《電力》〈送電〉[H18:問4]直流送電方式の構成と特徴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，直流送電に関する記述である。文中の$ \ \fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$} \ $に当てはまる語句を解答群の中から選び，その記号をマークシートに記入しなさい。

$ \ \mathrm {a.} \ $直流送電は，交直変換装置が高価なので$ \ \fbox {　（１）　} \ $の送電線でなければ，交流送電に比べてコストが高くなる。

$ \ \mathrm {b.} \ $架空送電線で送電する場合，交流では長距離になると線路のリアクタンスのため$ \ \fbox {　（２）　} \ $の面から送電電力が制限されるが，直流では$ \ \fbox {　（２）　} \ $による送電電力の制限はない。

$ \ \mathrm {c.} \ $電力ケーブルで送電する瞬間，交流では線路の$ \ \fbox {　（３）　} \ $や誘電体損失によって送電電力，送電距離が制限されるが，直流ではそれらによる制限がない。

$ \ \mathrm {d.} \ $直流送電や周波数変換所などの大容量の交直変換装置では，現在，わが国では，パワ一半導体デバイスとして$ \ \fbox {　（４）　} \ $が用いられている。

$ \ \mathrm {e.} \ $最近，わが国では$ \ 60 \ \mathrm {[Hz]} \ $同一周波数系統内に系統安定化や$ \ \fbox {　（５）　} \ $などを目的として$ \ \mathrm {BTB \ (Back \ to \ Back)} \ $ といわれる直流送電距離$ \ 0 \ \mathrm {[km]} \ $の直流設備が建設された。

〔問4の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　コンダクタンス　　　　　　　&（ロ）&　周波数維持　　　　　&（ハ）&　\mathrm {GTO} \\[ 5pt ] &（ニ）&　短距離　　　　　&（ホ）&　サイリスタ　　　　　&（ヘ）&　長距離 \\[ 5pt ] &（ト）&　抵　抗　　　　　&（チ）&　負荷平準化制御　　　　　　　&（リ）&　潮流制御 \\[ 5pt ] &（ヌ）&　安定度　　　　　&（ル）&　\mathrm {IGBT}　　　　　&（ヲ）&　周波数制御 \\[ 5pt ] &（ワ）&　低損失　　　　　&（カ）&　静電容量　　　　　&（ヨ）&　送電損失 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

直流送電方式の構成と特徴に関する問題です。
比較的重要事項を扱っている問題ですが，現在の状況と少し変化している内容もあるので，学習する際は最新の内容を学習するようにして下さい。

1.直流送電の得失
＜直流送電のメリット＞
・安定度の問題がないため，送電線の熱的許容電流まで送電容量を増やせます。したがって，大容量の送電に有利です。
・無効電流による損失がないので，送電損失が少ないです。したがって，長距離送電に有利です。
・同容量のケーブルで，交流に比べ$ \ \sqrt {2} \ $倍までの電圧を送電できます。
・電圧最大値が実効値と等しいので，絶縁強度を低減が図れます。
・静電容量による充電電流が流れないため，誘電損が発生しません。
・送電線が２条で良いため，建設コストが下がります。

＜直流送電のデメリット＞
・交直変換装置が必要です。
・交流のように零点がないため，高電圧・大電流の遮断が難しいです。
・変換装置から高調波が発生するため，フィルタや調相設備の設置が必要です。
・大地帰路方式において，電食が発生しやすいです。
・変圧器で電圧の変成ができません。

2.日本での直流送電採用場所
下図のように日本では直流連系されている場所があります。
①北海道ー本州直流連系
　北海道と本州を結ぶ直流送電で，送電距離も$ \ 167 \ \mathrm {km} \ $と非常に長く，直流送電のメリットが享受できると考えられます。完成も$ \ 1979 \ $年と最も古いです。
②紀伊水道直流連系
　本州と四国を結ぶ直流送電で，送電距離は$ \ 100 \ \mathrm {km} \ $，完成が$ \ 2000 \ $年とどちらも覚えやすい数字となっています。
③南福光連系所
　北陸電力と中部電力を繋ぐ直流連系で，関西電力との三者間の潮流制御をしやすくするために設置された直流送電を伴わない交直変換のみを行う送電です。ただし，$ \ 2026 \ $年$ \ 4 \ $月$ \ 1 \ $日に廃止されています。

出典：Power Academy 電気の施設訪問レポート vol.17

【解答】

(1)解答：ヘ
題意より解答候補は，（ニ）短距離，（ヘ）長距離，（ワ）低損失，等になると思います。
ワンポイント解説「1.直流送電の得失」の通り，直流送電は交直変換装置が高価なので長距離の送電線に採用されます。

(2)解答：ヌ
題意より解答候補は，（ロ）周波数維持，（ヌ）安定度，（カ）静電容量，等になると思います。
ワンポイント解説「1.直流送電の得失」の通り，直流送電は線路のリアクタンスのための安定度の問題がありません。

(3)解答：カ
題意より解答候補は，（イ）コンダクタンス，（ト）抵抗，（カ）静電容量，になると思います。
ワンポイント解説「1.直流送電の得失」の通り，電力ケーブルで送電する瞬間，交流では線路の静電容量や誘電体損失によって送電電力，送電距離が制限されます。

(4)解答：ホ
題意より解答候補は，（ハ）$ \ \mathrm {GTO} \ $，（ホ）サイリスタ，（ル）$ \ \mathrm {IGBT} \ $，になると思います。
交直変換装置に関しては，他励式ではサイリスタ，自励式では$ \ \mathrm {IGBT} \ $が採用されますが，直流送電や周波数変換所などの大容量の交直変換装置では，パワ一半導体デバイスとして他励式のサイリスタが用いられてきましたが，近年は自励式が用いられ始めています。

(5)解答：リ
題意より解答候補は，（チ）負荷平準化制御，（リ）潮流制御，（ヲ）周波数制御，になると思います。
ワンポイント解説「2.日本での直流送電採用場所」の通り，$ \ 60 \ \mathrm {[Hz]} \ $同一周波数系統内に系統安定化や潮流制御などを目的として$ \ \mathrm {BTB \ (Back \ to \ Back)} \ $ といわれる直流送電距離$ \ 0 \ \mathrm {[km]} \ $の直流設備である南福光連系所が建設されたことがあります。