《法規》〈電気施設管理〉[H27:問6] 低圧配電方式に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★☆☆(普通)

次の文章は,低圧配電方式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。

a.単相3線式は,配電用変圧器二次側中性点を接地して,そこから中性線を引き出し,両方の外側電圧線とともに3線で負荷に供給する方式である。線路電圧と1線当たりの線路抵抗が等しい場合,負荷が平衡していれば,電圧降下率と電力損失は\(\fbox {  (1)  }\)の\(\displaystyle \frac {1}{4}\)に減少し,負荷密度が特に低くない限り経済的である。しかし,負荷の不平衡などにより,大きな電圧不平衡を生じる恐れがあり,この対策として,線路の末端にバランサと呼ばれる\(\fbox {  (2)  }\)変圧器を設置する。

b.異容量三相4線式は,電灯需要と動力需要が混在する地域で一般的に用いられる方式である。我が国では,単相と三相負荷の電圧比が\(1:2\)であるため,\(\fbox {  (3)  }\)結線の三相3線式\(200 \ \mathrm {V}\)線路と,単相3線式\(100/200 \ \mathrm {V}\)線路とを組み合わせた形となっている。\(\fbox {  (3)  }\)結線を\(\fbox {  (4)  }\)結線に置き換えたものは,電圧不平衡と変圧器利用率が改善される。

c.\(\fbox {  (5)  }\)結線三相4線式は,中小容量の単相と三相負荷が混在する地域や需要家における供給に適した方式である。この方式では,単相と三相負荷の電圧比が\(\fbox {  (6)  }\)であり,対称的な系統を構成する。\(400 \ \mathrm {V}\)級レギュラーネットワークなどに適用されている。

d.上記のどの方式においても,\(\fbox {  (7)  }\)時の低圧側電圧上昇を抑制するという保安上の理由から,一般には中性点又は電路の一端子が接地されている。

〔問6の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&(イ)& \mathrm {V}   &(ロ)& \mathrm {Y}   &(ハ)& 単 巻 \\[ 5pt ] &(ニ)& 短 絡   &(ホ)& 混 触   &(ヘ)& 単相2線式 \\[ 5pt ] &(ト)& 1:\sqrt {2}   &(チ)& 三相3線式   &(リ)& 1:\sqrt {3} \\[ 5pt ] &(ヌ)& 2巻線   &(ル)& 断 線   &(ヲ)& ジグザグ \\[ 5pt ] &(ワ)& 3巻線   &(カ)& 1:1   &(ヨ)& 三相4線式 \\[ 5pt ] &(タ)& \Delta \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

低圧配電方式に関する問題です。図が与えられていれば,電験二種や三種レベルとなりますが,図が一切与えられてないので,きちんと理解している必要があります。一度ご自身で書いて見て覚えるようにして下さい。

1.低圧配電方式
①単相2線式
 電圧降下や電圧損失が大きい。図1における電力損失\(P_{\mathrm {L}}\)は,
\[
P_{\mathrm {L}}=2rI^{2}
\] となります。

②単相3線式
 線路負荷が平衡している時,中性点電流\(I_{\mathrm {n}}\)は零となります。その時,単相2線式と比較して線路電流は\(\frac {1}{2}\)となるので,線路損失は\(\frac {1}{4}\)となります。

③異容量三相4線式
 V結線で接続して,100Vと200V負荷の両方を取れます。したがって,変圧器の数を減らすことができ,低圧側の条数を減らすことができます。

④\(\mathrm {Y}\)結線三相4線式
 電動機等の動力負荷は415V,照明負荷は240Vに接続します。したがって,ビルや工場等の負荷の電力供給に適しています。

【解答】

(1)解答:ヘ
ワンポイント解説「1.低圧配電方式 ②単相3線式」の通り,単相3線式は負荷が平衡していれば,電圧降下率と電力損失は単相2線式の\(\displaystyle \frac {1}{4}\)に減少します。

(2)解答:ハ
ワンポイント解説「1.低圧配電方式 ②単相3線式 図2」の通り,電圧不平衡の対策で線路の末端にバランサと呼ばれる単相変圧器を設置する。

(3)解答:イ
ワンポイント解説「1.低圧配電方式 ③異容量三相4線式」の通り,\(\mathrm {V}\)結線となります。

(4)解答:タ
\(\mathrm {V}\)結線を\(\Delta \)結線に置き換えたものは,電圧不平衡と変圧器利用率が改善されます。

(5)解答:ロ
ワンポイント解説「1.低圧配電方式 ④\(\mathrm {Y}\)結線三相4線式」の通り,題意に沿うのは\(\mathrm {Y}\)結線となります。

(6)解答:リ
ワンポイント解説「1.低圧配電方式 ④\(\mathrm {Y}\)結線三相4線式 図4」の通り,単相と三相負荷の電圧比は\(1:\sqrt {3}\)となります。

(7)解答:ホ
変圧器においては,どの方式においても混触時に低圧側の電圧上昇を抑制するため,中性点または電路の一端子が接地されています。



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