次の文章は,配電線路に用いられる柱上変圧器に関する記述である。柱上に設置される変圧器としては,容量[ア]のものが多く使用…

電力 第12問

次の文章は,配電線路に用いられる柱上変圧器に関する記述である。柱上に設置される変圧器としては,容量[ア]のものが多く使用されている。鉄心には,けい素鋼板が多く使用されているが,[イ]のために鉄心にアモルファス金属材料を用いた変圧器も使用されている。また,変圧器保護のために,[ウ]を柱上変圧器に内蔵したものも使用されている。三相3 線式200 V に供給するときの結線には,Δ結線とV 結線がある。V 結線は単相変圧器2 台によって構成できるため,Δ結線よりも変圧器の電柱への設置が簡素化できるが,同一容量の単相変圧器2 台を使用して三相平衡負荷に供給している場合,同一容量の単相変圧器3 台を使用したΔ結線と比較して,出力は[エ]倍となる。上記の記述中の空白箇所(ア)~(エ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

正答 (4)
正答は (4)。 【空白(ア) 10から100キロボルトアンペア】 柱上変圧器は一般家庭や小規模需要家へ低圧を供給するためのもので、容量は10から100キロボルトアンペア程度のものが多く使われます。メガボルトアンペア級は変電所に据える大形変圧器の容量ですから、(ア)をメガボルトアンペアとしている(2)(3)は外れます。 【空白(イ) 低損失化】 鉄心の材料をけい素鋼板からアモルファス金属に替える目的は、無負荷損(鉄損)の低減です。アモルファス金属は原子の並びが不規則な金属で、けい素鋼板に比べてヒステリシス損が小さく、板厚も薄くできるため渦電流損も小さく、鉄損を数分の一にできます。柱上変圧器は負荷がなくても常時つながっているため、無負荷損の削減が年間の損失に大きく効きます。なお、飽和磁束密度がけい素鋼板より低いので鉄心断面はむしろ大きくなりがちで、「小型化」が目的ではありません。よって(1)(5)は外れます。
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【空白(ウ) 避雷器】 配電線に雷サージが侵入したときに変圧器の絶縁を守るため、避雷器を内蔵した柱上変圧器が使われています。漏電遮断器は地絡電流を検出して低圧回路を切る器具で、需要家の屋内側に設けるものです。変圧器保護のために内蔵するものではありません。 【空白(エ) 3の平方根を3で割った値】 同一容量(1台当たりP)の単相変圧器を使うとき、  Δ結線(3台)の三相出力 = 3 × P  V結線(2台)の三相出力 = 3 の平方根 × P したがって出力の比は  (3 の平方根 × P) ÷ (3 × P)   = 3 の平方根 ÷ 3   = 0.577 すなわち約0.577倍です。2台にしたのだから3分の2になりそうに思えますが、V結線では各変圧器が力率の異なる負荷を分担する形になり、利用率が下がるため3分の2より小さくなります。ちなみに変圧器2台の合計容量2P に対する出力の比(V結線の利用率)は3 の平方根 ÷ 2 = 0.866 です。二つの数字を混同しないでください。 【結論】 10から100キロボルトアンペア・低損失化・避雷器・3の平方根を3で割った値、というこの組合せをもつ (4) が正答です。

出典:令和4年度上期第三種電気主任技術者 電力科目 問12(一般財団法人 電気技術者試験センター 公表)出典元ページ

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