《電力》〈送電〉[H21:問7]通信線路の電磁誘導障害とその防止対策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，通信線路の電磁誘導障害と，その防止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。

送電線に隣接する通信線路への電磁誘導による異常時誘導電圧は，送電線に$ \ \fbox {　（１）　} \ $事故が発生した場合に事故電流が$ \ \fbox {　（２）　} \ $電流となって流れることにより誘起される。

誘導電圧低減対策のうち，送電線の対策としては，架空地線の低抵抗化や条数を増やす方法などが実施されている。また，通信ケーブルの対策としては，通信線ルート変更による$ \ \fbox {　（３）　} \ $の確保，$ \ \fbox {　（４）　} \ $効果の高いケーブルへの張替え，$ \ \fbox {　（５）　} \ $の設置による誘導電圧の低減などが実施されている。

〔問7の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　絶　縁　　　　　&（ロ）&　臨　界　　　　　&（ハ）&　損　壊 \\[ 5pt ] &（ニ）&　避雷器　　　　　&（ホ）&　遮へい　　　　　&（ヘ）&　ライントラップ \\[ 5pt ] &（ト）&　放　電　　　　　&（チ）&　離　隔　　　　　&（リ）&　3 \ 線短絡 \\[ 5pt ] &（ヌ）&　1 \ 線地絡　　　　　　　　&（ル）&　雑　音　　　　　&（ヲ）&　大地帰路 \\[ 5pt ] &（ワ）&　高調波　　　　　&（カ）&　コンデンサ　　　　　　　　&（ヨ）&　インピーダンス \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

電磁誘導障害とその対策に関する問題です。
$ \ 3 \ $種の頃からかなりの頻度で出題されてきた内容なので，多くの受験生が理解して高得点を得た問題かと思います。
誘導障害には電磁誘導障害の他に静電誘導障害もありますので，合わせて覚えておいて下さい。

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。
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：ヌ
題意より解答候補は，（ハ）損壊，（リ）$ \ 3 \ $線短絡，（ヌ）$ \ 1 \ $線地絡，等になると思います。
ワンポイント解説「2.電磁誘導障害」の通り，電磁誘導障害は三相不平衡時に発生する障害なので，$ \ 1 \ $線地絡時に発生する現象です。

(2)解答：ヲ
題意より解答候補は，（ト）放電，（ヲ）大地帰路，（ワ）高調波，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，電磁誘導障害は$ \ 1 \ $線地絡電流が大地帰路電流となって流れることにより誘起されます。したがって，中性点接地方式の直接接地方式は電磁誘導障害が発生しやすくなります。

(3)解答：チ
題意より解答候補は，（イ）絶縁，（チ）離隔，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，通信線ルート変更により離隔距離を確保することは電磁誘導障害の対策として有効です。

(4)解答：ホ
題意より解答候補は，（イ）絶縁，（ホ）遮へい，（ト）放電，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，遮へい効果の高いケーブルへの張替えは電磁誘導障害の対策として有効です。

(5)解答：ニ
題意より解答候補は，（ニ）避雷器，（ヘ）ライントラップ，（カ）コンデンサ，（ヨ）インピーダンス，等になると思います。
このうち誘導電圧の低減を図れるのは避雷器の設置となります。