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【問題】
【難易度】★★☆☆☆（やや易しい）
わが国の高圧配電系統では，主として三相\( \ 3 \ \)線式中性点非接地方式が採用されており，一般に一線地絡事故時の地絡電流は\( \ \fbox { （ア） } \ \)アンペア程度であることから，配電用変電所の高圧配電線引出口には，地絡保護のために\( \ \fbox { （イ） } \ \)継電方式が採用されている。
低圧配電系統では，電灯線には単相\( \ 3 \ \)線式が採用されており，単相\( \ 3 \ \)線式の電灯と三相\( \ 3 \ \)線式の動力を共用する方式として\( \ \fbox { （ウ） } \ \)も採用されている。柱上変圧器には，過電流保護のために\( \ \fbox { （エ） } \ \)が設けられ，柱上変圧器内部及び低圧配電系統内での短絡事故を高圧配電系統側に波及させないよう施設している。
上記の記述中の空白箇所(ア)，(イ)，(ウ)及び(エ)に当てはまる語句として，正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。
\[
\begin{array}{ccccc}
& （ア） & （イ） & （ウ） & （エ） \\
\hline
(1) & 百\sim 数百 & 過電流 & \mathrm {V} \ 結線三相 \ 4 \ 線式 & 高圧カットアウト \\
\hline
(2) & 百\sim 数百 & 地絡方向 & \mathrm {Y} \ 結線三相 \ 4 \ 線式 & 配線用遮断器 \\
\hline
(3) & 数\sim 数十 & 地絡方向 & \mathrm {Y} \ 結線三相 \ 4 \ 線式 & 高圧カットアウト \\
\hline
(4) & 数\sim 数十 & 過電流 & \mathrm {V} \ 結線三相 \ 4 \ 線式 & 配線用遮断器 \\
\hline
(5) & 数\sim 数十 & 地絡方向 & \mathrm {V} \ 結線三相 \ 4 \ 線式 & 高圧カットアウト \\
\hline
\end{array}
\]
【ワンポイント解説】
高低圧配電系統に採用されている配電方式と保護方式に関する問題です。
広範囲の内容から出題されているため，最初は大変かもしれませんが，ある程度知識がついてくると選択肢も絞りやすいため間違えなくなる問題です。
一気に覚えようとしても厳しいので，一つずつ丁寧に理解していくようにして下さい。
1.中性点接地方式の種類と特徴
各中性点接地方式の特徴は下表の通りです。
高電圧では線路や機器絶縁にコストがかかるので直接接地を採用し，合わせて高速遮断や高速再閉路が採用されている，低電圧では一線地絡時の健全相の電圧上昇がそれほど問題とならないため中性点接地を不要とし，\( \ \Delta -\Delta \ \)結線を採用できるようにしている等，丸暗記ではなくなぜそうするのかも理解しておくと良いと思います。
\[
\begin{array}{|c|c|c|c|c|}
\hline
& 非接地 & 抵抗接地 & 消弧リアクトル接地 & 直接接地 \\
\hline
地絡電流 & 小 & 中 & 最小 & 最大 \\
\hline
健全相電圧上昇 & 大 & 中 & 大 & 小 \\
\hline
リレー検出 & 難 & 容易 & 難 & 確実 \\
\hline
コスト & 0 & 中 & 大 & 小 \\
\hline
電圧階級 & \ ～33 \ \mathrm {kV} \ & \ 22～154 \ \mathrm {kV} \ & \ 66～77 \ \mathrm {kV} \ & \ 187 \ \mathrm {kV}～ \ \\
\hline
\end{array}
\]
2.地絡方向継電器の原理
図1に示す通り，多回線配電線路において，地絡事故が発生すると，対地静電容量を介して，健全線路側にも電流が流れます。地絡継電器では，この回り込み電流がある値を超えると動作してしまいますが，地絡方向継電器では零相変流器（図の\( \ \mathrm {ZCT} \ \)）で検出される電流の位相が逆となるため，位相を検出することで故障を判定，遮断することができます。
ここでは，電験の学習範囲を逸脱するためイメージを優先し説明していますが，正確な理解のためには三相一括ではなく分けて考え，かつリレーの動作範囲の学習が必要です。
