《機械》〈電気機器〉[R06:問2]避雷器の種類やその特性に関する空欄穴埋問題

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）

次の文章は，避雷器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べ。

避雷器は，雷又は回路の開閉などに起因するサージ電圧が電力機器に侵入することを防ぐため，線路と大地間に接続する装置である。避雷器の有する動作責務としては，過電圧の$ \ \fbox {　（１）　} \ $がある値を超えたとき，放電により過電圧を制限して電力機器の絶縁を保護し，かつ，$ \ \fbox {　（２）　} \ $を短時間のうちに遮断して，系統を元の状態に復帰させることである。

避雷器の放電中，その両端子間に発生する電圧を$ \ \fbox {　（３）　} \ $といい，その値は保護する機器や設備の耐電圧レベルよりも低くなければならない。また，避雷器の保護性能及び復帰性能を表現するために用いる放電電流の規定値を$ \ \fbox {　（４）　} \ $という。

現在使用されているギャップレス避雷器の多くは，優れた非直線の電圧－電流特性を有する$ \ \fbox {　（５）　} \ $素子を用いた避雷器であり，動作時の$ \ \fbox {　（３）　} \ $をできるだけ低くし，かつ，常時運転電圧の印加に対して長期間の使用に耐えるようにしている。また，高抵抗・高耐圧化した$ \ \fbox {　（５）　} \ $素子を適用することにより素子の直列数の低減が可能となり，ガス絶縁開閉装置$ \ \left( \mathrm {GIS} \right) \ $用，送電用，配電用などの避雷器の小形化に大きく寄与している。

〔問2の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　公称放電電流　　　　　　　　&（ロ）&　炭化ケイ素　　　　　&（ハ）&　アーク電圧 \\[ 5pt ] &（ニ）&　平均値　　　　　&（ホ）&　放電開始電圧　　　　　&（ヘ）&　実効値 \\[ 5pt ] &（ト）&　波高値　　　　　&（チ）&　連続放電電流　　　　　&（リ）&　漏れ電流 \\[ 5pt ] &（ヌ）&　交流　　　　　&（ル）&　制限電圧　　　　　&（ヲ）&　シリコン \\[ 5pt ] &（ワ）&　続流　　　　　&（カ）&　定格通電電流　　　　　　　　&（ヨ）&　酸化亜鉛 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

避雷器の特性や特徴に関する問題です。
一般的には電力科目で出題される内容ですが，機械科目でも出題される可能性はあります。
内容はそれほど難解ではないため，ぜひとも完答を目指したい問題となります。

1.避雷器の電圧－電流特性
避雷器は，雷，回路の開閉などによるサージ電圧の波高値が制限電圧を超えたときに，サージ電圧を抑制して電力機器の絶縁破壊事故を防止し，さらに自動的に続流を遮断するもので，そのような特性を持つ素子が採用されます。
避雷器に扱われる炭化ケイ素$ \ \left( \mathrm {SiC}\right) \ $素子と酸化亜鉛$ \ \left( \mathrm {ZnO}\right) \ $素子の電圧―電流特性を図1に示します。
図1の通り，炭化ケイ素$ \ \left( \mathrm {SiC}\right) \ $素子単体では通常運転時でも電流が流れてしまう反面，酸化亜鉛$ \ \left( \mathrm {ZnO}\right) \ $素子の場合通常電圧時では電流が流れないため，近年では酸化亜鉛$ \ \left( \mathrm {ZnO}\right) \ $素子が多く採用されています。

2.避雷器の種類
図2の通り，避雷器にはギャップ付き避雷器と，ギャップレス避雷器があり，炭化ケイ素$ \ \left( \mathrm {SiC}\right) \ $素子は，通常時でも電流が流れてしまうので，ギャップ付きが原則で，酸化亜鉛$ \ \left( \mathrm {ZnO}\right) \ $素子はギャップレス避雷器にすることが可能です。
発変電所では放電によるアークの発生がない，放電耐量が大きく放電遅れがない，コンパクトである等の理由でギャップレス避雷器を主に採用し，送電線や配電線では酸化亜鉛$ \ \left( \mathrm {ZnO}\right) \ $素子の劣化時でも絶縁を確保する理由で同じ酸化亜鉛$ \ \left( \mathrm {ZnO}\right) \ $素子でもギャップ付きの避雷器を主に採用します。