《機械》〈電気機器〉[H24:問2]交流遮断器の種類及び構造に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★☆☆(普通)

次の文章は,交流遮断器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。

遮断器は,接触子を開極したときに極間に発生するアークを消滅させて絶縁状態に変化させることによって電流を遮断する。

遮断器は,アークを限定された領域に制限し制御するために,通常,接触子を\( \ \fbox {  (1)  } \ \)室に収納し,その内部を油,空気,\( \ \fbox {  (2)  } \ \)ガスなどで満たしているか,又は高真空にしている。

ガス遮断器の場合,遮断して電流が零値となった直後の数マイクロ秒は,極間に導電性の高い高温ガスが存在しているため,急しゅんな\( \ \fbox {  (3)  } \ \)が加わると\( \ \fbox {  (4)  } \ \)と呼ばれる微小電流がアークの存在していた空間に流れる。この電流によって空間に注入されるエネルギーがガスの熱伝導などによる冷却能力を上回らないようにして,熱的\( \ \fbox {  (5)  } \ \)が発生することがないようにしている。さらにその後も極間の絶縁耐力が\( \ \fbox {  (3)  } \ \)を常時上回ることで遮断過程が完了する。

〔問2の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&(イ)& 過渡回復電圧     &(ロ)& 再通弧     &(ハ)& 残留電流 \\[ 5pt ] &(ニ)& 遮 断     &(ホ)& 立上がり電圧     &(ヘ)& 絶縁回復電圧 \\[ 5pt ] &(ト)& 消 弧     &(チ)& 水 素      &(リ)& 冷 却 \\[ 5pt ] &(ヌ)& 六ふっ化硫黄     &(ル)& 回復電流     &(ヲ)& グロー電流 \\[ 5pt ] &(ワ)& 再着弧     &(カ)& ヘリウム     &(ヨ)& 再発弧 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

交流遮断器の構造とその仕組みに関する問題です。やや重箱の隅をつつくような問題ではありますが,遮断器に係る単語を知っていればあまり内容を知っていなくても解けてしまう問題となっています。

1.ガス遮断器の動作
ガス遮断器は下図のような内部構造で,消弧室を\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)(六ふっ化硫黄)ガスで充填し,遮断する際に発生したアークに吹き付けることで遮断させます。
交流電流では電流零点があるため,そこでアークが消弧されますが,その時の端子間電圧は通常\( \ 0 \ \mathrm {V} \ \)ではないので,端子間に過渡回復電圧と呼ばれる大きな立ち上がり電圧がかかり,これが極間の絶縁耐力の回復電圧より大きくなると再発弧と呼ばれるアークが発生します。また,1/4サイクル以上経過して再発弧する現象を再点弧といいます。


出典:プラズマ・核融合学会予備原稿 大電流遮断用ガス遮断器のCAE技術としての利用を目指した電磁流体シミュレーション技術の構築

【解答】

(1)解答:ト
題意より解答候補は,(ニ)遮断,(ト)消弧,(リ)冷却,になると思います。ワンポイント解説「1.ガス遮断器の動作」の通り,接触子は通常消弧室と呼ばれる部屋に収納されます。

(2)解答:ヌ
題意より解答候補は,(チ)水素,(ヌ)六ふっ化硫黄,(カ)ヘリウム,になると思います。ガス遮断器の消弧室は\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)(六ふっ化硫黄)ガスで満たされています。

(3)解答:イ
題意より解答候補は,(イ)過渡回復電圧,(ホ)立上がり電圧,(ヘ)絶縁回復電圧,になると思います。ワンポイント解説「1.ガス遮断器の動作」の通り,遮断器の遮断時にかかる電圧を過渡回復電圧といいます。

(4)解答:ハ
題意より解答候補は,(ハ)残留電流,(ル)回復電流,(ヲ)グロー電流,になると思います。遮断後に過渡回復電圧が加わり流れる微小電流を残留電流といいます。回復電流やグロー電流という言葉はあまり聞いたことがありません。グロー放電と呼ばれる発光現象はあると思います。

(5)解答:ヨ
題意より解答候補は,(ロ)再通弧,(ワ)再着弧,(ヨ)再発弧,になると思います。残留電流によって注入されるエネルギーがガスの熱伝導などによる冷却能力を上回り,再びアークが発生することを再発弧といいます。



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