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…
電力 第9問
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。
正答 (1)
正答は (1)。
【誤りの選択肢 (1)】
「外部過電圧そのものの大きさを低減することである」が誤りです。絶縁協調とは、系統に現れる過電圧の大きさと、それを抑える避雷器などの保護装置の性能、そして各機器の絶縁強度を、たがいにつり合いが取れるよう定めることをいいます。つまり、過電圧そのものを小さくすることではなく、過電圧に対して機器の絶縁をどう割り振るかという設計の考え方です。雷の大きさは人の手で決められるものではありません。できるのは、避雷器で機器にかかる電圧を制限し、その制限電圧に余裕を加えた値を機器の絶縁強度とすること、そして、万一絶縁が破れるとしても、取替えの容易ながいしなど、被害の小さいところで先に破れるよう順序を決めておくことです。安全性と経済性の両立を図る、という選択肢の前半は正しく、その中身の説明が誤っています。
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【正しい選択肢の確認】
(2) 避雷器は、通常の運転電圧では電流をほとんど流さず、
過電圧の波高値がある値を超えると特性要素に電流を流して電圧を制限します。過電圧が去ったあとに流れ続ける商用周波の電流を続流といい、これを短時間で遮断してもとの絶縁状態に戻る(自復する)ことが、避雷器に求められる重要な性能です。酸化亜鉛形では、非直線性が強いため続流がほとんど流れません。正しい記述です。
(3) 架空送電線路は長い距離にわたり、
どこに落雷するかを選べませんから、すべての雷サージに耐えるように絶縁を設計するのは経済的に見合いません。そのため、外部過電圧に対しては必ずしも十分に耐えるようには設計されず、ある確率でフラッシオーバが起こることを受け入れたうえで、アークホーンなどによってがいしの破損を防ぐ構成にします。正しい記述です。
(4) 内部過電圧は、開閉サージにしても短時間交流過電圧にしても、
その大きさが常規対地電圧の数倍程度に収まり、あらかじめ見積もれます。したがって、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設計されます。正しい記述です。
(5) 発変電所の機器は高価で、損傷すれば復旧に時間がかかるため、
避雷器で確実に保護することを前提に設計されます。その保護レベルは避雷器の制限電圧、すなわち放電電流が流れているときに避雷器の端子に残る電圧で決まり、機器の絶縁強度はそれに保護余裕を加えた値とします。正しい記述です。
出典:令和6年度上期第三種電気主任技術者 電力科目 問9(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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