《機械》〈電気機器〉[H19:問3]避雷器の特性や高性能化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，避雷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。

避雷器は，雷又は回路の開閉などに起因する過電圧の波高値がある値を超えたときに，放電により過電圧を制限して電気設備の絶縁を保護し，かつ，$ \ \fbox {　（１）　} \ $を短時間のうちに遮断して，現状に自復させる機能を持つ装置である。

近年，優れた$ \ \fbox {　（２）　} \ $抵抗特性を有する$ \ \mathrm {ZnO} \ $焼結素子を積層した酸化亜鉛形・避雷器が多く用いられている。

避雷器は動作時の制限電圧をできるだけ$ \ \fbox {　（３）　} \ $し，常時の系統電圧に持続して耐えるようにすることで，避雷器の高性能化が進められる。このため酸化亜鉛形避雷器では，$ \ \mathrm {ZnO} \ $焼結素子の

　①　$ \ \fbox {　（４）　} \ $領域での課電寿命特性改善
　②　短時間過電圧耐量と開閉サージ放電耐量の向上
　③　大電流領域の制限電圧の低減

が重要となる。

また，近年では$ \ \mathrm {ZnO} \ $焼結素子の単位長当たりの動作開始電圧を高めた$ \ \fbox {　（５）　} \ $・高耐圧化の素子が開発され，素子の直列数の低減により，避雷器の小形化・簡素化が図られている。

〔問3の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　高　く　　　　　&（ロ）&　交　流　　　　　&（ハ）&　高抵抗 \\[ 5pt ] &（ニ）&　動作責務　　　　　&（ホ）&　非直線　　　　　&（ヘ）&　大容量 \\[ 5pt ] &（ト）&　低　く　　　　　&（チ）&　高速度　　　　　&（リ）&　変化無く \\[ 5pt ] &（ヌ）&　誘　導　　　　　&（ル）&　続　流　　　　　&（ヲ）&　充電電流 \\[ 5pt ] &（ワ）&　事故電流　　　　　　　　　&（カ）&　小電流　　　　　　　　　&（ヨ）&　直　線 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

避雷器の特性や高性能化に関する問題です。
後半の空欄が少し高度な内容となっていますが，選択肢を絞ることで十分正答率を上げることが可能かと思いますので，消去法で解いていくようにしましょう。

1.避雷器の電圧－電流特性
避雷器は，雷，回路の開閉などによるサージ電圧の波高値が制限電圧を超えたときに，サージ電圧を抑制して電力機器の絶縁破壊事故を防止し，さらに自動的に続流を遮断するもので，そのような特性を持つ素子が採用されます。
避雷器に扱われる炭化ケイ素$ \ \left( \mathrm {SiC}\right) \ $素子と酸化亜鉛$ \ \left( \mathrm {ZnO}\right) \ $素子の電圧－電流特性を図1に示します。
図1の通り，炭化ケイ素$ \ \left( \mathrm {SiC}\right) \ $素子単体では通常運転時でも電流が流れてしまう反面，酸化亜鉛$ \ \left( \mathrm {ZnO}\right) \ $素子の場合通常電圧時では電流が流れないため，近年では酸化亜鉛$ \ \left( \mathrm {ZnO}\right) \ $素子が多く採用されています。