《電力》〈送電〉[R07:問3]地中送電線に用いられるケーブル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，地中送電線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。

大都市においては大規模な高電圧地中送電系統が形成されているが，これらの系統では同程度の距離の架空送電線に比べて，フェランチ効果によって$ \ \fbox {　（１）　} \ $時の受電端電圧が高くなる傾向がある。

地中送電線に用いられるケーブルについては，現在は$ \ \mathrm {CV} \ $ケーブルを用いることが主流である。$ \ \mathrm {CV} \ $ケーブルは$ \ \mathrm {OF} \ $ケーブルと異なり絶縁体に$ \ \fbox {　（２）　} \ $を使用しているため，$ \ \fbox {　（３）　} \ $が小さく，保守・点検の省力化が図れる。また，導体の常時最高許容温度は$ \ 90 \ {}^{\circ}\mathrm {C} \ $，短時間最高許容温度は$ \ \fbox {　（４）　} \ {}^{\circ}\mathrm {C} \ $と$ \ \mathrm {OF} \ $ケーブルよりも高く，電流容量が大きい。一方で初期には水トリー現象がみられた。水トリー現象は絶縁体中の$ \ \fbox {　（５）　} \ $とそこに供給される水の相乗作用により，トリー（樹枝）状に絶縁劣化が進展する現象である。

〔問3の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　130　　　　　&（ロ）&　誘電体損失　　　　　&（ハ）&　高温 \\[ 5pt ] &（ニ）&　重負荷　　　　　&（ホ）&　絶縁フィルム　　　　　&（ヘ）&　105 \\[ 5pt ] &（ト）&　軽負荷　　　　　&（チ）&　ヒステリシス損　　　　　&（リ）&　シース \\[ 5pt ] &（ヌ）&　半導電層　　　　　&（ル）&　ボイド　　　　　&（ヲ）&　架橋ポリエチレン \\[ 5pt ] &（ワ）&　ビニル外装　　　　　&（カ）&　120　　　　　　&（ヨ）&　銅損 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

地中送電線と使用されるケーブルに関する問題です。
(4)の空欄は少し専門性が高い内容ですが，他の空欄は正答しておきたい問題です。
二次試験の論述問題でも出題される可能性がある内容なので，ご自身で説明できるレベルまで引き上げておきましょう。

1.$ \ \mathrm {CV} \ $ケーブルの特徴
$ \ \mathrm {CV} \ $ケーブルの特徴のうち，$ \ \mathrm {OF} \ $ケーブルと比較した特徴は以下の通りとなります。

①絶縁体に架橋ポリエチレンを使用し，$ \ \mathrm {OF} \ $ケーブルのように絶縁油を使用しないため，給油設備を必要とせず，火災のリスクも少ない。

②連続使用時の最高許容温度が$ \ 90 \ {}^{\circ}\mathrm {C} \ $（短時間では$ \ 105 \ {}^{\circ}\mathrm {C} \ $，瞬間では$ \ 230 \ {}^{\circ}\mathrm {C} \ $）と高いので，許容電流が大きくなり，送電容量が大きくなる。

③誘電正接$ \ \mathrm {tan} \delta \ $（誘電正接）や比誘電率が小さいため誘電体損失や充電電流が小さくなる。

④絶縁体自体を薄くでき軽量であるため，取り回しが良い。

⑤耐薬品性，耐摩耗性，耐衝撃性に優れる。

⑥水分が含まれると水トリーと呼ばれる樹枝状に絶縁劣化する現象が発生する。

2.フェランチ効果
送電線の受電端電圧が送電端電圧より高くなる現象で，夜間・休日等軽負荷時，ケーブル等の静電容量が影響して，送電線電流が進み電流となった場合に生じることが多い現象です。
図2のように，通常時であれば，負荷はほぼ遅れ力率であるため，電流は電圧より位相が遅れ，青線のようなベクトル図となります。しかし，電流が進み電流になると，ベクトル図が赤線のような形となり，送電端電圧$ \ {\dot V}_{\mathrm {s}} \ $が受電端電圧$ \ {\dot V}_{\mathrm {r}} \ $よりも小さくなる現象が発生することがあります。

【解答】

(1)解答：ト
題意より解答候補は，（ハ）高温，（ニ）重負荷，（ト）軽負荷，になると思います。
ワンポイント解説「2.フェランチ効果」の通り，フェランチ効果により軽負荷時の受電端電圧が高くなる傾向があります。

(2)解答：ヲ
題意より解答候補は，（ホ）絶縁フィルム，（ヲ）架橋ポリエチレン，（ワ）ビニル外装，になると思います。
ワンポイント解説「1.$ \ \mathrm {CV} \ $ケーブルの特徴」の通り，$ \ \mathrm {CV} \ $ケーブルは絶縁体に架橋ポリエチレンを使用しています。

(3)解答：ロ
題意より解答候補は，（ロ）誘電体損失，（チ）ヒステリシス損，（ヨ）銅損，になると思います。
ワンポイント解説「1.$ \ \mathrm {CV} \ $ケーブルの特徴」の通り，$ \ \mathrm {CV} \ $ケーブルは誘電体損失が小さいという特徴があります。

(4)解答：ヘ
題意より解答候補は，（イ）$ \ 130 \ $，（ヘ）$ \ 105 \ $，（カ）$ \ 120 \ $，になると思います。
ワンポイント解説「1.$ \ \mathrm {CV} \ $ケーブルの特徴」の通り，$ \ \mathrm {CV} \ $ケーブルの短時間最高許容温度は$ \ 105 \ {}^{\circ}\mathrm {C} \ $となります。

(5)解答：ル
題意より解答候補は，（リ）シース，（ヌ）半導電層，（ル）ボイド，になると思います。
水トリー現象は絶縁体中のボイド（空隙）とそこに供給される水の相乗作用により，トリー（樹枝）状に絶縁劣化が進展する現象です。