高圧ヒューズの3大分類を完全解説

【電気設備の守護神】高圧ヒューズの3大分類を完全解説

～テンション・タイムラグ・複合ヒューズの特性と選び方～

電気設備、特に高圧受変電設備（キュービクル）において、事故発生時に設備全体を守る「最後の砦」。それが**高圧ヒューズ（High Voltage Fuse）**です。

一見するとただの筒のような部品ですが、その内部には緻密な技術が詰め込まれています。特に重要なのが、保護する対象（トランス、コンデンサ、モーターなど）の特性に合わせて、最適な「種類」を選ぶことです。

今回は、高圧ヒューズの主要な3つのタイプである**「テンションヒューズ（速動形）」「タイムラグヒューズ（遅動形）」「複合ヒューズ（高遮断・高強度）」**について、その仕組みから使い分けまで、徹底的に深掘りします。

そもそも「高圧ヒューズ」の役割とは？

3種類の解説に入る前に、基本原理をおさらいしましょう。

高圧ヒューズの役割は、**「過大な電流が流れた際に、自らが溶断（溶けて切れる）することで回路を遮断し、波及事故を防ぐこと」**です。

6600Vなどの高圧回路では、一度ショート（短絡）が起きると、数千～数万アンペアという凄まじい電流が流れます。これを瞬時に切り離さなければ、設備が爆発したり、電力会社の配電線全体を停電させる「波及事故」に繋がります。

しかし、単に「切れれば良い」というわけではありません。「切れるべき時に素早く切れ、切れてはいけない時には耐える」という絶妙なバランスが求められます。そのために開発されたのが、以下の3つのタイプです。

1. テンションヒューズ（速動形）

～瞬発力に優れたスプリンター～

まず最も一般的で、基本となるのが**「テンションヒューズ」**です。JIS規格などではT形とも呼ばれることがあります。

構造と仕組み

「テンション（Tension＝張力）」という名の通り、内部構造に大きな特徴があります。

ヒューズエレメント（溶断する線）に対して、**強力なスプリング（バネ）**が取り付けられており、常に引っ張る力がかかっています。

1. 過電流によりエレメントが溶ける。

2. 支えを失ったスプリングが瞬時に縮む（または伸びる）。

3. 溶けたエレメントの端同士が物理的に素早く引き離される。

4. この「引き離し」によってアーク放電（火花）を強制的に引き伸ばし、消弧材（硅砂など）で冷却して遮断する。

特徴：速動性（Fast-acting）

最大の特徴は**「切れるのが速い」**ことです。

短絡電流のような大電流が流れた瞬間、即座に反応して回路を遮断します。このスピードこそが、変圧器（トランス）や進相コンデンサなどを短絡事故から守るために不可欠です。

主な用途

• 一般配電用変圧器（トランス）の一次側保護

• 高圧進相コンデンサの保護

• 計器用変圧器（VT）の保護

注意点

「速く切れる」ことはメリットですが、同時にデメリットにもなり得ます。

例えば、トランスに電源を入れた瞬間に流れる「励磁突入電流（インラッシュカレント）」など、ごく短時間だけ流れる正常な大電流に対しても、敏感に反応して切れてしまうリスクがあります。そのため、選定時にはこの突入電流で切れない容量（アンペア数）を選ぶ必要があります。

2. タイムラグヒューズ（遅動形）

～じっと耐えて守るエンデュランスタイプ～

テンションヒューズの「過敏すぎる」弱点を克服するために設計されたのが、**「タイムラグヒューズ」**です。スロータイプ、または遅動形と呼ばれます。

構造と仕組み

「タイムラグ（Time Lag＝時間の遅れ）」を持たせるために、エレメントの構造に工夫が凝らされています。一般的には、「低融点金属」と「高融点金属」を組み合わせた構造や、熱容量を大きくする設計（ヒートシンク効果）が採用されています。

これにより、電流が流れてもすぐには温度が上がらず、溶断温度に達するまでに「時間の遅れ」が生じます。

特徴：限時特性（Slow-blow）

最大の特徴は、**「一瞬の過電流（サージ電流）はスルーして、長く続く過電流は遮断する」**という選別能力です。

• 短時間の過電流（0.1秒～数秒程度）：

モーターの始動電流やトランスの突入電流など、「正常運転でも発生する一時的な大電流」では切れません。

• 長時間の過負荷・短絡：

異常が継続する場合は、熱が蓄積されて確実に遮断します。

主な用途

• 高圧電動機（モーター）の保護

モーターは始動時に定格電流の5～8倍もの電流が数秒間流れます。テンションヒューズではこれに耐えられませんが、タイムラグヒューズなら耐えられます。

• 突入電流が大きい大型トランス

頻繁に入り切りするような設備にも適しています。

導入のメリット

タイムラグヒューズを採用することで、ヒューズの定格電流を必要以上に大きくする必要がなくなります。

テンションヒューズでモーターを守ろうとすると、始動電流で切れないように定格電流を大きく設定せざるを得ず、結果として「本当に守りたい異常時」の保護感度が鈍くなってしまいます。タイムラグ形なら、**「定格に近い電流値で、かつ始動電流には耐える」**という理想的な保護協調が可能になります。

