《電力》〈配電〉[H23:問4] 発電設備の配電系統への連系に関する空欄穴埋問題

1 【問題】
2 【ワンポイント解説】
3 【用語の解説】
4 【解答】

【問題】

【難易度】★★☆☆☆（やや易しい）

次の文章は，発電設備を配電系統へ連系する際の留意事項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びなさい。

発電設備を系統へ連系すると，系統の短絡容量が増加する。この短絡容量が需要家遮断器の遮断容量をを上回る場合には，$ \ \fbox {　（１）　} \ $事故時に需要家遮断器が遮断不能となるおそれがあり，また，需要家の引込ケーブルなどの$ \ \fbox {　（２）　} \ $を上回る場合には，引込ケーブルなどの損傷を招くおそれがある。

このようなおそれがある場合については，発電設備設置者において短絡電流を制限する装置( $\fbox {　（３）　} \ $，高インピーダンスの昇圧用変圧器など)を設置し，短絡電流の増加を抑制する必要がある。なお，これにより対策できない場合には，異なる配電用変電所バンク系統への連系，特別高圧電線路との連系又はその他の短絡容量対策を講じる。

系統の短絡容量の計算については，原則として配電線，配電線に連系される発電設備，及び上位電圧の電線路，変圧器などのインピーダンスを基に算出するが，誘導発電機又は二重給電誘導発電機のインピーダンスは$ \ \fbox {　（４）　} \ $を使用し，同期発電機のインピーダンスについては，原則として$ \ \fbox {　（５）　} \ $を使用する。

〔問4の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　二次巻線抵抗　　　　　　　　&（ロ）&　二次漏れリアクタンス　　　　　　　　&（ハ）&　常時許容電流 \\[ 5pt ] &（ニ）&　分路リアクトル　　　&（ホ）&　需要家構内　　　&（ヘ）&　配電線内 \\[ 5pt ] &（ト）&　瞬時許容電流　　　&（チ）&　限流リアクトル　　　&（リ）&　拘束リアクタンス \\[ 5pt ] &（ヌ）&　配電用変電所構内　　　&（ル）&　界磁漏れリアクタンス　　　&（ヲ）&　同期リアクタンス \\[ 5pt ] &（ワ）&　絶縁耐力　　　&（カ）&　初期過渡リアクタンス　　　&（ヨ）&　並列コンデンサ
\end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

系統連系時の短絡容量を検討する上で必要な知識を問う問題です。
解答群の用語をよく理解していなければ解答できない問題で，電験一種らしい良問と思います。解答群の用語はいずれも重要な用語になりますので，設問と関係なくても理解しておいて下さい。

【用語の解説】

（イ）二次巻線抵抗，（ロ）二次漏れリアクタンス，（ル）界磁漏れリアクタンス
　機械科目の電動機や変圧器の問題によく出題されます。本問では関係ありません。

（ハ）常時許容電流，（ト）瞬時許容電流
　常時許容電流は通常運転時に流せる電線やケーブルの許容電流，瞬時許容電流は事故発生時等短時間であれば許容可能な電流をいいます。

（ニ）分路リアクトル，（ヨ）並列コンデンサ
　どちらも系統に並列に接続し，無効電力を調整する機器です。軽負荷時，遅れ無効電力を消費する（進み無効電力を供給する）のが分路リアクトル。重負荷時，進み無効電力を消費する（遅れ無効電力を供給する）のが並列コンデンサ（電力用コンデンサ）となります。

（チ）限流リアクトル
　短絡事故が発生した際，短絡電流を抑制するために電源に直列に接続するリアクトルをいいます。

（リ）拘束リアクタンス
　誘導機の回転子を拘束し，動かなくしたときのリアクタンスをいいます。滑りが$ \ 1 \ $のときのリアクタンスとなります。

（ヲ）同期リアクタンス，（カ）初期過渡リアクタンス
　系統が短絡した際に，同期発電機のインピーダンスは最初の数サイクルは初期過渡リアクタンス，そこから数秒まで過渡リアクタンス，その後は同期リアクタンスになります。リアクタンスの大きさは初期過渡リアクタンス＜過渡リアクタンス＜同期リアクタンス　となり，系統の短絡容量の計算としては最も厳しい値となる初期過渡リアクタンスを採用します。

（ワ）絶縁耐力
　機器毎に定められた電圧を定められた時間（法規科目の範疇）をかけ絶縁破壊せずに耐えうるかを測定する試験のことをいいます。

【解答】

(1)解答：ホ
　題意より，解答候補は（ホ）需要家構内，（ヘ）配電線内，（ヌ）配電用変電所構内，になると思います。
　需要家遮断器は下流である需要家構内の事故で動作する遮断器なので，需要家構内となります。

(2)解答：ト
　題意より，解答候補は（ハ）常時許容電流，（ト）瞬時許容電流，になると思います。
　事故時に考慮するのは瞬時許容電流です。

(3)解答：チ
　題意より，解答候補は（ニ）分路リアクトル，（チ）限流リアクトル，（ヨ）並列コンデンサ，になると思います。
　用語の解説の通り，このうち短絡電流を制限するのは限流リアクトルとなります。

(4)解答：リ
　題意より，解答候補は（イ）二次巻線抵抗，（ロ）二次漏れリアクタンス，（ル）界磁漏れリアクタンス，（リ）拘束リアクタンス，（ヲ）同期リアクタンス，（カ）初期過渡リアクタンス，になると思います。
　誘導機においては，短絡計算の際のインピーダンスは拘束リアクタンスを用います。

(5)解答：カ
　題意より，解答候補は（イ）二次巻線抵抗，（ロ）二次漏れリアクタンス，（ル）界磁漏れリアクタンス，（リ）拘束リアクタンス，（ヲ）同期リアクタンス，（カ）初期過渡リアクタンス，になると思います。
　同期機においては，短絡計算において短絡電流が最も大きくなる初期過渡リアクタンスを用います。