令和6年度上期第三種電気主任技術者試験 電力(電気技術者試験センター)問9
電力
外部過電圧に関する問題
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電力系統に現れる過電圧(異常電圧)はその発生原因により,外部過電圧と内部過電圧とに分類される。前者は,雷放電現象に起因するもので雷サージ電圧ともいわれる。後者は,電線路の開閉操作等に伴う開閉サージ電圧と地絡事故時等に発生する短時間交流過電圧とがある。
各種過電圧に対する電力系統の絶縁設計の考え方に関する記述として,誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
- 1絶縁協調とは,送電線路や発変電所に設置される電力設備等の絶縁について,安全性と経済性のとれた絶縁設計を行うために,外部過電圧そのものの大きさを低減することである。
- 2避雷器は,過電圧の波高値がある値を超えた場合,特性要素に電流が流れることにより過電圧値を制限して電力設備の絶縁を保護し,かつ,続流を短時間のうちに遮断して原状に自復する機能を持った装置である。
- 3架空送電線路の絶縁は,外部過電圧に対しては,必ずしも十分に耐えるように設計されるとは限らない。
- 4送電線路の絶縁及び発変電所に設置される電力設備等の絶縁は,いずれも原則として,内部過電圧に対しては十分に耐えるように設計される。
- 5発変電所に設置される電力設備等の絶縁は,外部過電圧に対しては,避雷器によって保護されることを前提に設計される。その保護レベルは,避雷器の制限電圧に基づいて決まる。
答えと解説
✓ これが正解1絶縁協調とは,送電線路や発変電所に設置される電力設備等の絶縁について,安全性と経済性のとれた絶縁設計を行うために,外部過電圧そのものの大きさを低減することである。
解説
絶縁協調は外部過電圧そのものを小さくすることではないので、誤りです。
絶縁協調とは、送電線路や発変電所の機器の絶縁の強さと、避雷器などの保護装置の働きを組み合わせて、系統全体として安全で経済的な絶縁設計にする考え方です。過電圧の種類ごとに、どこまで機器に耐えさせ、どこから保護装置に任せるかを決めます。
雷による外部過電圧はとても大きく、それに十分耐える絶縁を全ての設備に持たせると不経済になります。そこで、内部過電圧には十分耐えるように設計し、外部過電圧については、架空送電線路では必ずしも全てに耐えるとは限らない設計とし、発変電所の機器では避雷器で過電圧を制限することを前提に、その制限電圧をもとに絶縁の強さを決めます。絶縁協調は、このように絶縁の強さと保護の水準を釣り合わせることで、外部過電圧そのものの大きさを低減することではありません。したがって、その記述が誤りです。
ほかの記述は正しい内容です。避雷器は過電圧が一定の値を超えると特性要素に電流を流して電圧を抑え、その後に続いて流れる電流(続流)を短時間で止めて元の状態に戻ります。
絶縁協調の協調は、絶縁の強さと保護装置の働きを釣り合わせることを指す、と言葉の意味から押さえると見分けやすくなります。
ほかの選択肢の解説
- 2避雷器は,過電圧の波高値がある値を超えた場合,特性要素に電流が流れることにより過電圧値を制限して電力設備の絶縁を保護し,かつ,続流を短時間のうちに遮断して原状に自復する機能を持った装置である。:避雷器は、過電圧の波高値が一定の値を超えると特性要素を通して電流を大地へ流し、機器にかかる電圧を制限電圧に抑えます。続流を短時間で遮断して自ら元の状態に戻るという説明も正しいです。
- 3架空送電線路の絶縁は,外部過電圧に対しては,必ずしも十分に耐えるように設計されるとは限らない。:雷による過電圧は非常に大きく、架空送電線路にそれへ確実に耐える絶縁を持たせるのは経済的ではありません。架空地線などで事故を減らしつつ、全てに耐えるとは限らない設計とするので、記述は正しいです。
- 4送電線路の絶縁及び発変電所に設置される電力設備等の絶縁は,いずれも原則として,内部過電圧に対しては十分に耐えるように設計される。:開閉サージや短時間交流過電圧などの内部過電圧は、系統の運用の中で生じうるものです。送電線路も発変電所の機器も、原則としてこれに十分耐えるように絶縁を設計するので、記述は正しいです。
- 5発変電所に設置される電力設備等の絶縁は,外部過電圧に対しては,避雷器によって保護されることを前提に設計される。その保護レベルは,避雷器の制限電圧に基づいて決まる。:発変電所の機器は、雷サージなどを避雷器で抑えることを前提に絶縁を設計します。保護レベルは避雷器の制限電圧をもとに決まり、機器の絶縁の強さはそれに余裕を持たせて定めるので、記述は正しい内容です。
出典:令和6年度上期第三種電気主任技術者試験 電力 問9(電気技術者試験センター)。1問ずつ解ける形に加工しています(B問題の共通の文と図を小問ごとに複写・図と式を問題冊子から切り出して画像で掲載・1行で書ける式を字に書き直し)。解説は当サイト独自のもので、電気技術者試験センターとは関係ありません。
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