3. 複合ヒューズ（機械的強度・遮断能力強化）

～過酷な環境に耐えるタフネス・ガーディアン～

3つ目は、特定の名称というよりは、テンション形やタイムラグ形の機能をベースにしつつ、「機械的強度」や「遮断能力」を極限まで高めたハイエンドモデルです。メーカーによっては「限流ヒューズ」の上位種や、特殊用途向けとしてラインナップされています。

どのような「複合」なのか？

ここでの「複合」には、主に2つの意味合いが含まれます。

1. 特性の複合（Wide Range）:

「微小な過負荷電流」から「大電流の短絡」まで、あらゆる領域の異常電流を確実に遮断する能力（フルレンジ特性など）。通常、ヒューズは「ある一定以下の過電流」の遮断が苦手な場合がありますが、それを克服したタイプです。

2. 強度の複合（Mechanical Strength）:

ヒューズは通電に伴う発熱と冷却（ヒートサイクル）を繰り返すと、内部のエレメントが伸縮し、金属疲労で劣化してしまいます。複合タイプは、エレメントの巻き方や保持構造を強化し、振動や熱伸縮による劣化に極めて強い構造を持っています。

特徴：高遮断・高耐久

• 高い遮断容量:

大都市部のインフラ設備など、短絡電流が極めて大きくなる系統でも、アークを確実に封じ込めて安全に遮断する能力（限流性能）が強化されています。

• 繰り返しストレスへの耐性:

ポンプやファンなど、頻繁に起動・停止を繰り返す設備では、ヒューズへの熱ストレスが激しくなります。通常のヒューズでは金属疲労で予期せぬ「自然切断」が起きることがありますが、複合ヒューズはこのリスクを低減します。

主な用途

• 重要施設の受変電設備（データセンター、病院など）

• 頻繁に負荷変動が起きる工場の動力回路

• 短絡容量が大きい系統（変電所近くの需要家など）

比較まとめ：どのヒューズを選ぶべきか？

3つのヒューズの違いを、現場目線で整理します。

選定の失敗例

• モーター回路にテンションヒューズを使った：

モーターを起動するたびにヒューズが飛んでしまい、仕事にならない。あるいは、切れないように定格を大きくしすぎて、モーターが焼損してもヒューズが切れなかった。

• 一般トランスに過大なタイムラグヒューズを使った：

短絡事故が起きた際、遮断が一瞬遅れ、トランスの損傷が拡大してしまった。

運用とメンテナンスのポイント

これら3種類のヒューズは、外見（筒の形状）が似ていることが多く、交換時に取り違えるリスクがあります。

1. 型式の確認:

必ず型式末尾の記号（T、M、Gなどメーカーによる識別記号）を確認してください。

2. 溶断表示（ターゲット）:

多くの高圧ヒューズには、溶断した際に筒の端から「棒（ターゲット）」が飛び出す仕組みがあります。点検時には、この棒が出ていないかを目視確認します。

3. 定期交換:

ヒューズは「切れていなくても劣化」します。長期間通電していると、酸化や金属疲労で細くなり、正常な電流で切れてしまう（不必要動作）ことがあります。特に屋外や高温多湿な環境では、メーカー推奨の期間（通常は屋内推奨10年～15年、屋外はそれ以下）での更新計画が重要です。

おわりに

高圧ヒューズは、**「テンション（速さ）」「タイムラグ（待ち）」「複合（強さ）」**という3つの個性を持ち、それぞれの持ち場で電気設備を守っています。

たかがヒューズ、されどヒューズ。「切れて交換すればいい」という消耗品ではなく、設備の特性に合わせて緻密に計算された「精密保安装置」なのです。

新規設備の導入や、老朽化した設備の更新を行う際は、単にアンペア数だけでなく、「どのタイプのヒューズが入っているか？」にも注目してみてください。それが、電気事故を未然に防ぐ第一歩となります。

※注意: ヒューズの選定・交換は電気主任技術者の判断と指揮のもとで行う必要があります。本コラムは一般的な特性を解説するものであり、具体的な選定は各メーカーのカタログや設備仕様書に従ってください。