変圧器の二次側の直下で三相短絡が起きたときの電流は、定格電流に「100÷%インピーダンス（%Z）」を掛けて求められます。500kVA・二次210V・%Z4.4%の三相変圧器なら、定格電流は約1,375Aで、短絡電流は約31kAです。定格電流の約23倍になります。この値は、変圧器より電源側のインピーダンスを無視した、簡単な計算の値です。運転中の電動機が短絡点へ送り込む電流（電動機の寄与電流）も含みません。
%Zは、二次側を短絡して定格電流を流すのに要る電圧の割合
三菱電機のFAQは、変圧器の%Zを次のように説明しています。変圧器の二次側を短絡して、一次側から電圧を上げていくと、二次側に電流が流れます。二次側の電流が定格電流に達したときの一次電圧を、定格一次電圧に対する百分率で表した値です。電気学会の規格JEC 2200や、JIS C 4304などでは「短絡インピーダンス」と呼び、以前は「インピーダンス電圧」「%インピーダンス」などと呼ばれていました。この記事では%Zと書きます。
%Z4.4%の変圧器は、二次側を短絡した状態で、定格電圧の4.4%をかければ定格電流が流れます。電源側のインピーダンスを無視すれば、短絡事故のとき一次側にかかるのは定格電圧そのものです。電圧が100÷4.4倍なので、流れる電流も定格電流の100÷4.4倍になります。同じFAQは、%Zが小さすぎると短絡電流が大きくなる、としています。
変圧器直下の短絡電流は、定格電流×100÷%Z
三菱電機のFAQ「推定短絡電流の計算方法」は、三相変圧器の直下の推定短絡電流を、次の2つの式で求めるとしています。電動機の寄与電流は含みません。
- 変圧器の定格電流＝変圧器容量÷（回路電圧×√3）
- 変圧器直下の推定短絡電流＝変圧器の定格電流×（100÷変圧器の%Z）
変圧器容量は、銘板のkVAの値です。変圧器がkVAで表される理由は、記事「kVAとkWの違い」に書きました。
500kVA・二次210V・%Z4.4%なら、次のとおりです。
- 定格電流＝500,000VA÷（210V×√3）≒1,375A
- 短絡電流＝1,375A×（100÷4.4）≒31,200A＝約31kA
この変圧器の定格電流は約1,375Aです。直下で短絡すると、その約23倍の約31kAが流れます。2つの式に、負荷の大きさは出てきません。2つの式で短絡電流を決めているのは、変圧器の容量と二次電圧と%Zです。
同じ500kVA・%Z4.4%でも、二次電圧が420Vなら、定格電流は約687Aで、短絡電流は約15.6kAです。電圧を書かずに「500kVAなら31kA」とは言えません。
%Zの値は、資料によって違う
%Zの値は、変圧器の容量で変わり、同じ容量でも資料によって違います。低圧の遮断器のメーカー2社が、短絡電流の計算用に載せている三相変圧器の値は、次の表のとおりです。
| 容量 | テンパール工業（1次3kVまたは6kVの標準変圧器） | 河村電器産業（油入変圧器、変圧器メーカー数社の平均値） | 短絡電流（210V、テンパール工業の値で計算） |
|---|---|---|---|
| 100kVA | 2.5% | 2.50% | 約11.0kA |
| 500kVA | 4.4% | 4.00% | 約31.2kA |
| 1,000kVA | 5.0% | 5.08% | 約55.0kA |
テンパール工業の値は、総合カタログ2017-2018年版の資料の値です。500kVAで、河村電器産業の平均値4.00%を使うと、短絡電流は約34.4kAです。テンパール工業の4.4%で計算した約31.2kAより大きくなります。テンパール工業のカタログには、%Zを5%・7%・10%に高めた準標準変圧器の表もあります。
簡単な式では、%Zが半分になれば、短絡電流は2倍になります。表の値は、テンパール工業が標準変圧器の値、河村電器産業が数社の平均値です。自分の設備の短絡電流を計算するなら、その変圧器の銘板や試験成績書の%Zを使います。私が受変電設備の設計をしていたときは、変圧器が決まる前に、仮の%Zで計算することもありました。仮の値で出した短絡電流は、変圧器が決まったら、その変圧器の%Zで計算し直します。
電源側・配線・電動機の寄与電流で、実際の値は変わる
ここまでの約31kAは、変圧器の二次端子のすぐそばで三相が短絡し、変圧器より電源側のインピーダンスをないものとした値です。実際の値は、次の3つで変わります。
- 電源側のインピーダンス：電力会社の系統にもインピーダンスがあり、その分だけ短絡電流は小さくなります。日本電気技術者協会の解説の例題も、「変圧器より電源側…のインピーダンスは無視するものとする」と条件を置いて計算しています。
- 変圧器から短絡点までの配線：電線やバスダクトのインピーダンスが加わり、短絡点が変圧器から離れるほど短絡電流は小さくなります。河村電器産業の早見表は、変圧器の容量と電線の太さごとに、短絡点までの距離と短絡電流の関係を曲線で示しています。
- 電動機の寄与電流：テンパール工業のカタログは、電動機群は「短絡発生時、過渡的に発電機として作用」するとしています。電動機が短絡点へ電流を送り込むので、その分は大きくなります。
テンパール工業と河村電器産業の計算方法は、この3つを入れています。電源の短絡容量は、テンパール工業が不明な場合の値として1,000MVA、河村電器産業が三相の計算例で1,000MVAです。電動機の%Zは、2社とも25%と置いています。電動機の容量は、テンパール工業は変圧器の容量と同じ、河村電器産業は変圧器容量×0.8です。
河村電器産業の計算例は、1,500kVA・6.6kV/420Vの変圧器で、200mm²の電線2条で10m先の短絡点を計算し、約39.2kAとしています。同じ変圧器を、同社資料の表の%Z5.55%で簡単な式に当てはめると、約37.2kAです。電源側と電線の分を入れても、電動機の寄与電流を加えた同社の計算のほうが大きくなっています。簡単な式の値は、上限とは言い切れません。
