《電力・管理》〈配電〉[H23:問4] 低圧制御回路のサージ対策に関する論説問題

1 【問題】
2 【ワンポイント解説】
3 【解答】

【問題】

【難易度】★★☆☆☆（やや易しい）

電力設備の低圧制御回路の絶縁設計について，サージ対策の観点から次の問に答えよ。

(1)　低圧制御回路の絶縁設計に配慮すべき電圧サージを三つ挙げ，それらが制御回路へどのような経路で侵入するかについて，それぞれ説明せよ。

(2)　電気所内で，上記(1)で挙げたサージに対して，サージ発生源における対策と配電盤における対策をそれぞれ具体的に述べよ。

【ワンポイント解説】

問題はさほど難しい問題ではないですが，出題があまりされて来なかった問題なので，勉強していない方も多かったかもしれません。
低圧制御回路においては電圧サージによる誘導により侵入することが多いので，そのことが記載されていれば加点されるかと思います。

【解答】

(1)低圧制御回路の絶縁設計に配慮すべき電圧サージについて
(ポイント)
・サージの種類は雷サージ，開閉サージの他，直流回路サージ，地絡サージがある。
・雷サージは落雷，開閉サージは遮断器・断路器の開閉，直流回路サージは接点開放時に接点間で発生，地絡サージはケーブル系統で地絡事故発生時に発生する。
・主に計器用変圧器や変流器の一次側から二次側へ侵入する。
・母線に雷が落ちて，隣接する制御回路に誘導され侵入する。

(試験センター解答例)
低圧制御回路の絶縁設計で配慮すべき異常電圧はサージ性電圧であり，雷サージ，主回路開閉サージ，直流回路開閉サージに分類され，下記のように低圧制御回路に侵入する。

①雷サージ：
・電気所の母線，接地線などに雷サージ電流が流れ，近接する制御ケーブルに誘導により移行する。
・計器用変成器の一次側雷サージ電圧，電流が二次回路に誘導により移行する。
・電気所の接地系に雷サージ電流が流入し，流入点の接地電位が上昇，近接する制御ケーブルに誘導により移行する。

②主回路開閉サージ：
・遮断器や断路器の開閉で主回路に発生した開閉サージが計器用変成器の二次回路に誘導により移行する。
・GIS 機器において，発生した開閉サージが接地電位を変動させ，近接する制御ケーブルに誘導により移行する。

③直流回路開閉サージ：
・低圧制御回路である直流回路の容量性や誘導性の負荷を接点で開放するときに発生する。
上記の三つの他，次の「地絡サージ」も別解とする。

④地絡サージ：
・ケーブル系統における地絡事故初期のサージ電流が計器用変成器の二次回路に誘導により移行する。

(2)サージ発生源における対策と配電盤における対策
(ポイント)
・落雷の発生は防げないので，金属シース付ケーブルを採用し，シース両端を接地する。
・開閉サージにおいても，雷サージの対策を打てば問題は発生しない。
・低圧制御ケーブルを主回路から距離を離す。
・リレーコイルと並列にコンデンサやダイオードを接続して，サージ電圧を抑制する。
・配電盤での対策はサージの侵入防止が原則で，避雷器，コンデンサ，絶縁変圧器，コイル等で侵入防止する。

(試験センター解答例)
(a)サージ発生源における対策：
① 金属シース付きケーブルを採用し，シースの両端を接地する。雷サージ，断路器開閉サージを低減する最も効果的な対策である。
② 低圧制御ケーブルは施工時に高電圧主回路の導線から距離を置く。
③ 直流回路では，リレー回路のコイルに並列コンデンサやダイオードなどを接続し，開閉サージ電圧の発生を抑制する。

(b)配電盤における対策：
① 避雷器又はコンデンサなどのサージ吸収装置を盤側端子に接続し，盤内へのサージ侵入を阻止する。
② 絶縁変圧器，中和コイルなどによって，盤側へのサージ侵入を阻止する。