架空送電線路・地中送電線路・配電方式・接地
架空送電線路の構成に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 1
架空地線は鉄塔の頂部に張り、送電線への直撃雷を遮へいするための線である。がいしは電線と支持物とを絶縁するものであって電線相互を接続する部材ではなく、ACSRは中心の鋼より線が強度を、周囲の硬アルミより線が導電を分担する。部材の名称と「絶縁」「導電」「強度」「遮へい」のどの機能を担うかを対応づけて覚えると取り違えない。
架空送電線路の雷害対策に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。
解答正解 4
アークホーンは、フラッシオーバをがいし連の外側のホーン間で起こさせ、アーク熱によるがいしの破損を防ぐための金具であり、絶縁を補強するものではない。遮へい角を小さくするほど遮へい効果が高いこと、塔脚接地抵抗が高いと鉄塔電位の上昇により電線側へ放電する逆フラッシオーバが生じることは、あわせて押さえておきたい。
架空送電線の振動に関する次の記述の（ア）〜（ウ）に当てはまる語句の組合せとして、適当なものはどれか。 「電線の背後に生じる（ア）が原因となって、比較的緩やかな風のもとで電線が上下に振動する現象を微風振動という。また、電線に（イ）が付着して断面が非対称になった状態で水平方向の風を受けると、揚力が生じて電線が大きく振動することがあり、これを（ウ）という。」
解答正解 1
微風振動は電線の背後に交互に発生するカルマン渦による強制振動で、緩やかで一様な風のときに生じやすい。ギャロッピングは着氷雪により電線断面が非対称となり、水平方向の風によって揚力が生じて起こる自励振動で、相間短絡の原因となる。風下側の素導体が風上側の素導体の後流に入って生じるサブスパン振動は多導体特有の現象であり、三つを混同しないこと。
送電線路のコロナ放電に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 4
コロナは電線表面の電位の傾きが空気の絶縁破壊の強さを超えると発生し、コロナ損による電力損失、コロナ雑音による電波障害、可聴騒音などの障害を生じる。電線が細いほど表面の電界が強くなって発生しやすく、雨や雪、霧のときも発生しやすいので、「細い＝発生しにくい」「雨天＝発生しにくい」という逆の記述に注意する。
架空送電線路の多導体方式に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 1
多導体は1相を複数の素導体で構成して等価半径を大きくする方式で、電線表面の電位の傾きが緩和されてコロナ臨界電圧が上がる。等価半径が大きくなることでインダクタンスは小さく、静電容量は大きくなり、送電容量の増加と系統安定度の向上につながる。素導体の間隔を保つのはスペーサであり、微風振動を抑えるダンパとは役割が異なる。
径間が 200 m の架空電線路において、電線の単位長さ当たりの荷重が 20 N/m、電線の水平張力が 25 kN であるとき、電線のたるみ（弛度）の値として、適当なものはどれか。 ただし、たるみ D〔m〕は、電線の単位長さ当たりの荷重を W〔N/m〕、径間を S〔m〕、水平張力を T〔N〕として、D＝WS²／(8T) で表されるものとする。
解答正解 2
D＝WS²／(8T) に W＝20 N/m、S＝200 m、T＝25 kN＝25 000 N を代入すると、D＝20×200²／(8×25 000)＝800 000／200 000＝4.0 m となる。張力の単位を kN のまま代入して桁を誤ることと、分母の係数 8 を 4 や 16 と取り違えることが典型的な誤りである。
架空送電線路に用いるがいしに関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。
解答正解 4
がいし表面に塩分やじんあいが付着して湿潤すると、表面の漏れ抵抗が小さくなって漏れ電流が増え、フラッシオーバ電圧はかえって低下する。これが塩害（汚損）であり、対策としてがいしの連結個数を増やす、汚れが流れ落ちやすい形状のかさをもつがいしを用いるなどの方法がとられる。「汚れると絶縁がよくなる」という向きの誤りを見抜けるようにしておくこと。
