時：\(\vec{I_a} + \vec{I_b} + \vec{I_c} = 0\) → 残留回路に電流流れず
地絡時：1 相に地絡電流加算 → \(\vec{I_a} + \vec{I_b} + \vec{I_c} \neq 0\) → 残留回路に 3 I₀ が流れる

ZCT との違い

残留回路は 3 つの相 CT の二次を組み合わせて零相電流を検出する。ZCT（零相変流器）は 三相一括で 1 個の鉄心を通して直接零相電流を検出する。前者は既設の相 CT を利用できる経済性、後者は精度が高く小電流の地絡も検出できる利点がある。

5. 解法パターン¶

解法パターン①：変流比・変圧比から一次値を求める¶

典型問題：「変流比 400/5 の CT を使い、二次電流計が 3.5 A を示した。一次電流はいくらか」

手順 1. 変流比 \(K_n = 400/5 = 80\) 2. 一次電流 \(I_1 = I_2 \times K_n = 3.5 \times 80 = 280\) A

→ 試験では小数の掛け算で計算ミスが多い。「比は一次/二次」を必ず確認。

解法パターン②：CT 二次回路を絶対に開放してはいけない¶

典型問題：「CT 二次回路の計器を取り外す際の正しい手順を選べ」

手順 1. 必ず二次端子を短絡してから計器を取り外す（CT には専用の短絡端子板がある） 2. 計器を交換した後、短絡を解除して通電状態に戻す 3. 短絡したまま放置しても 過電流にはならない（むしろ安全側）

間違えると焼損・人身事故

通電中の CT 二次を不用意に開放すると 数千 V の高電圧が二次に発生し、絶縁破壊・感電・焼損につながる。これは試験論点としても実務安全としても最頻出。

解法パターン③：VT 二次回路を絶対に短絡してはいけない¶

典型問題：「VT 二次回路の計器を取り外す際の注意点を選べ」

手順 1. 必ず一次側を停止してから二次を触る、または 二次ヒューズを抜く 2. 通電中の VT 二次を短絡すると 過大短絡電流で巻線焼損 3. CT の禁則（開放 NG）と 左右対称で混同しやすい

VT 二次の保護

実機の VT 二次にはヒューズが入っている。万一短絡してもヒューズが先に切れて巻線を守る。試験文では「VT 二次を直接短絡してよい」は誤り。

解法パターン④：残留回路から地絡電流を読む¶

典型問題：「3 つの相 CT 二次を Y 結線した残留回路に 0.6 A の電流が流れた。CT の変流比が 200/5 のとき、地絡電流はいくらか」

本質（最短ルート）：残留回路電流はそもそも二次側の \(3I_0\)。これを変流比 \(K_n\) 倍すれば一次側の \(3I_0\)＝一線地絡電流になる。

\[I_g = 3I_0(\text{一次}) = (\text{残留回路電流}) \times K_n = 0.6 \times 40 = 24\ \text{A}\]

段階を追う場合（同じ答えになる） 1. 残留回路電流 = \(3I_0\)（二次値）= 0.6 A 2. 二次零相電流 \(I_0(\text{二次}) = 0.6 / 3 = 0.2\) A 3. 変流比 \(K_n = 200/5 = 40\) 4. 一次零相電流 \(I_0 = 0.2 \times 40 = 8\) A 5. 一線地絡電流 \(I_g = 3 I_0 = 24\) A

→ ÷3 と ×3 は相殺するので、「残留回路電流 × 変流比」で一発。

解法パターン⑤：取扱い注意の総合判別¶

典型問題（R06 下問 7 型）：「計器用変成器の取扱いに関する記述として誤っているものを選べ」

判別基準 - VT の二次は並列接続・短絡 NG - CT の二次は直列接続・開放 NG - 接地は 二次側 1 点（多点接地は循環電流発生） - 計器負担は定格 VA を超えない

→ 4 つの基準のうち 1 つでも違反する選択肢が「誤り」。出題は 接続方向の取り違え と 二次禁則の取り違え が大半。

解法パターン⑥：極性を間違えると装置が逆動作する¶

典型問題：「単相電力計を CT・VT 経由で接続する場合の極性を答えよ」

手順 1. CT の K 端子と電力計の電流端子の極性側（±）を一致させる 2. VT の K 端子と電力計の電圧端子の極性側（±）を一致させる 3. 極性が逆だと電力指示値が 負になるまたは 指示が誤った値になる 4. 差動継電器（87）では極性ミスが 誤動作につながる