遮断器の定格遮断容量は、設置点の短絡電流と比べる
短絡電流が分かると、その点に付ける遮断器が、その電流を遮断できるかを比べられます。比べるのは、計算で出した短絡電流の対称値（実効値）です。テンパール工業の式が求めるのも対称短絡電流で、河村電器産業の早見表も短絡電流対称値です。河村電器産業の計算例は、約39.2kAの結果に対して「この場合幹線用ブレーカの遮断容量は、39.2kA以上のものを選びます」としています。
低圧の遮断器の定格遮断容量には、IcuとIcsの2つがあります。三菱電機のFAQによると、どちらもJIS C 8201-2-1などに規定された遮断容量で、遮断責務が違います。
| Icu（定格限界遮断容量） | Ics（定格使用遮断容量） | |
|---|---|---|
| 遮断責務 | O−3分以上−CO | O−3分以上−CO−3分以上−CO |
Oは、遮断器が投入状態のときに回路が短絡し、それを遮断する責務です。COは、あらかじめ短絡した回路に遮断器を投入して遮断する責務です。同じFAQは、Icuは従来のJISの定格遮断容量Icnに相当し、「通常の選定ではIcu値を使用します」としています。
定格遮断容量は、電圧で変わります。三菱電機のノーヒューズ遮断器NF250-CV（定格電流250A）のIcu/Icsは、AC230VとAC200Vで36/27kA、AC400Vで25/19kAです。210Vの回路なら、どちらの欄でも36/27kAです。仕様表にない電圧の回路で、どの欄の値を使うかは、遮断器のメーカーの資料で確かめます。
変圧器を更新して、容量が大きくなるか、%Zが小さくなると、二次側の短絡電流は大きくなります。そのときは、二次側の遮断器の定格遮断容量が足りるかを確かめ直す必要があります。
まとめ
- %Zは、二次側を短絡して定格電流を流すのに要る一次電圧の、定格電圧に対する百分率（三菱電機のFAQ）
- 変圧器直下の三相短絡電流＝定格電流×100÷%Z。500kVA・210V・%Z4.4%なら、定格約1,375Aに対して約31kA（約23倍）
- 二次電圧が違えば値も違う。500kVA・%Z4.4%でも、420Vなら約15.6kA
- %Zの値は資料で違う（500kVAでテンパール工業4.4%、河村電器産業の平均値4.00%）。自分の設備は、その変圧器の値で計算する
- この値は、電源側のインピーダンスを無視し、電動機の寄与電流を含めない。実際の短絡電流は、電源側と配線の分で小さくなり、電動機の分で大きくなるので、この値は上限とは言い切れない
- 遮断器の定格遮断容量（電圧ごとに値が違う）を、設置点の短絡電流と比べる。三菱電機は、通常の選定ではIcuを使うとしている
計算の前提と途中式
- 三相、二次電圧210V（420Vの例を除く）。変圧器の二次端子での三相短絡。
- 電源側のインピーダンスは0とする。変圧器の二次端子での短絡なので、配線のインピーダンスは入らない。電動機の寄与電流は含めない。
- 定格電流 In＝S÷（√3×V）。500kVA・210V：500,000÷（1.732×210）≒1,374.6A。100kVA：≒274.9A。1,000kVA：≒2,749A。500kVA・420V：≒687.3A。1,500kVA・420V：≒2,062A。
- 短絡電流 Is＝In×100÷%Z。500kVA・210V：4.4%→31,242A、4.00%→34,366A、5%→27,493A、7%→19,638A、10%→13,746A。
- 100kVA・2.5%→10,997A。1,000kVA・5.0%→54,986A。500kVA・420V・4.4%→15,621A。1,500kVA・420V・5.55%→37,153A。
- 倍率：100÷4.4≒22.7。
参考にした資料
閲覧日は、2026年11月9日です。
- 三菱電機FA よくあるご質問 No.19139「推定短絡電流の計算方法」（https://fa-faq.mitsubishielectric.co.jp/faq/show/19139）
- 三菱電機FA よくあるご質問 No.16112「変圧器のインピーダンス」（https://fa-faq.mitsubishielectric.co.jp/faq/show/16112）
- 三菱電機FA よくあるご質問 No.12725「定格遮断容量 Icu/Ics」（https://fa-faq.mitsubishielectric.co.jp/faq/show/12725）
- 三菱電機FA「NF250-CV 仕様」（https://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/faspec/detail.page?kisyu=%2Flvcb&formNm=NF-C_NF250-CV_5260&category=ex&id=spec）
- テンパール工業 総合カタログ2017-2018 資料「三相回路における短絡電流の計算方法」（https://www.tempearl.co.jp/products/cate/files/catalog/2017-2018/2017-0309.pdf）、「変圧器のインピーダンス」（https://www.tempearl.co.jp/products/cate/files/catalog/2017-2018/2017-0310.pdf）
- 河村電器産業「短絡電流の計算」（https://www.kawamura.co.jp/catalog/pdf/DB-113.pdf）
- 日本電気技術者協会 音声付き電気技術解説講座「％インピーダンスと電圧降下、短絡電流の計算（電験過去問付）」（https://jeea.or.jp/course/contents/12151/）
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