どの電気技術者に、三相システムを地絡故障や漏れ電流から保護するために使用される装置について尋ねても、答えはおそらくコアバランス電流トランスフォーマー（CBCT）であり、ゼロシーケンス電流トランスフォーマー（ZCT）またはゼロフェーズCTとも呼ばれます。CBCTはトロイダルリングであり、三相導体と中性導体（使用される場合）が常に通過できるようにし、電流の合計を監視することで、単一の相を追跡することによる誤測定を防ぎます。CBCTは、通常の運転中に三相電流が互いに打ち消し合ってゼロになることを確認し、漏れ電流や地絡故障がシステム内で発生した瞬間にCBCTの健全性が失われます。CBCTは非ゼロ（残留）電流を記録し、その二次巻線を通じて地絡漏れリレーにトリップ信号を送信し、ミリ秒単位で動作できるようにします。したがって、工業部門におけるCBCTの導入は、電気工学のためのアクセスできない領域に対する予防措置を提供します。.
この記事では、CBCTが運用上の用語で定義され、その動作が強調され、使用可能なタイプが定義され、使用分野が指定され、CBCTと従来のCTシステムを区別するための違いが確立され、製造業者が議論され、コストが分析されます。.
簡単な答え：コアバランス電流トランスフォーマー（CBCT）は、時折ゼロシーケンス電流トランスフォーマー（ZCT）またはゼロフェーズCT（ZPC）と呼ばれるもので、実際にはすべての三相を通過するトロイダルCTです。通常の状況下では、三相の電流のベクトル和はコア内でゼロのネットフラックスをもたらし、この場合の出力はゼロ電圧になります。しかし、地絡故障が発生したり、漏れ電流がある場合、平衡が崩れ、残留電流がコアを流れ、CBCTが漏れ電流を検出した場合にシステムをトリップするために地絡故障または漏れリレーに信号を送ることが可能になります。.
コアバランス電流トランスフォーマーとは何ですか？
コアバランス電流トランスフォーマー（CBCT）は、リングの形状を持つユニークで特別に設計された電流トランスフォーマーであり、その上に二次巻線が作られています。三相システムの三相導体（すなわち、三つの単芯ケーブルまたは一つの三芯ケーブル）がリングの中央の穴を通過し、トランスフォーマーの一次巻線として機能します。CBCTの動作は個々の相を測定するのではなく、リング内のすべてのベクトル和を測定します。バランスの取れた三相システムでは、ベクトル量の合計がゼロになり、健全な回路に対してゼロの二次出力が得られます。漏れ故障などの不均衡があると、二次出力が発生し、地絡故障リレー（EFR）または地絡漏れリレー（ELR）に注入され、回路ブレーカーが作動します。.
同じ装置には、コアバランスCT、ゼロシーケンスCT（ZCT）、ゼロフェーズ電流トランス（ZPC）、残留電流トランス（RCT）など、多くの異なる名前がありますが、同じタイプと動作原理を示しています。世界のほとんどの地域では、この装置をCBCTと呼んでいます。この装置が属する全電流トランス製品ファミリーについては、私たちの 現行変圧器 ページにあります。.
動作原理：ゼロシーケンス原理
動作原理は、磁気におけるキルヒホッフの電流法則に基づいています。通常の三相システムの場合、,
IA + IB + IC = 0
すべての三相電流が同時に最大値に達し、位相角が120°であるため、これらの位相電流の合計はゼロになります。これは、トロイダル形状内で生成される磁化フラックスが完全にバランスを取り、結果としてゼロのネットフラックスと二次電流がないことを意味します。したがって、接地故障リレーは非活性のままです。このように、コアバランスの概念が見られ、電流のゼロ合計がトロイダルコアをバランスさせるのに役立ちます。.
接地故障や漏れが発生した場合—一つの位相が機器のケースに接触するか、機器に湿気が入ると、電流は位相を通じてソースに戻らず、回路の一部を取ります。これによりバランスが崩れます。.