電力系統の中性点接地方式に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 3
消弧リアクトル接地方式は、リアクトルに流れる遅れ電流と線路の対地静電容量による進み充電電流とを打ち消し合わせるため、地絡電流をほぼ零にでき、アークが自然に消滅しやすい。非接地方式は地絡電流が小さく誘導障害も小さいこと、直接接地方式は健全相の電圧上昇が小さく絶縁を軽減できること、我が国の 6.6 kV 配電系統は非接地方式であることを、方式ごとに整理しておくとよい。
送電線路のフェランチ効果に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 1
フェランチ効果は、深夜など負荷が軽いときに線路の対地静電容量による進み電流が流れ、線路のリアクタンスによる電圧上昇が生じて受電端電圧が送電端電圧を上回る現象である。対策は進み無効電力を吸収する分路リアクトルの投入であり、進み無効電力を供給する電力用コンデンサはむしろ電圧を上昇させる。静電容量の大きい地中ケーブル系統ほど著しく現れる点も押さえておく。
地中電線路に関する次の（イ）〜（ニ）の記述のうち、適当なものの数として適当なものは、次のうちどれか。 （イ）直接埋設式により、車両その他の重量物の圧力を受けるおそれがある場所に施設する場合、ケーブルの上部の土かぶりは 1.2 m 以上とする。 （ロ）管路式は、直接埋設式に比べて、将来の回線の増設に対応しやすい。 （ハ）暗きょ式は、三つの布設方式のなかで最も建設費が安く、工期も短い。 （ニ）地中電線路は、架空電線路に比べて、雷害や風水害などの自然現象による事故が少ない。
解答正解 3
適当なのは（イ）（ロ）（ニ）の3つである。（ハ）が誤りで、暗きょ（洞道）式は大規模な土木工事を伴うため三方式のなかで建設費が最も高く工期も長い。最も安価で工期が短いのは直接埋設式であり、その代わりに回線の増設には対応しにくいという関係を整理しておくこと。
地中電線路の故障点測定に関する次の記述の（ア）〜（ウ）に当てはまる語句の組合せとして、適当なものはどれか。 「（ア）は、相手端で健全相と故障相とを短絡してループをつくり、ブリッジの平衡を利用して測定端から故障点までの距離を求める方法で、主として地絡故障の測定に用いられる。一方、故障相にパルス電圧を加え、故障点から戻ってくる反射パルスまでの時間から距離を求める方法を（イ）といい、主として（ウ）の測定に用いられる。」
解答正解 4
マーレーループ法はホイートストンブリッジを応用した方法で、健全相が1相以上残っている地絡故障の測定に広く用いられる。パルスレーダ法はパルス電圧の反射時間から距離を求める方法で、主として断線故障に用いられる。ケーブルの静電容量が長さに比例することを利用する静電容量法も断線故障向けであり、三つの原理と適用故障の対応を取り違えないこと。
電力ケーブルの絶縁劣化とその診断に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 3
直流漏れ電流測定や誘電正接測定は、ケーブルを系統から切り離して高電圧を印加する停電時の診断法である。これに対して直流重畳法や低周波重畳法は、運転中の接地線に微小な電圧を重畳して測定する活線劣化診断法であり、停電を要しない。水トリーは水分と電界が共存する状態できわめて低い電界でも発生・成長する点が電気トリーとの違いである。
配電系統の構成方式に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 2
ループ方式は配電線を環状に構成して両方向から電力を送れるようにした方式で、電圧変動が小さく、事故時も健全区間への供給を確保しやすいが、そのぶん設備量が増えて建設費は高くなる。樹枝状方式は構成が簡単で建設費が安い反面、事故時の停電範囲が広い。スポットネットワーク方式は複数回線から受電し、ネットワークプロテクタはネットワーク変圧器の二次側に施設する。
高圧架空配電線路に施設する機器に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 1
高圧カットアウトは柱上変圧器の一次側に取り付け、変圧器の開閉操作と、内蔵するヒューズによる過負荷・短絡保護を行う。避雷器は異常電圧を大地へ放電して機器の絶縁を保護し、その後の続流を遮断して系統を原状に復帰させる機器であり、開放状態を保持するものではない。区分開閉器は事故区間を区分するための開閉器で、短絡電流を遮断する能力はもたない。
