【問題】
【難易度】★★☆☆☆（やや易しい）
次の文章は，電力系統の異常電圧対策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。
電力系統に発生する異常電圧に対して，電力設備では様々な対策がとられている。
架空送電線においては，\( \ \fbox { （１） } \ \)の軽減策として，架空地線を設置して遮へいしたり，逆フラッシオーバを防止するために接地抵抗を\( \ \fbox { （２） } \ \)する対策がとられる。
発変電所内においては，異常電圧を抑制するために避雷器を設置している。避雷器は，大きな異常電圧が加わった際に\( \ \fbox { （３） } \ \)に電流を流して過電圧を抑制して発変電所内の機器を保護する保護機能，及び過電圧を除いた後は電流を抑制して元の状態に復帰する\( \ \fbox { （４） } \ \)機能を有している。この過電圧が発生したときに避雷器に流れる電流を放電電流，過電圧が去った後に避雷器に流れる交流電流を\( \ \fbox { （５） } \ \)，放電電流が流れているときに避雷器端子間に発生する電圧を\( \ \fbox { （６） } \ \)，過電圧に対して避雷器端子に生じる電圧の\( \ \fbox { （７） } \ \)を保護レベルと呼ぶ。
変圧器などの被保護機器は，サージに対して\( \ \fbox { （８） } \ \)として作用するため，\( \ \fbox { （９） } \ \)により高い電圧が発生するおそれがある。避雷器により異常電圧を抑制するためには，避雷器と被保護機器の配置について十分注意する必要がある。
有効接地系統では，一線地絡事故時の健全相の電位上昇が非有効接地系統に比べて低く，これに合わせて変圧器等の絶縁レベルを下げることを特に\( \ \fbox { （１０） } \ \)と呼ぶ。この場合，避雷器の定格電圧も低くできる。
〔問5の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）& 開閉過電圧 &（ロ）& 静電容量 &（ハ）& 残留電圧 \\[ 5pt ]
&（ニ）& 続流 &（ホ）& 漏れ電流 &（ヘ）& 大きく \\[ 5pt ]
&（ト）& 直列共振 &（チ）& 絶縁協調 &（リ）& 自復 \\[ 5pt ]
&（ヌ）& 制限電圧 &（ル）& 再閉路 &（ヲ）& 故障点 \\[ 5pt ]
&（ワ）& 小さく &（カ）& 低減絶縁 &（ヨ）& 雷過電圧 \\[ 5pt ]
&（タ）& 最大値 &（レ）& 大地 &（ソ）& インダクタンス \\[ 5pt ]
&（ツ）& 絶縁破壊 &（ネ）& 最小値 && \\[ 5pt ]
\end{eqnarray}
\]
【ワンポイント解説】
電力系統に発生する雷過電圧をはじめとした過電圧及びその対策に関する出題です。
後半の(8)からは\( \ 1 \ \)種らしい内容ですが，選択肢が絞りやすいのでぜひ得点できるようにしましょう。
電力科目の定番中の定番の問題なので，非常に多くの受験生が高得点を取得できたのではないかと思います。
1.架空地線
＜架空地線の役割＞
架空地線は電線の上部、主に鉄塔の一番上に設ける裸電線で，以下のような役割があります。
①送電線への直撃雷を防止する。
②誘導雷（雷雲の電荷により反対の電荷が電線に現れ，落雷により雷雲の電荷がなくなるために電線で大きな電荷の移動が起こる現象）を軽減する。
③通信線への電磁誘導障害を軽減する。
＜架空地線落雷時の対策＞
架空地線や鉄塔に落雷した際の逆フラッシオーバに対する対策として，以下のような対策が取られます。
①埋設地線で鉄塔と大地の接地抵抗を小さくする。
②アークホーンでがいしの損傷を防止する。（逆フラッシオーバ自体の対策ではありません。）
③2回線送電線におけるがいしの連結個数に差をつけて，両回線同時事故を防ぐ。
2.避雷器の電圧―電流特性
避雷器は系統に過電圧が発生した際に，機器を保護するために，電圧上昇を抑制して大地に放電する保護機能と異常電圧がなくなった後も交流電流が流れようとする続流を遮断する自復機能を有します。