IA + IB + IC ≠ 0
残留電流は、トロイドのコアに流れ込むゼロシーケンス電流と呼ばれ、ネットフラックスを生成し、巻線に二次電流を誘導します。接地故障リレーはこの電流を検出し、ほぼ瞬時に回路ブレーカーを作動させるよう指示します。.
種類と構造
CBCTの分類は、主にその構造とウィンドウサイズに基づいており、電気的トポロジーには基づいていません：
- 固体（閉じた）リングCBCT — 従来のトロイダルデザインで、設置中にワイヤーがウィンドウを通過します—最も経済的で広く使用されています。.
- スプリットコアCBCT — このタイプのCBCTは、既存のワイヤーを切断せずに囲むために開きます—ライブ回路内で作業する制約のため、既存の電気回路のレトロフィットに通常使用されます。.
- ウィンドウ/直径クラス — 中央の穴の直径は、通過するワイヤーの束に適している必要があります。典型的な穴のサイズは、導体のサイズに応じて40mm、60mm、80mm、100mmの公称直径です（例：ZCT-R40、R60、R80）。.
- 出力構成 — CBCTの大きな利点は、50/1、100/1、200/1、500/1、または1000/1の二次出力などの二次比率が利用できることです。出力仕様はリレーの入力に一致します—多くのリレーは、同じ会社が製造したCBCTとペアになっており、互換性が保証されています。.
三相システムでは、すべての三相が単一のリングを通じて測定されます。単相使用の場合、ライブワイヤーとニュートラルワイヤーが一緒にリングを通過し、回路の不均衡を測定できるようにします。これらの構成のいずれかの比率と精度クラスの選択は、一般的な 電流トランス選択ガイドに従います。.
CBCTと従来のCT：主な違い
| 特徴 | コアバランスCT（CBCT/ZCT） | 従来型電流トランス（CT） |
|---|---|---|
| 測定内容 | リングを通るすべての電流のベクトル和（残留電流） | 単一導体の負荷電流 |
| 設置 | すべての相（および中性線）が1つのリングを通過 | 導体の各相ごとに1つのCT |
| 通常運転時の出力 | ゼロ（バランスの取れたシステム） | 定格負荷電流（スケールされた） |
| 主な目的 | 接地故障/接地漏れ検出 | 計測および過電流保護 |
| 接地故障に対する感度 | 非常に高い — ミリアンペア | 限定的 — 定格負荷電流用に設計 |
| 検出される故障 | 接地故障、漏れ、ゼロシーケンス | 過負荷、短絡、相電流 |
実際の結果は、従来型CTが特定の相によって運ばれている電流の詳細を提供する一方で、CBCTは地面に漏れた電流、すなわち欠落している電流を示すことです。両者は補完的であり、競合するものではありません：プラントは、計測および過電流保護のために相CTを使用し、相CTが見ることのできない接地故障層のためにCBCTを使用します — 接地故障保護の設計基本は私たちの 接地故障保護の基本 記事に要約されています。.
CBCTが使用される場所
- トランスの保護 — トランスの中性線および巻線に対する接地故障保護、制限接地故障（REF）方式を含む。.
- モーターおよび発電機フィーダー — モーターのフィーダーおよびMCCパネルに対する敏感な接地故障保護（小さな漏れがモーター巻線を損傷する可能性があります）。.
- 工業用配電盤およびMSB — 主配電盤および配電パネルに接地故障リレーを設置。.
- 地下ケーブルネットワーク — ケーブル上の故障を見つけるのが難しく、早期故障検出が必要な場所。.
- 高抵抗接地システム — この状況では、ミリアンペアの感度が必要です。.
- データセンターおよびミッションクリティカル施設 — 漏れ検出により、故障によるダウンタイムを回避することが可能になります。.
