《電力・管理》〈送電〉[R05:問2]多導体送電線の利点とその理由に関する論説問題

【問題】

【難易度】★★☆☆☆（やや易しい）

超高圧送電線に多く用いられる多導体送電線には，単導体送電線に比べて種々の利点がある。単導体送電線と合計断面積が等しい多導体送電線について，この多導体送電線の利点とその理由を，それぞれの項目について\( \ 50 \ \)字程度以内で述べよ。

　(1)　電流容量

　(2)　固有送電容量

　(3)　コロナ放電

　(4)　系統安定性

【ワンポイント解説】

多導体方式の特徴に関する問題です。
電験ではあまり触れられませんが，多導体方式には多くの利点がある一方，スペーサを取り付ける必要がある，風圧や氷雪荷重が増加し鉄塔部材が大きくなる，結果全体として建設費が増加する等の欠点もあります。ただ単に特徴を丸暗記するのではなく，多導体方式の構造をイメージするようにして理解するように努めて下さい。

1.多導体方式の特徴
\( \ 1 \ \)相に複数の電線を用いて構成される方式です。図1に示すように，電線同士にはスペーサを適度な間隔に配置し，以下のような特徴があります。

①電線表面の電位の傾きが小さくなり，コロナ開始電圧が高くなります。その結果，コロナ放電（電線表面での放電現象）が発生しにくくなり，コロナ損失，可聴雑音が抑制できます。

②インダクタンスが減少し，静電容量が増加するため，送電容量が増加し，系統安定度の向上につながります。

③同一断面積の単導体と比較すると表皮効果（導体内の電流分布が外側に集中する現象）が小さくなります。

④風速\( \ 10 \ \mathrm {m / s} \ \)以上の風が吹いた際に，スペーサ間で振動するサブスパン振動が発生する可能性があります。

【解答】

(1)電流容量
(ポイント)
・ワンポイント解説「1.多導体方式の特徴」の通りです。多導体方式の方が表面積が大きいので放熱性もよくなります。

(試験センター解答例)
表皮効果が小さくなり，また放熱が良くなるので，熱的許容電流容量が増加する。

(2)固有送電容量
(ポイント)
・ワンポイント解説「1.多導体方式の特徴」の通りです。
・送電線の送電電力\( \ P \ \mathrm {[W]} \ \)は送電端電圧を\( \ V_{\mathrm {s}} \ \mathrm {[V]} \ \)，受電端電圧を\( \ V_{\mathrm {r}} \ \mathrm {[V]} \ \)，送電端電圧と受電端電圧の相差角を\( \ \delta \ \mathrm {[rad]} \ \)，リアクタンスを\( \ X \ \mathrm {[\Omega ]} \ \)，線路抵抗を無視できるとすると，\( \ \displaystyle P=\frac {V_{\mathrm {s}}V_{\mathrm {r}}}{X}\sin \delta \ \)となります。

(試験センター解答例)
送電線インダクタンスが減少し，また静電容量が増加するため，固有送電容量が増加する。

(3)コロナ放電
(ポイント)
・ワンポイント解説「1.多導体方式の特徴」の通りです。
・電線の表面から生じる電界が空気の絶縁耐力を超えたとき，コロナ放電が発生します。

(試験センター解答例)
導体表面の電位傾度を減少できるので，コロナ開始電圧が高くなり，コロナ損失，雑音障害を防止できる。

(4)系統安定性
(ポイント)
・ワンポイント解説「1.多導体方式の特徴」の通りです。
・定態安定度に関連する同期化力は\( \ \displaystyle \frac {\mathrm {d}P}{\mathrm {d}\delta }=\frac {V_{\mathrm {s}}V_{\mathrm {r}}}{X}\cos \delta \ \)で表され，インダクタンスが小さいほど，安定度は向上することになります。

(試験センター解答例)
送電線インダクタンスが小さくなるので，同期安定度が向上する。