《電力》〈送電〉[R04:問3]送電線の誘導障害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，送電線の誘導障害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。

送電線と通信線が接近交差している区間が長くなると，通信線に対して$ \ \fbox {　（１）　} \ $あるいは電磁誘導などの誘導障害を及ぼすことがある。$ \ \fbox {　（１）　} \ $は送電線と通信線の$ \ \fbox {　（２）　} \ $によって定まるため，送電線の$ \ \fbox {　（３）　} \ $が不十分のときは常時においても通信線に$ \ \fbox {　（１）　} \ $電圧が生じ通信障害となる。

電磁誘導は，送電線に過大な$ \ \fbox {　（４）　} \ $故障電流が流れたときに，通信線に大きな電磁誘導電圧を生じ，通信線の作業員への危害や通信機器を破壊する障害を与える恐れがある。

$ \ \fbox {　（１）　} \ $を低減するための対策としては，送電線地上高の増加や，遮へい設備の施設，$ \ 2 \ $回線垂直配列の送電線では$ \ \fbox {　（５）　} \ $の採用が行われる。

〔問3の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　ねん架　　　　　&（ロ）&　地絡　　　　　&（ハ）&　電流の大きさ \\[ 5pt ] &（ニ）&　短絡　　　　　&（ホ）&　欠相　　　　　&（ヘ）&　同相配列 \\[ 5pt ] &（ト）&　コロナ雑音　　　　　　　&（チ）&　相互の位置　　　　　　　&（リ）&　中性点接地 \\[ 5pt ] &（ヌ）&　絶縁方式　　　　　&（ル）&　混触　　　　　&（ヲ）&　高調波対策 \\[ 5pt ] &（ワ）&　逆相配列　　　　　&（カ）&　埋設地線　　　　　&（ヨ）&　静電誘導 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

送電線の誘導障害に関する問題です。
$ \ 2 \ $種や$ \ 3 \ $種の参考書でもよく取り上げられている内容で，二次試験にも出題される可能性がある非常に重要な内容です。
$ \ 1 \ $種の受験生ですと，かなりの受験生が高得点と取ってくることが予想されますので，必ず試験までにメカニズムと対策は理解しておきましょう。

1.静電誘導障害
送電線と通信線間の相互静電容量と通信線と大地間の対地静電容量により，送電線の電圧が分圧されるため発生します。
定量的には，図1の示すように各部電圧と静電容量を定めると，送電線から通信線へ流れる電流の合計は，通信線から大地へ流れる電流と等しいので，
\[
\begin{eqnarray}
\mathrm {j}\omega C_{\mathrm {a}} \left( {\dot E}_{\mathrm {a}}-{\dot E}_{0}\right) +\mathrm {j}\omega C_{\mathrm {b}} \left( {\dot E}_{\mathrm {b}}-{\dot E}_{0}\right) +\mathrm {j}\omega C_{\mathrm {c}} \left( {\dot E}_{\mathrm {c}}-{\dot E}_{0}\right) &=&\mathrm {j}\omega C_{0}{\dot E}_{0} \\[ 5pt ] C_{\mathrm {a}}{\dot E}_{\mathrm {a}}- C_{\mathrm {a}}{\dot E}_{0}+C_{\mathrm {b}}{\dot E}_{\mathrm {b}} -C_{\mathrm {b}}{\dot E}_{0}+C_{\mathrm {c}} {\dot E}_{\mathrm {c}}-C_{\mathrm {c}} {\dot E}_{0} &=& C_{0}{\dot E}_{0} \\[ 5pt ] \left( C_{\mathrm {a}}+C_{\mathrm {b}}+C_{\mathrm {c}}+C_{0}\right) {\dot E}_{0}&=&C_{\mathrm {a}}{\dot E}_{\mathrm {a}}+C_{\mathrm {b}}{\dot E}_{\mathrm {b}}+C_{\mathrm {c}} {\dot E}_{\mathrm {c}} \\[ 5pt ] {\dot E}_{0}&=&\frac {C_{\mathrm {a}} {\dot E}_{\mathrm {a}}+C_{\mathrm {b}} {\dot E}_{\mathrm {b}}+C_{\mathrm {c}} {\dot E}_{\mathrm {c}}}{C_{\mathrm {a}}+C_{\mathrm {b}}+C_{\mathrm {c}}+C_{0}} \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\] となります。ここで，三相平衡でよくねん架された送電線であれば，静電容量は等しくなり，$ \ {\dot E}_{0}≒0 \ $となります。