低圧配電方式に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。
解答正解 4
三相4線式は、中性線と各相との間（相電圧）から単相の電灯用電圧を、各相相互の間（線間電圧）から三相の動力用電圧を取り出す方式であり、記述は相電圧と線間電圧の役割が逆である。単相3線式で中性線と電圧線の間が 100 V、電圧線相互の間が 200 V になるのと同じ考え方で、「中性線との間＝低いほうの電圧」と押さえておくとよい。
単相3線式配電線路に関する次の記述のうち、適当なものはどれか。
解答正解 3
中性線には両電圧線の電流の差が流れるため、平衡負荷では電流が流れない。中性線が断線すると二つの 100 V 負荷が 200 V 間に直列に接続された状態になり、インピーダンスの大きい側、すなわち負荷容量の小さい側に 100 V を超える電圧が加わって焼損に至るおそれがある。この危険があるため中性線は途中で開路してはならず、中性線に過電流遮断器を設けることはしない。
三相3線式配電線路において、負荷電流が 20 A、電線 1 条当たりの抵抗が 0.25 Ω、電線 1 条当たりのリアクタンスが 0.10 Ω、負荷の力率が 0.8（遅れ）であるとき、この線路の電圧降下の値として、適当なものはどれか。 ただし、電圧降下 v〔V〕は、負荷電流を I〔A〕、抵抗を R〔Ω〕、リアクタンスを X〔Ω〕、力率角を θ として、v＝√3 I(R cosθ＋X sinθ) で表されるものとし、√3＝1.73 とする。
解答正解 3
力率 0.8 より sinθ＝0.6 であるから、R cosθ＋X sinθ＝0.25×0.8＋0.10×0.6＝0.26 Ω となる。したがって v＝1.73×20×0.26＝9.0 V である。電圧降下の式の係数は、単相2線式が 2、単相3線式が 1、三相3線式が √3 であり、配電方式ごとの係数の取り違えが最も多い誤りである。
三相3線式配電線路において、負荷電流の大きさを変えずに、線路のこう長を 2 倍、電線の断面積を 4 倍に変更した。このときの配電線路の電力損失の、変更前に対する倍率として適当なものは、次のうちどれか。 ただし、電線の抵抗率は変更の前後で同じとし、電線 1 条当たりの抵抗 R〔Ω〕は、抵抗率を ρ〔Ω・m〕、こう長を L〔m〕、断面積を A〔m²〕として R＝ρL／A で表されるものとする。
解答正解 2
電線 1 条当たりの抵抗は R＝ρL／A であるから、こう長が 2 倍、断面積が 4 倍になると抵抗は 2／4＝1／2 倍となる。三相3線式配電線路の電力損失は電線 3 条分の合計で P＝3I²R と表され、負荷電流が一定であれば損失は抵抗に比例するので、電力損失も 1／2 倍となる。電力損失はこう長に比例し電線の断面積に反比例するという関係であり、こう長の倍率と断面積の倍率を単純に掛け合わせて 8 倍とする誤りが最も多い。
配電線路の電圧調整に関する次の記述のうち、適当でないものはどれか。
解答正解 2
分路リアクトルは進み無効電力を吸収して電圧の上昇を抑制する機器であり、遅れ無効電力を供給して電圧降下を抑制するのは電力用コンデンサ（進相コンデンサ）である。配電線路の電圧調整には、変電所の負荷時タップ切換変圧器による送出電圧の調整、線路途中の線路電圧調整器、柱上変圧器のタップ切換、電力用コンデンサによる無効電力補償などが用いられる。
高圧配電線路の保護に関する次の（イ）〜（ニ）の記述のうち、適当なものの数として適当なものは、次のうちどれか。 （イ）配電用変電所では、高圧配電線の短絡事故を過電流継電器で検出し、遮断器を開放する。 （ロ）6.6 kV 配電系統は中性点非接地方式であり地絡電流が小さいため、地絡事故の検出には零相電圧と零相電流を用いる。 （ハ）柱上に施設する区分開閉器は、短絡電流を遮断して事故点を切り離すことを主な目的としている。 （ニ）避雷器は、需要家の受電点には施設せず、配電用変電所にのみ施設する。
解答正解 2
適当なのは（イ）（ロ）の2つである。（ハ）は誤りで、区分開閉器は短絡電流の遮断能力をもたず、変電所の遮断器が事故電流を遮断したのちに事故区間を区分する役割を担う。（ニ）も誤りで、避雷器は高圧配電線から受電する需要家の引込口にも施設して構内機器の絶縁を保護する。