避雷器に扱われる炭化ケイ素(\(\mathrm {SiC}\))素子と酸化亜鉛(\(\mathrm {ZnO}\))素子の電圧―電流特性を図2に示します。
図2の通り，炭化ケイ素(\(\mathrm {SiC}\))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(\(\mathrm {ZnO}\))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(\(\mathrm {ZnO}\))素子が多く採用されています。
3.避雷器の種類
図3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(\(\mathrm {SiC}\))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(\(\mathrm {ZnO}\))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(\(\mathrm {ZnO}\))素子の劣化時でも絶縁を確保する理由で同じ酸化亜鉛(\(\mathrm {ZnO}\))素子でもギャップ付きの避雷器を主に採用します。
【解答】
(1)解答：ヨ
題意より解答候補は，（イ）開閉過電圧，（ハ）残留電圧，（ヌ）制限電圧，（ヨ）雷過電圧，等になると思います。
ワンポイント解説「1.架空地線」の通り，架空地線を設置して遮へいするのは雷過電圧となります。
(2)解答：ワ
題意より解答候補は，（ヘ）大きく，（ワ）小さく，になると思います。
ワンポイント解説「1.架空地線」の通り，埋設地線の接地抵抗は小さくして大地に逃がし，送電線への逆フラッシオーバを防止します。
(3)解答：レ
題意より解答候補は，（ヲ）故障点，（レ）大地，等になると思います。
ワンポイント解説「2.避雷器の電圧―電流特性」及び「3.避雷器の種類」の通り，避雷器は雷をはじめとする大きな異常電圧が加わった際に大地に電流を流して過電圧を抑制します。
(4)解答：リ
題意より解答候補は，（ト）直列共振，（チ）絶縁協調，（リ）自復，等になると思います。
ワンポイント解説「2.避雷器の電圧―電流特性」の通り，過電圧を取り除いた後，系統を元の状態に復帰させる機能を自復機能と呼びます。
(5)解答：ニ
題意より解答候補は，（ニ）続流，（ホ）漏れ電流，等になると思います。
ワンポイント解説「2.避雷器の電圧―電流特性」の通り，過電圧が去った後に避雷器に流れる電流を続流といいます。
(6)解答：ヌ
題意より解答候補は，（イ）開閉過電圧，（ハ）残留電圧，（ヌ）制限電圧，（ヨ）雷過電圧，等になると思います。
ワンポイント解説「2.避雷器の電圧―電流特性」の通り，放電電流が流れているとき，避雷器の端子間に発生する電圧を制限電圧といいます。避雷器により電圧は制限電圧以上に上昇しないため，機器の絶縁は制限電圧以上として設計するのが一般的です。
(7)解答：タ
題意より解答候補は，（タ）最大値，（ネ）最小値，になると思います。
過電圧に対して避雷器端子に生じる電圧の最大値を保護レベルと呼びます。
(8)解答：ロ
題意より解答候補は，（ロ）静電容量，（ソ）インダクタンス，等になると思います。
変圧器の等価回路は分布定数回路のようにインダクタンスと静電容量で描くことができます。電圧急変時はインダクタンスが非常に大きな値となるため，静電容量として作用するようになります。
(9)解答：ト
題意より解答候補は，（ト）直列共振，（ツ）絶縁破壊，等になると思います。
変圧器等の被保護機器が静電容量として作用することで，直列共振によりインピーダンスが小さくなり高い電圧が発生する恐れがあります。
(10)解答：カ
題意より解答候補は，（チ）絶縁協調，（カ）低減絶縁，等になると思います。
有効接地系統において，一線地絡事故時の健全相の電位上昇が非有効接地系統に比べて低いため，これに合わせて変圧器等の絶縁レベルを下げることを低減絶縁といいます。
愛知県出身 愛称たけちゃん