《電力》〈電気材料〉[H26:問4]高電圧電力機器の絶縁材料に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★★☆(やや難しい)

次の文章は,高電圧電力機器の絶縁材料に関する記述である。文中の\( \ \fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$} \ \)に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選びなさい。

高電圧電力機器の絶縁材料としては,空気,\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)ガスなどの気体,絶縁油などの液体,エポキシ樹脂,高分子固体,フィルムなどの固体及び真空などがあり,それぞれの絶縁耐力は大きく異なる。

交流に対する空気の絶縁耐力(波高値,大気圧)は,一般に\( \ \fbox {  (1)  } \ \)程度である。\( \ \mathrm {GIS} \ \)に用いられる\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)ガス(大気圧)は,空気の約\( \ \fbox {  (2)  } \ \)の絶縁耐力をもっている。\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)ガスの絶縁耐力は電界依存性が高く,\( \ \fbox {  (3)  } \ \)が存在すると大幅に絶縁耐力が低下するため,製造・組み立て時の品質管理は重要である。

油入変圧器では,絶縁油と絶縁紙の複合絶縁となるが,電圧がほとんど油間隙にかかる。絶縁油(鉱油)の絶縁耐力(波高値)は\( \ \fbox {  (4)  } \ \)程度であるが,気泡,水分,微粒子が存在すると絶縁耐力が低下するので,製造・組み立て時に品質管理をする必要がある。

\( \ \mathrm {CV} \ \)ケーブルで用いられる高分子絶縁材料である架橋ポリエチレン(XLPE)の設計電界(波高値換算)は最近のものでは,\( \ 500 \ \mathrm {kV / cm} \ \)程度である。他の機器と比較すると絶縁厚さが薄いので,製造時に,絶縁体中に\( \ \fbox {  (3)  } \ \)や\( \ \fbox {  (5)  } \ \)が存在し絶縁耐力が低下しないように,きめ細かい品質管理をする必要がある。

〔問4の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&(イ)& 3 倍   &(ロ)& 吸着剤   &(ハ)& 60 \ \mathrm {kV / cm} \\[ 5pt ] &(ニ)& 水トリー   &(ホ)& 30 \ \mathrm {kV / cm}   &(ヘ)& 10 倍 \\[ 5pt ] &(ト)& 10 \ \mathrm {kV / cm}   &(チ)& 30 倍   &(リ)& 20 倍 \\[ 5pt ] &(ヌ)& 800 \ \mathrm {kV / cm}    &(ル)& 200 \ \mathrm {kV / cm}    &(ヲ)& 80 \ \mathrm {kV / cm} \\[ 5pt ] &(ワ)& ボイド   &(カ)& 金属異物   &(ヨ)& 5 倍 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

GISに関する問題は二次試験を含め,非常に出題されやすい内容となっており,本問のような問題は数値を暗記する必要があるため,試験直前に確実に復習しておきたいところです。

【解答】

(1)解答:ホ
題意より,解答候補は(ハ)\( \ 60 \ \mathrm {kV / cm} \ \),(ホ)\( \ 30 \ \mathrm {kV / cm} \ \),(ト)\( \ 10 \ \mathrm {kV / cm} \ \),(ヌ)\( \ 800 \ \mathrm {kV / cm} \ \),(ル)\( \ 200 \ \mathrm {kV / cm} \ \),(ヲ)\( \ 80 \ \mathrm {kV / cm} \ \)となると思います。空気の絶縁耐力は一般的に\( \ 30 \ \mathrm {kV / cm} \ \)となっています。新油では\( \ 200 \ \mathrm {kV / cm} \ \)以上の絶縁耐力がありますが,油が劣化してくると絶縁耐力が下がってきます。解答候補が多いため,数値を把握していないと正答は難しいと思います。

(2)解答:イ
題意より,解答候補は(イ)3倍,(ヘ)10倍,(チ)30倍,(リ)20倍となると思いますが,\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)ガス(大気圧)は,空気の約3倍の絶縁耐力をもっています。

(3)解答:カ
題意より,解答候補は(ロ)吸着剤,(ニ)水トリー,(ワ)ボイド,(カ)金属異物となると思います。\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)ガスは空気に比べ絶縁耐力が高いですが,金属遺物が存在すると大幅に絶縁耐力が低下します。

(4)解答:ル
題意より,解答候補は(ハ)\( \ 60 \ \mathrm {kV / cm} \ \),(ホ)\( \ 30 \ \mathrm {kV / cm} \ \),(ト)\( \ 10 \ \mathrm {kV / cm} \ \),(ヌ)\( \ 800 \ \mathrm {kV / cm} \ \),(ル)\( \ 200 \ \mathrm {kV / cm} \ \),(ヲ)\( \ 80 \ \mathrm {kV / cm} \ \)となると思いますが,油入変圧器の絶縁耐力は\( \ 200 \ \mathrm {kV / cm} \ \)以上となります。

(5)解答:ワ
題意より,解答候補は(ロ)吸着剤,(ニ)水トリー,(ワ)ボイド,(カ)金属異物となると思います。製造時に金属異物やボイド(気泡)が混入すると絶縁耐力が低下するので,製造時の品質管理は非常に重要となります。水トリーは製造時を含めたCVケーブルの水分や異物混入によりその部分から絶縁破壊し,トリー状(樹枝状)に劣化する現象です。



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