《電力》〈電気材料〉[H26:問4]高電圧電力機器の絶縁材料に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★★☆（やや難しい）

次の文章は，高電圧電力機器の絶縁材料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。

高電圧電力機器の絶縁材料としては，空気，\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)ガスなどの気体，絶縁油などの液体，エポキシ樹脂，高分子固体，フィルムなどの固体及び真空などがあり，それぞれの絶縁耐力は大きく異なる。

交流に対する空気の絶縁耐力(波高値，大気圧)は，一般に\( \ \fbox {　 （１） 　} \ \)程度である。\( \ \mathrm {GIS} \ \)に用いられる\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)ガス(大気圧)は，空気の約\( \ \fbox {　 （２） 　} \ \)の絶縁耐力をもっている。\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)ガスの絶縁耐力は電界依存性が高く，\( \ \fbox {　 （３） 　} \ \)が存在すると大幅に絶縁耐力が低下するため，製造・組み立て時の品質管理は重要である。

油入変圧器では，絶縁油と絶縁紙の複合絶縁となるが，電圧がほとんど油間隙にかかる。絶縁油(鉱油)の絶縁耐力(波高値)は\( \ \fbox {　 （４） 　} \ \)程度であるが，気泡，水分，微粒子が存在すると絶縁耐力が低下するので，製造・組み立て時に品質管理をする必要がある。

\( \ \mathrm {CV} \ \)ケーブルで用いられる高分子絶縁材料である架橋ポリエチレン(XLPE)の設計電界(波高値換算)は最近のものでは，\( \ 500 \ \mathrm {kV / cm} \ \)程度である。他の機器と比較すると絶縁厚さが薄いので，製造時に，絶縁体中に\( \ \fbox {　 （３） 　} \ \)や\( \ \fbox {　 （５） 　} \ \)が存在し絶縁耐力が低下しないように，きめ細かい品質管理をする必要がある。

〔問4の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　3　倍　　　　　&（ロ）&　吸着剤　　　　　&（ハ）&　60 \ \mathrm {kV / cm} \\[ 5pt ] &（ニ）&　水トリー　　　　　&（ホ）&　30 \ \mathrm {kV / cm}　　　　　&（ヘ）&　10　倍 \\[ 5pt ] &（ト）&　10 \ \mathrm {kV / cm}　　　　　&（チ）&　30　倍　　　　　&（リ）&　20　倍 \\[ 5pt ] &（ヌ）&　800 \ \mathrm {kV / cm}　　 　　　&（ル）&　200 \ \mathrm {kV / cm} 　　　　　&（ヲ）&　80 \ \mathrm {kV / cm} \\[ 5pt ] &（ワ）&　ボイド　　　　　&（カ）&　金属異物　　　　　&（ヨ）&　5　倍 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

GISに関する問題は二次試験を含め，非常に出題されやすい内容となっており，本問のような問題は数値を暗記する必要があるため，試験直前に確実に復習しておきたいところです。

【解答】

(1)解答：ホ
題意より，解答候補は（ハ）\( \ 60 \ \mathrm {kV / cm} \ \)，（ホ）\( \ 30 \ \mathrm {kV / cm} \ \)，（ト）\( \ 10 \ \mathrm {kV / cm} \ \)，（ヌ）\( \ 800 \ \mathrm {kV / cm} \ \)，（ル）\( \ 200 \ \mathrm {kV / cm} \ \)，（ヲ）\( \ 80 \ \mathrm {kV / cm} \ \)，となると思います。空気の絶縁耐力は一般的に\( \ 30 \ \mathrm {kV / cm} \ \)となっています。新油では\( \ 200 \ \mathrm {kV / cm} \ \)以上の絶縁耐力がありますが，油が劣化してくると絶縁耐力が下がってきます。解答候補が多いため，数値を把握していないと正答は難しいと思います。

(2)解答：イ
題意より，解答候補は（イ）3倍，（ヘ）10倍，（チ）30倍，（リ）20倍となると思いますが，\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)ガス(大気圧)は，空気の約3倍の絶縁耐力をもっています。

(3)解答：カ
題意より，解答候補は（ロ）吸着剤，（ニ）水トリー，（ワ）ボイド，（カ）金属異物となると思います。\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)ガスは空気に比べ絶縁耐力が高いですが，金属異物が存在すると大幅に絶縁耐力が低下します。

(4)解答：ル
題意より，解答候補は（ハ）\( \ 60 \ \mathrm {kV / cm} \ \)，（ホ）\( \ 30 \ \mathrm {kV / cm} \ \)，（ト）\( \ 10 \ \mathrm {kV / cm} \ \)，（ヌ）\( \ 800 \ \mathrm {kV / cm} \ \)，（ル）\( \ 200 \ \mathrm {kV / cm} \ \)，（ヲ）\( \ 80 \ \mathrm {kV / cm} \ \)となると思いますが，油入変圧器の絶縁耐力は\( \ 200 \ \mathrm {kV / cm} \ \)以上となります。

(5)解答：ワ
題意より，解答候補は（ロ）吸着剤，（ニ）水トリー，（ワ）ボイド，（カ）金属異物となると思います。製造時に金属異物やボイド(気泡)が混入すると絶縁耐力が低下するので，製造時の品質管理は非常に重要となります。水トリーは製造時を含めたCVケーブルの水分や異物混入によりその部分から絶縁破壊し，トリー状(樹枝状)に劣化する現象です。