- 再生可能エネルギーシステム — インバータ給電システムのための接地漏れ保護。.
設置ルールと一般的な間違い
現場で得られた経験は、コアバランス電流トランスフォーマー（CBCT）の異なる設置において一貫しています — 設置は、以下のルールに従うかどうかによって成功するか失敗するかが決まります：
- すべての相導体はCBCTコアを通過しなければなりません — CBCTによって漏れが検出されることを意図しているすべての電流を運ぶ導体（すなわち、設置に存在する場合は中性導体）。.
- 接地導体は絶対にCBCTコアを通過してはいけません — 接地導体がコアを通過する設置では、接地導体の故障電流がCBCTが検出しようとしている不均衡を打ち消してしまい、頻繁に発生する設置エラーであり、設置を無効にします。.
- 導体ケーブルはCBCTコアの中心を通るように配置しなければなりません — ケーブルをオフセンターに配置することから生じる誤差を最小限に抑えるためです。.
- 正しい極性を確認しなければなりません — 二次側の接続はCBCTリレーの入力接続と一致しなければ、ユニットは動作しません。.
- 適切なシールドと接地を使用しなければなりません — これにより、隣接する導体からの不要な電磁干渉が誤動作を引き起こすのを防ぎます。.
接地導体がCBCTコアを通過したり、誤った極性で接続されたりすることによってガイドラインに違反する設置は、漏れを検出できないか、継続的な誤動作を引き起こすことになります。これらは、試運転テストと現場監査を通じて検出できます。CBCTの試運転における電気試験の補助 — 絶縁、極性、およびリレー調整チェック — は、任意のトランスフォーマー保護スキームと同じ分野であり、受け入れ基準は当社の トランス試験ガイド.
選定：システムに対するCBCTのマッチング
適切なCBCTを選定するには、4つのパラメータを考慮する必要があります：
- システム電圧。配電盤の場合は低電圧CBCT（0.66 kV）を選択します。スイッチギアフィーダーの場合は、適切な絶縁要件を満たす中電圧CBCT（最大33 kV）を選択します。.
- ウィンドウ直径。ウィンドウはケーブルバンドルを収容できる十分な大きさでなければなりません。実際のケーブルを測定し、直径40 mm、60 mm、80 mm、または100 mmを選択する前に、余分な容量を確保してください。.
- 感度と比率。最小感知電流と出力比（またはmA/mV出力）が接地故障リレーの入力要件を満たしていることを確認してください。最も安全な方法は、リレー製造業者の互換性リストに従うことです。.
- 構造。新しい設置には堅固なリングが必要ですが、スプリットコアはライブシステムでの設置に必要な時間を大幅に短縮します。.
これらの4つの選択を行うことで、500 mAの故障を検出できる接地故障スキームと、全く故障を検出できない接地故障スキームの違いが生まれます。.
製造業者と価格設定
CBCTの市場は主に保護リレー製造業者と電気一般製造業者によってカバーされています。この市場の主要企業は、Honeywell、ABB、Schneider Electric、Mikro（その地絡漏れリレーと共に販売されるCBCTで知られています）であり、中国で製造されるソリッドコアおよびスプリットコアCBCTを工場直販価格で提供するいくつかのCT製造業者も存在します。大多数のケースでは、CBCTは特定のリレーのブランドと共に販売されるため、購入手続きは次のようになります：バイヤーはまずリレーを選択し、その後適切なCBCTを探します。場合によっては、ユーザーは同じ製造業者によって製造されたCBCTとリレーの全パッケージを購入することができます。.