3.三相\( \ 4 \ \)線式異容量\( \ \mathrm {V} \ \)結線方式
図2に示すように，低圧側の電灯\( \ 100 \ \mathrm {[V]} \ \)負荷と動力\( \ 200 \ \mathrm {[V]} \ \)負荷の両方に電力を供給することが可能な配電方式です。
三相負荷のみに供給する変圧器\( \ \mathrm {S}_{1} \ \)を専用変圧器，単相負荷と三相負荷の両方に供給する変圧器\( \ \mathrm {S}_{2} \ \)を共用変圧器，といいます。
単相負荷の分だけ共用変圧器の方が容量が多く必要とする\( \ \left( \mathrm {S}_{2}＞\mathrm {S}_{1}\right) \ \)ので，異容量\( \ \mathrm {V} \ \)結線といいます。
4.架空配電線路の構成
架空配電線路は，高圧配電線，低圧配電線等の電線と柱上変圧器や開閉器等の機器，それを支える支持物等で構成されています。
①高圧配電線，低圧配電線，引込線
高圧配電線は配電用変電所から\( \ 6.6 \ \mathrm {kV} \ \)で送る電線，低圧配電線は高圧配電線から柱上変圧器で\( \ 100／200 \ \mathrm {V} \ \)に降圧された電圧で送電する電線，引込線は高圧配電線もしくは低圧配電線から需要家へ引込むための線です。
いずれも裸電線の周りに絶縁被覆をした絶縁電線を使用し，高圧配電線には屋外用架橋ポリエチレン絶縁電線（\( \ \mathrm {OC} \ \)線），低圧配電線には屋外用ビニル絶縁電線（\( \ \mathrm {OW} \ \)線），低圧の引込線には引込用ビニル絶縁電線（\( \ \mathrm {DV} \ \)線）が使用されます。
②柱上変圧器
高圧配電線の\( \ 6.6 \ \mathrm {kV} \ \)の電圧を低圧配電線の\( \ 100／200 \ \mathrm {V} \ \)に降圧する変圧器で柱上に設置されています。単相変圧器\( \ 2 \ \)台を異容量\( \ \mathrm {V} \ \)結線して使用されます。
③柱上開閉器
負荷電流を遮断できる開閉器で，作業時等に操作します。主に気中開閉器（\( \ \mathrm {PAS} \ \)）が用いられ，一部に真空開閉器（\( \ \mathrm {VCS} \ \)）やガス開閉器（\( \ \mathrm {PGS} \ \)）が使用されます。また，手動式と自動式があります。油開閉器は電気設備技術基準で使用禁止されているため，使用されません。
④高圧カットアウト
柱上変圧器の一次側に設置されるヒューズを内蔵した開閉器で，負荷電流までは開閉により，事故電流発生時はヒューズ溶断により開放します。形状は箱形が一般的ですが，円筒形もあります。
⑤避雷器
柱上変圧器や柱上開閉器付近に設置し，落雷時の過電圧から電気機器を保護します。
⑥支持物（電柱）
架空配電線路の支持物は街中で見かける通り，強度やコストの観点から鉄筋コンクリート柱が採用されています。
⑦ケッチヒューズ
引込線の電柱側取付点に設けられる，ケッチホルダーと呼ばれる箱の中に内蔵したヒューズです。需要家での事故の際に溶断して切り離します。
出典：小学館 日本大百科全書(ニッポニカ)
【解答】
解答：(5)
(ア)
ワンポイント解説「1.中性点接地方式の種類と特徴」の通り，配電系統で採用される非接地方式は，一線地絡事故時の地絡電流はそれほど大きくなく数～数十アンペア程度となります。
(イ)
ワンポイント解説「2.地絡方向継電器の原理」の通り，地絡電流が大きくなくかつ誤動作防止の観点から，配電用変電所の高圧配電線引出口には地絡方向継電方式が採用されています。
(ウ)
ワンポイント解説「3.三相\( \ 4 \ \)線式異容量\( \ \mathrm {V} \ \)結線方式」の通り，単相\( \ 3 \ \)線式の電灯と三相\( \ 3 \ \)線式の動力を共用する方式として，\( \ \mathrm {V} \ \)結線三相\( \ 4 \ \)線式配電方式が採用されています。
(エ)
ワンポイント解説「4.架空配電線路の構成」の通り，柱上変圧器には，過電流保護のため高圧カットアウトが設けられています。
愛知県出身 愛称たけちゃん
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