《電力》〈配電〉[R07:問7]単相3線式配電方式の特徴と負荷不平衡時の注意点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】★☆☆☆☆（易しい）

次の文章は，低圧配電系統の単相$ \ 3 \ $線式供給方式に関する記述である。文中の$ \ \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。

低圧配電系統に用いられている単相$ \ 3 \ $線式供給方式の特長は，下記である。

①　一つの系統から単相の$ \ 100 \ \mathrm {V} \ $，$ \ 200 \ \mathrm {V} \ $どちらの機器にも使える。

②　単相$ \ 2 \ $線式に比べて，経済性が高い。単相$ \ 3 \ $線式の負荷が平衡している条件のもとで，

　・負荷容量及び電線の太さ・長さが同じ場合，単相$ \ 2 \ $線式に比べて電圧線の電流は$ \ \fbox {　（１）　} \ $になる。

　・負荷容量，電線の長さ及び電力損失が同じ場合，単相$ \ 2 \ $線式に比べて所要銅量は$ \ \fbox {　（２）　} \ $になる。

③　$ \ 200 \ \mathrm {V} \ $回路の安全性が高い。

　・中性線が接地されているので，$ \ 200 \ \mathrm {V} \ $回路の対地電位は$ \ \fbox {　（３）　} \ \mathrm {V} \ $であり，安全性が高い。

一方，中性線の断線などによって，電源側中性点と負荷側の中性線との導通が不完全になると，$ \ 100 \ \mathrm {V} \ $回路の電圧は負荷の$ \ \fbox {　（４）　} \ $の絶対値に比例して配分される。その際，二つの$ \ 100 \ \mathrm {V} \ $回路の負荷に不平衡があると，一方の$ \ 100 \ \mathrm {V} \ $回路に$ \ \fbox {　（５）　} \ $を生じ，その回路の機器類を損傷・焼損するなどの障害を起こすおそれがある。

〔問7の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　\frac {1}{8}　　　　　&（ロ）&　\frac {1}{3}　　　　　&（ハ）&　\frac {1}{4} \\[ 5pt ] &（ニ）&　過電圧　　　　　&（ホ）&　\frac {1}{2}　　　　　&（ヘ）&　高調波電圧 \\[ 5pt ] &（ト）&　逆相電圧　　　　　&（チ）&　\frac {1}{16}　　　　　&（リ）&　\frac {3}{8} \\[ 5pt ] &（ヌ）&　アドミタンス　　　　　　　&（ル）&　電力量　　　　　&（ヲ）&　100 \\[ 5pt ] &（ワ）&　\frac {100}{\sqrt {3}}　　　　&（カ）&　インピーダンス　　　　　　　&（ヨ）&　100\sqrt {3} \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

単相$ \ 3 \ $線式供給方式に関する問題です。
$ \ 3 \ $種でも何度か出題されたことがある内容なので，受験生の正答率も非常に高かった問題であると思います。
単相$ \ 2 \ $線式と比較した線路電流や電圧降下，電力損失，電線重量等は導出できると理想ですが，試験時の焦りを考慮すると覚えておいても良いかもしれません。

1.単相$ \ 3 \ $線式配電方式
単相$ \ 3 \ $線式配電方式は図1のような回路で低圧の需要家に配電する方式で以下のような特徴があります。
・$ \ 100 \ \mathrm {[V]} \ $負荷と$ \ 200 \ \mathrm {[V]} \ $負荷の双方に供給可能
・線路負荷が平衡している時，中性点電流$ \ I_{\mathrm {n}} \ $は零となる
・線路負荷が平衡しており，線間電圧，負荷容量が等しい場合，単相$ \ 2 \ $線式に比べ線路電流は$ \ \displaystyle \frac {1}{2} \ $となるので，電圧降下や線路損失は$ \ \displaystyle \frac {1}{4} \ $となる
・同じ電力を供給したときの線路損失が等しい場合，単相$ \ 2 \ $線式に比べ導体の断面積が$ \ \displaystyle \frac {1}{4} \ $となるため，$ \ 3 \ $線であることを考慮すると，電線重量は$ \ \displaystyle \frac {1}{4}\times \frac {3}{2}=\frac {3}{8} \ $となる

【解答】

(1)解答：ホ
題意より解答候補は，（イ）$ \ \displaystyle \frac {1}{8} \ $，（ロ）$ \ \displaystyle \frac {1}{3} \ $，（ハ）$ \ \displaystyle \frac {1}{4} \ $，（ホ）$ \ \displaystyle \frac {1}{2} \ $，（チ）$ \ \displaystyle \frac {1}{16} \ $，（リ）$ \ \displaystyle \frac {3}{8} \ $，になると思います。
ワンポイント解説「1.単相$ \ 3 \ $線式配電方式」の通り，単相$ \ 3 \ $線式供給方式は，負荷容量及び電線の太さ・長さが同じ場合，単相$ \ 2 \ $線式に比べて電圧線の電流は$ \ \displaystyle \frac {1}{2}\ $となります。

(2)解答：リ
題意より解答候補は，（イ）$ \ \displaystyle \frac {1}{8} \ $，（ロ）$ \ \displaystyle \frac {1}{3} \ $，（ハ）$ \ \displaystyle \frac {1}{4} \ $，（ホ）$ \ \displaystyle \frac {1}{2} \ $，（チ）$ \ \displaystyle \frac {1}{16} \ $，（リ）$ \ \displaystyle \frac {3}{8} \ $，になると思います。
ワンポイント解説「1.単相$ \ 3 \ $線式配電方式」の通り，単相$ \ 3 \ $線式供給方式は，負荷容量，電線の長さ及び電力損失が同じ場合，単相$ \ 2 \ $線式に比べて所要銅量は$ \ \displaystyle \frac {3}{8} \ $になります。

(3)解答：ヲ
題意より解答候補は，（ヲ）$ \ 100 \ $，（ワ）$ \ \displaystyle \frac {100}{\sqrt {3}} \ $，（ヨ）$ \ 100\sqrt {3} \ $，になると思います。
ワンポイント解説「1.単相$ \ 3 \ $線式配電方式」の通り，単相$ \ 3 \ $線式供給方式は中性線が接地されているので，$ \ 200 \ \mathrm {V} \ $回路の対地電位は正負とも$ \ 100 \ \mathrm {V} \ $となります。

(4)解答：カ
題意より解答候補は，（ヌ）アドミタンス，（ル）電力量，（カ）インピーダンス，になると思います。
理論で学習する分圧の法則の通り，中性線が断線した場合，$ \ 100 \ \mathrm {V} \ $回路の電圧は負荷のインピーダンスの絶対値に比例して配分されます。

(5)解答：ニ
題意より解答候補は，（ニ）過電圧，（ヘ）高調波電圧，（ト）逆相電圧，になると思います。
$ \ 100 \ \mathrm {V} \ $回路の負荷に不平衡があると，インピーダンスが大きい方（軽負荷側）の$ \ 100 \ \mathrm {V} \ $回路に過電圧を生じ，その回路の機器類を損傷・焼損するなどの障害を起こすおそれがあります。