《電力》〈変電〉[H21:問3]高電圧変電所に設置する断路器と接地開閉器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】★★★☆☆（普通）

次の文章は，高電圧変電所に設置する断路器と接地開閉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。

断路器は，単に充電された電路を開閉分離するために用いられるほか，下記のような開閉性能を要求される場合がある。

①　複母線の変電所で甲母線から乙母線に運転を切り替えるときに流れる$ \ \fbox {　（１）　} \ $開閉性能

②　遮断器を遮断した後に，遮断器と断路器間の回路を開放するときの$ \ \fbox {　（２）　} \ $の開閉能力

接地開閉器は，無電圧の線路や母線部分などの主回路の接地を主たる用途としているが，それ以外に下記のような用途や性能が要求される。

①　ガス接地開閉器の接地端子を大地電位から絶縁し，要求される用途に使用可能なこと。

②　運転されている隣接回線が発生する磁束により流れる$ \ \fbox {　（３）　} \ $及び回線間の浮遊容量を通して流れる静電誘導電流の開閉能力を有すること。

③　主回路が活線状態で、保守員が誤って接地開閉器を投入するような場合に，$ \ \fbox {　（４）　} \ $性能を要求されることがある。

④　ケーブル送電線用の接地開閉器の場合，ケーブル$ \ \fbox {　（５）　} \ $の放電性能を有すること。

〔問3の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　再閉路　　　　　&（ロ）&　空間電荷　　　　　&（ハ）&　進み小電流 \\[ 5pt ] &（ニ）&　定格遮断電流　　　　　　　&（ホ）&　電磁誘導電流　　　　　　　&（ヘ）&　短絡電流 \\[ 5pt ] &（ト）&　ループ電流　　　　　&（チ）&　短絡遮断　　　　　&（リ）&　定格電流 \\[ 5pt ] &（ヌ）&　残留電荷　　　　　&（ル）&　定格誘導電流　　　　　&（ヲ）&　移動電荷 \\[ 5pt ] &（ワ）&　地絡電流　　　　　&（カ）&　短絡投入　　　　　　&（ヨ）&　遅れ小電流 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

変電所に設置する電路器と接地開閉器に関する問題です。
少し電験としてはマイナーな内容からの出題なので，厳しいと感じる受験生も多かったと思います。しかしながら，$ \ 2 \ $種までに習得した内容を基に解答群の選択肢を絞れば，ある程度正答にたどり着けるのではないかとも思います。
決してわからないからと諦めず，消去法を用いて合格点を得点できるようにしましょう。

1.断路器に求められる開閉性能
断路器は主に電流が流れていない充電された電路を開閉するために使用される機器ですが，以下のような比較的小さな電流の開閉性能を要求される場合があります。

①進み小電流
図1に示すように対地静電容量の大きい送電線などで進み小電流を遮断する際，電流の零点で電流が遮断されますが，電圧は最大値に近い電圧がかかっている状態となります。さらに$ \ \displaystyle \frac {1}{4} \ $サイクル後は逆極性になり，断路器の極間電圧がさらに大きくなり，極間にアークが発生し繋がってしまう可能性があります。

②ループ電流
図2の例に示すような甲母線から乙母線に切り替える際に，一時的にループ電流が発生するので，このループ電流を遮断する必要があります。

2.接地開閉器に求められる開閉性能
無電圧の線路や母線部分などの主回路の接地が目的ですが，状況によっては以下の開閉性能が要求される場合があります。

①隣接回線による電磁誘導
$ \ 2 \ $回線以上が並行して運用されている際，運転中の隣接回線からの磁束により発生する電磁誘導により流れる誘導電流を開閉する能力が必要となる場合があります。

②隣接回線による静電誘導
こちらも同様に$ \ 2 \ $回線以上が並行して運用されている際，線間の浮遊容量により発生する静電誘導により流れる誘導電流を開閉する能力が必要となる場合があります。

③誤操作により発生する短絡電流
主回路を停止する前に保守員が誤操作により接地開閉器を投入した際に流れる短絡電流性能を要求される場合があります。通常はインターロックが設けられているため，発生確率は低いです。

④ケーブルの残留電荷の放電
主回路が静電容量の大きいケーブルである場合，残留電荷の放電性能が要求される場合があります。

出典：電気工学ハンドブック（第7版）　一般社団法人電気学会　オーム社　P.884

【解答】

(1)解答：ト
題意より解答候補は，（ハ）進み小電流，（ニ）定格遮断電流，（ホ）電磁誘導電流，（ヘ）短絡電流，（ト）ループ電流，（リ）定格電流，（ル）定格誘導電流，（ワ）地絡電流，（ヨ）遅れ小電流，になると思います。
ワンポイント解説「1.断路器に求められる開閉性能」の通り，甲母線から乙母線に運転を切り替えるときに流れる電流はループ電流といいます。

(2)解答：ハ
題意より解答候補は，（ハ）進み小電流，（ニ）定格遮断電流，（ホ）電磁誘導電流，（ヘ）短絡電流，（ト）ループ電流，（リ）定格電流，（ル）定格誘導電流，（ワ）地絡電流，（ヨ）遅れ小電流，になると思います。
ワンポイント解説「1.断路器に求められる開閉性能」の通り，遮断器と断路器間の回路を電圧零点で開放するときに流れるのは進み小電流となります。

(3)解答：ホ
題意より解答候補は，（ハ）進み小電流，（ニ）定格遮断電流，（ホ）電磁誘導電流，（ヘ）短絡電流，（ト）ループ電流，（リ）定格電流，（ル）定格誘導電流，（ワ）地絡電流，（ヨ）遅れ小電流，になると思います。
ワンポイント解説「2.接地開閉器に求められる開閉性能」の通り，隣接回線が発生する磁束により流れる電流は電磁誘導電流となります。

(4)解答：カ
題意より解答候補は，（イ）再閉路，（チ）短絡遮断，（カ）短絡投入，等になると思います。
ワンポイント解説「2.接地開閉器に求められる開閉性能」の通り，保守員が誤って接地開閉器を投入するような場合に求められる性能は短絡投入性能といいます。

(5)解答：ヌ
題意より解答候補は，（ロ）空間電荷，（ヌ）残留電荷，（ヲ）移動電荷，等になると思います。
ワンポイント解説「2.接地開閉器に求められる開閉性能」の通り，ケーブル送電線用の接地開閉器の場合に求められる性能は残留電荷の放電性能となります。