価格は以下の通りです（2025-2026年）：
| タイプ | 典型的な価格 |
|---|---|
| 低電圧ソリッドリングCBCT（40-60 mmウィンドウ） | $20-80 |
| 低電圧スプリットコアCBCT（レトロフィット） | $40-120 |
| 大きなウィンドウ/高感度LVユニット（80-100 mm） | $60-150 |
| 中電圧CBCT（最大33 kV） | $100-300+ |
| リレー + CBCT保護パッケージ | $150-600 |
工場直販の中国のサプライヤーは、最も低価格帯で価格を見つける可能性が高い一方で、西洋および日本の認証ブランドは、規制された設置のために必要な書類とテストが利用可能な最高価格帯で価格を見つける可能性が高いです。.
よくある質問
ZCTとCTの違いは何ですか？
ZCT（ゼロシーケンス電流変圧器、CBCTとも呼ばれます）は、3つの導体の相（および中性線が存在する場合は中性線）を囲み、3つのラインのベクトル和を取り、地絡漏れ電流または地絡故障電流による不均衡がある場合にのみ出力を生成します。CTは各相ごとに単一の導体に配置され、その特定の相で使用されている電流を必要に応じて連続的に測定します。ZCTは合計の地絡故障状態を示し、CTは各導体の相電流測定を提供します。.
トランスのコアバランスをテストするにはどうすればよいですか？
“CBCTの「コアバランス」テストは通常、巻線が無傷で絶縁されていることを確認する（絶縁抵抗テスト）、デバイスの相対極性が意図した使用に対して正しいことを確認する、そして一次注入テストを実施することを意味します — 一つの相にテスト電流を流し、出力が二次側に現れ、リレーが設定された閾値で適切に動作することを確認します。トランス自体に関しては、コアバランス関連のテストは、保護スキームのための試運転手順に従ったCT比率と極性の確認です。.
CTトランスの欠点は何ですか？
CT（電流トランス）の制限はよく知られています。CTは高い故障電流が発生した場合に飽和する可能性があり（出力の歪みやリレーのタイミング遅延を引き起こす）、CTの二次側は負荷がかかっている間は決して開いてはいけません（高電圧は危険です）、接地故障は所定の閾値を超えるまで検出できず、位相CTは残留電流に関する情報を全く提供しません — したがって、CBCTがこの補完的な接地故障デバイスを提供する目的があります。CTは定格負荷を超えて動作すると精度を失います。.
電流トランスの主な3つのタイプは何ですか？
電流トランスの主な3つのタイプは、構造によって以下のように分類されます：巻線型（トランスの一次側はコアの周りに巻かれた金属導体、低電流）；バー型（一次導体はコアを通る直線の金属バー）；およびウィンドウ型/リング型（導体はコアを通過し、自己完結型のリングCTおよびCBCT/ZCT型で構成され、リング型トランスと同じですがゼロシーケンス電流検出用に設計されています）。.
参考文献
- iLEC — ZCT / コアバランス電流トランスシリーズ（原理、比率、寸法）
- 電気ブログ — コアバランス電流トランス：動作、利点、用途
- 電気情報 — ゼロシーケンス電流トランス：原理、接続、用途
- 電気アンペア — コアバランス電流トランスの説明
- NPCエレクトリック — 三相接地故障保護におけるCBCT
結論
初期の視点が劣っているにもかかわらず、コアバランス電流トランス（CBCT）は、三相システムを継続的に監視する重要な役割を果たします。ミリアンペアの漏れが発生すると、他の標準的な電流トランス（CT）では提供できない即時のアクションをCBCTが引き起こします。これは、健康な位相の電流のベクトル和がゼロである場合、何らかの電流が望ましくない領域に流れていることを意味するという非常にシンプルな原理によって可能になります。このため、CBCTはトランス、発電機、モーター、フィーダーなどの多くの電気アプリケーションで利用されています。設置には違反してはいけない条件があり、機器はまた4つのパラメータに基づいています。これらのパラメータには電圧レベル、ウィンドウサイズ、感度、構造の種類などが含まれます。このデバイスは約$20-$300のコストで、非常に良い投資回収率を提供するため、その効率について確信を持つことができます。CBCTに興味がある場合は、お気軽にお問い合わせください。.