整定範囲でよく出てくる「p.u(パーユニット)」とは何か?

保護継電器の仕様書や整定資料を読んでいると、

Pickup:0.2 ~ 4.0 p.u

動作範囲:1.5 p.u max

設定値:In × 1.2 p.u

といった 「p.u(per unit)」表記が頻繁に出てきます。

しかし、

p.uって結局アンペア?定格電流とどう違う?なぜわざわざp.u表記を使うの?と疑問に思う方も多いはずです。

この記事では、電気設備・保護継電器の整定で使われる p.u の意味と実務的な考え方を、できるだけ丁寧に解説します。

p.u(per unit)とは何か?

結論から言うとp.u(パーユニット)とは「基準値に対する倍率」を表す無次元の値です。

数式で書くと、

p.u = 実際の値 ÷ 基準値となります。

具体例(電流)

CT二次定格電流:1A

実際に流れている電流:1.5A

このとき、

1.5A ÷ 1A = 1.5 p.u

つまり 1.5 p.u です。逆に言えば、

1.0 p.u = 基準値と同じ

2.0 p.u = 基準値の2倍

0.5 p.u = 基準値の半分

という非常にシンプルな考え方です。

なぜアンペア(A)ではなく p.u を使うのか?

理由①:CT定格が違っても同じ感覚で扱える

保護継電器では、次のようなケースが普通にあります。

回線

CT二次定格

A回線:1A

B回線:5A

このとき、

1A系で 1.5A

5A系で 7.5A

は 物理量は違っても意味は同じです。

コードをコピーする

1.5A ÷ 1A = 1.5 p.u

7.5A ÷ 5A = 1.5 p.u

👉 p.u を使えば、CT定格の違いを意識せずに整定できる

これが最大のメリットです。

理由②:装置仕様を共通化できる

メーカー側の視点では、

1A入力

5A入力

将来の別定格

すべてを アンペア値で別々に仕様化すると非常に煩雑になります。

そこで、

「この保護要素は 0.1 ~ 4.0 p.u まで設定可能」

と定義すれば、

1A系 → 0.1~4A

5A系 → 0.5~20A

と 自動的に読み替え可能になります。

👉 p.u は「仕様をスケールフリーにするための言語」でもあります。

保護継電器での p.u の基準値は何?

多くの場合の基準値

保護継電器で p.u が使われるときの基準は、ほぼ次のどれかです。

① CT二次定格電流(最も多い)

1A または 5A

過電流(50/51)、地絡(50N/51N)など

1.0 p.u = CT二次定格電流

② 機器の定格値(母線定格など)

母線定格電流

変圧器定格電流

1.0 p.u = 機器の定格

※ 母線差動(87B)や変圧器差動(87T)で使われることが多い

③ ソフトウェア内部の正規化値

IED内部では、実電流 → 内部で正規化 → p.uで演算

という処理をしていることもあります。

整定範囲で書かれる p.u の読み方

例①:Pickup range 0.2 ~ 4.0 p.u

これは、CT定格の20% ~ 400%

1A系 → 0.2A ~ 4A

5A系 → 1A ~ 20A

という意味です。

例②:動作上限 1.5 p.u

これは、定格の 150% までが保証動作範囲

それ以上は誤差増大・保証外の可能性ありという装置性能の限界を示します。

「1.6 p.u に設定したら即NG」ではなく、

メーカーが性能保証しない領域に入るという意味合いです。

p.u を理解すると整定検討が楽になる

p.u に慣れると、次のようなメリットがあります。

CT定格を変えても整定ロジックが崩れない

海外仕様書(特にデータセンター系)が読みやすくなる

「150%」「200%」といった感覚的な議論がしやすい

複数IED・複数メーカー間で比較しやすい

特に 海外DC仕様書・ANSIベース設計では

p.u 前提の記述が非常に多いため、理解は必須です。

まとめ

p.u(per unit)とは「基準値に対する倍率」

多くの場合の基準は CT二次定格電流

p.u を使うことで CT定格差を吸収し、仕様を共通化できる

整定範囲・性能限界・保証条件を読むための重要な指標

海外仕様・データセンター案件では特に重要です。

コメント