5.5 自問ブロック（Recall 想起練習）¶

セクションを閉じる前に自問してみよう。答えられない項目があれば該当 §へ戻る。

Q1: 「計器用変成器」とは何の総称か

VT（計器用変圧器）と CT（変流器）の総称。試験文で単独で出ても両者の話と理解する。→ §1

Q2: CT と VT、それぞれ二次側の禁則は何か

CT は二次開放 NG（異常高電圧発生）／VT は二次短絡 NG（過電流焼損）。左右対称で覚える。→ §5 パターン②③

Q3: CT 二次の負担は高インピーダンスか低インピーダンスか

低インピーダンス。電流計・電流コイルは内部抵抗が小さい。VT は逆に 高インピーダンス。→ §4 レイヤー B

Q4: 3 つの相 CT 二次を Y 結線で取り出す回路の名称は

残留回路。中性線には 3 I₀（零相電流の 3 倍）が流れる。地絡保護に使う。→ §4 レイヤー D

Q5: CT 二次回路の計器を交換する手順は

必ず二次端子を短絡してから計器を取り外す。専用の短絡端子板を使う。→ §5 パターン②

Q6: 極性端子 K と k はどういう関係か

同極性端子。K に流れ込む一次電流の方向と k から流れ出す二次電流の方向が同じ向きの磁束を作る。電力計・差動継電器で極性ミスは誤動作の原因。→ §4 レイヤー B

6. 引っかけパターン¶

① VT と CT の接続方式の取り違え¶

誤った記述	正しい記述	根拠
「CT は主回路に並列接続する」	直列接続	CT は主回路の電流をそのまま測るので直列に挿入する
「VT は主回路に直列接続する」	並列接続	VT は線間または対地に並列で電圧を取り出す

② 二次禁則の左右対称取り違え¶

誤った記述	正しい記述	根拠
「CT 二次は短絡してはならない」	短絡してよい（むしろ安全）	CT 二次は通常運転中 5 A 以下しか流れず短絡しても過電流にならない
「VT 二次は開放してはならない」	開放してよい（短絡が NG）	VT は二次無負荷でも問題なし。短絡が NG

③ CT 二次開放の害が「電流」と誤認¶

誤った記述	正しい記述	根拠
「CT 二次を開放すると過大電流が流れて焼損する」	過大電圧が発生して焼損する	一次電流が全量励磁電流化 → 鉄心磁気飽和 → 二次に異常高電圧

④ 計器用変成器＝変圧器のみと誤認¶

誤った記述	正しい記述	根拠
「計器用変成器とは計器用変圧器（VT）のことである」	VT と CT の総称	JIS では「計器用変成器」は VT・CT 両方を含む上位概念

⑤ ZCT と CT の混同¶

誤った記述	正しい記述	根拠
「ZCT は短絡電流を検出する」	零相電流（地絡電流）を検出する	ZCT は三相一括で鉄心を通し、和電流（地絡時のみ非ゼロ）を取り出す

7. 正誤判定の急所¶

文章	正誤	解説
「計器用変成器は VT と CT の総称である」	正	JIS 用語。試験文で「計器用変成器」単独で出ても両者の話
「VT は二次側を並列接続し、CT は二次側を直列接続する」	正	二次側で計器・継電器との接続方法も VT 並列／CT 直列
「CT の二次側を開放しても問題ない」	誤	鉄心磁気飽和で異常高電圧が発生し焼損・感電の危険
「VT の二次側を短絡しても問題ない」	誤	過大短絡電流で巻線焼損。CT と左右対称の禁則
「CT は二次側に低インピーダンス負荷を接続する」	正	電流計・電流コイル（内部抵抗小）
「VT は二次側に高インピーダンス負荷を接続する」	正	電圧計・電圧コイル（内部抵抗大）
「3 つの相 CT 二次を Y 結線した残留回路には常に零電流が流れる」	誤	平衡時のみ零。地絡時は 3 I₀ が流れる
「ZCT は三相それぞれの相電流を個別に検出する」	誤	ZCT は三相一括で和電流（零相電流）を検出
「CT の K 端子と二次の k 端子は同極性である」	正	同方向の磁束を発生する同極性端子
「計器用変成器の二次側は接地しない方が安全である」	誤	二次側 1 点接地が原則（一次・二次間絶縁破壊時の人身保護）
「CT 二次の計器交換時はそのまま端子を外してよい」	誤	必ず二次端子を短絡してから取り外す
「コンデンサ形 VT（CVT）は超高圧系統で使用される」	正	66 kV〜の超高圧で鉄心 VT より絶縁設計が容易

8. 出題実績¶

📚 横断一覧: 分野別一覧（該当分野）／年度別一覧

年度	問	出題内容	問題タイプ	難易度
R06下	問7	計器用変成器の取扱い上の注意点	穴埋	★★☆☆☆
R05上	問7	変電所の計器用変成器	穴埋	★☆☆☆☆
R03	問7	変電所の計器用変成器	穴埋	★☆☆☆☆

→ R01〜R07 で 3 問出題（5 年で 3 問・変圧器ハブと同水準の頻出枠）

詳細解説:
R06下問7（電験王）・R05上問7（電験王）・R03問7（電験王）

R08 予測

R03・R05 上・R06 下と問 7 での出題実績が厚く（連続ではないが頻出）、計器用変成器は問 7 の定番論点。R08 でも 取扱い注意（開放禁止／短絡禁止／接地） の穴埋・論説が継続出題される見込み。