《電力》〈送電〉[R01:問2]電力系統に発生する過電圧に関する空欄穴埋問題

Contents

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，電力系統の発生する過電圧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。

電力系統の過電圧には，雷撃により発生する雷過電圧，遮断器の開閉操作に伴い発生する開閉過電圧，一線地絡事故や$ \ \fbox {　（１）　} \ $により発生する短時間交流過電圧がある。

これらの三つの過電圧を比べると，一般的に，過電圧の電圧値の大きさの関係は$ \ \fbox {　（２）　} \ $であり，過電圧の継続時間の長さの関係は$ \ \fbox {　（３）　} \ $である。

過電圧の発生を防止又は過電圧の大きさを抑制するために，以下の対策が行われている。

・雷過電圧に対しては，避雷器や$ \ \fbox {　（４）　} \ $を設置する。

・開閉過電圧に対しては，遮断器に抵抗投入・抵抗遮断方式を採用する。

・短時間交流過電圧に対しては，$ \ \fbox {　（５）　} \ $を設置して対地充電電流を補償する。

〔問2の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　電力用コンデンサ　　　　　&（ロ）&　残留電荷　　　　　&（ハ）&　塔脚接地抵抗がより大きな鉄塔 \\[ 5pt ] &（ニ）&　架空地線　　　　　&（ホ）&　同期遮断器　　　　　&（ヘ）&　逆フラッシオーバ \\[ 5pt ] &（ト）&　分路リアクトル　　　　　&（チ）&　負荷遮断　　　　　　&（リ）&　負荷時タップ切換装置 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\] \[
\begin{eqnarray}
&（ヌ）&　雷過電圧　&＜&　開閉過電圧　&＜&　\displaystyle {短時間交流}\atop \displaystyle {過電圧} \\[ 5pt ] &（ル）&　雷過電圧　&＜&　\displaystyle {短時間交流}\atop \displaystyle {過電圧}　&＜&　開閉過電圧 \\[ 5pt ] &（ヲ）&　開閉過電圧　&＜&　雷過電圧　&＜&　\displaystyle {短時間交流}\atop \displaystyle {過電圧} \\[ 5pt ] &（ワ）&　開閉過電圧　&＜&　\displaystyle {短時間交流}\atop \displaystyle {過電圧}　&＜&　雷過電圧 \\[ 5pt ] &（カ）&　\displaystyle {短時間交流}\atop \displaystyle {過電圧}　&＜&　雷過電圧　&＜&　開閉過電圧 \\[ 5pt ] &（ヨ）&　\displaystyle {短時間交流}\atop \displaystyle {過電圧}　&＜&　開閉過電圧　&＜&　雷過電圧 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

過電圧の問題は比較的出題頻度の高い分野です。3種では雷サージや開閉サージ等といったサージ性過電圧を問う問題が圧倒的に多かったと思いますが，2種ではそれでは点数差が開かないため短時間交流過電圧の内容を扱った問題が出題されたのだと思います。

1.過電圧の種類
①雷サージ
落雷により発生する過電圧で，落雷からピークまでの時間が数$ \ \mathrm {\mu s} \ $程度で継続時間は数$ \ 10 \ \mathrm {\mu s} \ $程度となり，電圧の大きさも最も大きい過電圧となります。基本的には雷撃に対して耐えうる機器を製作することは困難であるため，架空地線を設置して送電線への直撃雷を防いだり，避雷器を使用して雷を大地へ逃がしたり等の方法がとられます。

②開閉サージ
遮断器を投入または開放する際に発生する過電圧で，遮断器投入時や開放時の位相や残留電荷によって大きさは変わりますが，発生からピークまでおよそ数$ \ 10 \ \mathrm {\mu s} \ $で継続時間は数$ \ \mathrm {ms} \ $程度となります。開閉サージは雷サージを除いた内部過電圧では最も大きい電圧の過電圧となります。開閉サージに対しては，ある程度大きさも想定可能であるため，絶縁設計を十分に耐えられるように設計する方法を取りますが，遮断器に抵抗を接続して，抵抗投入遮断方式を採用する場合もあります。

③短時間交流過電圧
一線地絡事故や負荷遮断により発生する過電圧です。負荷遮断により発生する過電圧は線路の静電容量の影響で進み電流が流れるようになり，受電端の電圧が大きくなるために発生する過電圧です。短時間交流過電圧の対策としては，十分に耐えられる絶縁設計にするのも前提としてありますが，分路リアクトルを設置して対地充電電流を補償する等の方法も取られます。