2.電磁誘導障害
送電線と通信線との相互インダクタンスと送電線に流れる各電流の電磁誘導により誘導電圧が発生します。
定量的には，図2のように各電流と相互インダクタンス$ \ M \ $と並行区間長$ \ L \ $を定めると，通信線に発生する電圧$ \ {\dot V}_{0} \ $は，
\[
\begin{eqnarray}
{\dot V}_{0}&=&\mathrm {j}\omega ML {\dot I}_{\mathrm {a}}+\mathrm {j}\omega ML {\dot I}_{\mathrm {b}}+\mathrm {j}\omega ML {\dot I}_{\mathrm {c}} \\[ 5pt ] &=&\mathrm {j}\omega ML \left( {\dot I}_{\mathrm {a}}+{\dot I}_{\mathrm {b}}+{\dot I}_{\mathrm {c}} \right)
\end{eqnarray}
\] となります。通常運転時，三相平衡であれば$ \ {\dot I}_{\mathrm {a}}+{\dot I}_{\mathrm {b}}+{\dot I}_{\mathrm {c}} ≒0 \ $であるので，$ \ {\dot V}_{0}≒0 \ $となります。

3.誘導障害への対策
静電誘導障害及び電磁誘導障害に共通する対策としては以下の方法があります。
　・送電線をねん架する。
　・送電線と通信線の離隔距離を大きくする。
　・送電線と通信線の間に遮へい線を設置する。
　・通信線に遮へい層のあるケーブルを採用する。
　・通信線に光ファイバケーブルを採用する。
　・$ \ 2 \ $回線垂直配列の送電線においては逆相配列にする。
また，電磁誘導障害は電流に起因する障害なので，事故による三相不平衡の電流に対する対策として，以下の方法も有効となります。
　・中性点抵抗接地方式の抵抗値を大きくする。
　・中性点接地方式に消弧リアクトル接地方式を採用する。
　・送電系統の保護継電方式に高速遮断方式を採用する。

【解答】

(1)解答：ヨ
題意より解答候補は，（ト）コロナ雑音，（ル）混触，（ヨ）静電誘導，等になると思います。
ワンポイント解説「1.静電誘導障害」の通り，通信線に対する誘導障害は静電誘導障害と電磁誘導障害があります。

(2)解答：チ
題意より解答候補は，（ハ）電流の大きさ，（チ）相互の位置，（リ）中性点接地，（ヌ）絶縁方式，（ヲ）高調波対策，等になると思います。
ワンポイント解説「1.静電誘導障害」の通り，静電誘導障害は，送電線と通信線間の相互静電容量と通信線と大地間の対地静電容量及び電圧によって決まるため，最も適当なのは相互静電容量に影響のある相互の位置となります。

(3)解答：イ
題意より解答候補は，（イ）ねん架，（ヲ）高調波対策，等になると思います。
ワンポイント解説「3.誘導障害への対策」の通り，送電線のねん架が不十分であると，静電誘導障害が生じやすくなります。

(4)解答：ロ
題意より解答候補は，（ロ）地絡，（ニ）短絡，（ホ）欠相，等になると思います。
ワンポイント解説「2.電磁誘導障害」の通り，送電線に過大な地絡故障電流が流れ三相不平衡となると電磁誘導障害を起こすことになります。

(5)解答：ワ
題意より解答候補は，（ヘ）同相配列，（リ）中性点接地，（ワ）逆相配列，（カ）埋設地線，等になると思います。
ワンポイント解説「3.誘導障害への対策」の通り，$ \ 2 \ $回線垂直配列の送電線に有効なのは逆相配列となります。逆相配列の例を図3に示します。