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14

✓ これが正解1気体絶縁材料は，液体，固体絶縁材料と比較して，一般に電気抵抗率及び誘電率が低いため，固体絶縁材料内部にボイド(空隙，空洞)が含まれると，ボイド部での電界強度が高められやすい。

解説

気体は電気抵抗率が高いので、抵抗率が低いとする記述が誤りです。

絶縁材料は、電気を通しにくく（電気抵抗率が高く）、高い電圧に耐える材料です。この問は、気体・液体・固体の絶縁材料の性質と、固体の内部にできるボイド（すき間）で起こる部分放電の仕組みを判断の材料にします。

気体絶縁材料は、一般に誘電率が低いという点は正しいものの、電気抵抗率はとても高く、低いとする点が誤りです。固体絶縁材料の中に気体のボイドがあると、交流の電界は誘電率の低い部分に強くかかるので、ボイドの電界強度が高くなります。ボイドで電界が強まる理由は誘電率が低いことで、電気抵抗率が低いためではありません。したがって、この記述が誤りです。

ほかの記述は正しい内容です。気体は一般に絶縁破壊の強さが液体や固体より低いものの、圧力を高めるか真空にすると強さが高まります。ボイドを含む固体では、固体自体が壊れなくてもボイド内の気体が先に絶縁破壊して部分放電が起こることがあり、熱や電界、機械的な力が長い時間加わるとボイドができて部分放電の原因になります。部分放電が長く続くと固体が少しずつ傷み、最後には絶縁破壊に至ることがあります。

ボイドの電界が強まるのは気体の誘電率が低いからで、気体自体は電気を通しにくい、と性質を分けて覚えると見分けやすくなります。

ほかの選択肢の解説

• 2…絶縁破壊強度が低いが，気圧を高めるか，真空状態とすることで絶縁破壊強度を高めることができる性質がある。：気体は液体や固体より低い電界で絶縁破壊しやすい材料です。ただし圧力を高めると分子どうしの間隔が狭まり、真空にすると放電のもとになる粒子が少なくなるので、絶縁破壊強度が高まります。記述は正しいです。
• 3内部にボイドを含んだ固体絶縁材料では，固体絶縁材料の絶縁破壊が生じなくても，ボイド内の気体が絶縁破壊することで部分放電が発生する場合がある。：ボイドの中の気体は周りの固体より低い電界で絶縁破壊するので、固体そのものが壊れていなくても、ボイドの中だけで放電が起こります。これが部分放電で、記述の内容は正しいです。
• 4固体絶縁材料は，熱や電界，機械的応力などが長時間加えられることによって，固体絶縁材料内部に微小なボイドが形成されて，部分放電が発生する場合がある。：固体絶縁材料は、長い時間にわたり熱や電界、機械的な力を受けると劣化し、内部に小さなボイドが生じることがあります。そのボイドが部分放電の起点になるという説明に誤りはありません。
• 5固体絶縁材料内部で部分放電が発生すると，短時間に固体絶縁材料の絶縁破壊が生じることはなくても，長時間にわたって部分放電が継続的又は断続的に発生することで，固体絶縁材料の絶縁破壊に至る場合がある。：部分放電は一度で固体を貫く絶縁破壊にはならなくても、続けて起こると放電の熱や衝撃で固体が少しずつ侵され、やがて全体の絶縁破壊につながります。長い時間をかけて破壊に至るという記述は正しいです。