《電力》〈配電〉[H21:問13]配電設備や屋内設備における保護装置の特徴に関する論説問題

Contents

1 【問題】
2 【ワンポイント解説】
3 【解答】

【問題】

【難易度】★★★☆☆（普通）

次の\( \ \mathrm {a} \ \)～\( \ \mathrm {d} \ \)は配電設備や屋内設備における特徴に関する記述で，誤っているものが二つある。それらの組み合わせは次のうちどれか。

\( \ \mathrm {a} \ \)．配電用変電所において，過電流及び地絡保護のために設置されているのは，継電器，遮断器及び断路器である。

\( \ \mathrm {b} \ \)．高圧配電線は大部分，中性点が非接地方式の放射状系統が多い。そのため経済的で簡便な保護方式が適用できる。

\( \ \mathrm {c} \ \)．架空低圧引込線には引込用ビニル絶縁電線（\( \ \mathrm {DV} \ \)電線）が用いられ，地絡保護を主目的にヒューズが取り付けてある。

\( \ \mathrm {d} \ \)．低圧受電設備の地絡保護装置として，電路の零相電流を検出し遮断する漏電遮断器が一般的に取り付けられている。

　(1)　\( \ \mathrm {a} \ \)と\( \ \mathrm {b} \ \)　　(2)　\( \ \mathrm {a} \ \)と\( \ \mathrm {c} \ \)　　(3)　\( \ \mathrm {b} \ \)と\( \ \mathrm {c} \ \)　　(4)　\( \ \mathrm {b} \ \)と\( \ \mathrm {d} \ \)　　(5)　\( \ \mathrm {c} \ \)と\( \ \mathrm {d} \ \)

【ワンポイント解説】

配電設備や屋内設備の保護設備に関する問題です。
誤りの記述が二つある電験では珍しい出題パターンです。いずれの誤りも一部が誤りの文章となっていますので，一言一句逃さないように読解して下さい。

1.高圧配電線路における配電方式
高圧配電方式には主に樹枝状（放射状）方式とループ（環状）方式が採用されています。

①樹枝状（放射状）方式
図1のように幹線と幹線から分岐する分岐線で構成される方式で，以下のような特徴があります。
・建設費が安価で保護方式も簡単である
・需要増への対応が容易である
・事故時の停電範囲が広くなり，供給信頼度は低い
・電圧降下や電力損失が大きくなりやすい

②ループ（環状）方式
図2のように結合開閉器を設置してループ状に線路を構成する方式で，以下のような特徴があります。
・事故が発生した際にも結合開閉器を投入することで，送電を継続することができるため，供給信頼度が高い
・常時閉路方式では電流分布が適正化し，電圧降下，電力損失を小さくできる
・結合変圧器を設置して線路を構成するため，建設費が高い

2.架空配電線路の構成
架空配電線路は，高圧配電線，低圧配電線等の電線と柱上変圧器や開閉器等の機器，それを支える支持物等で構成されています。

①高圧配電線，低圧配電線，引込線
高圧配電線は配電用変電所から\( \ 6.6 \ \mathrm {kV} \ \)で送る電線，低圧配電線は高圧配電線から柱上変圧器で\( \ 100／200 \ \mathrm {V} \ \)に降圧された電圧で送電する電線，引込線は高圧配電線もしくは低圧配電線から需要家へ引込むための線です。
いずれも裸電線の周りに絶縁被覆をした絶縁電線を使用し，高圧配電線には屋外用架橋ポリエチレン絶縁電線（\( \ \mathrm {OC} \ \)線），低圧配電線には屋外用ビニル絶縁電線（\( \ \mathrm {OW} \ \)線），低圧の引込線には引込用ビニル絶縁電線（\( \ \mathrm {DV} \ \)線）が使用されます。

②柱上変圧器
高圧配電線の\( \ 6.6 \ \mathrm {kV} \ \)の電圧を低圧配電線の\( \ 100／200 \ \mathrm {V} \ \)に降圧する変圧器で柱上に設置されています。単相変圧器\( \ 2 \ \)台を異容量\( \ \mathrm {V} \ \)結線して使用されます。

③柱上開閉器
負荷電流を遮断できる開閉器で，作業時等に操作します。主に気中開閉器（\( \ \mathrm {PAS} \ \)）が用いられ，一部に真空開閉器（\( \ \mathrm {VCS} \ \)）やガス開閉器（\( \ \mathrm {PGS} \ \)）が使用されます。また，手動式と自動式があります。油開閉器は電気設備技術基準で使用禁止されているため，使用されません。

④高圧カットアウト
柱上変圧器の一次側に設置されるヒューズを内蔵した開閉器で，負荷電流までは開閉により，事故電流発生時はヒューズ溶断により開放します。形状は箱形が一般的ですが，円筒形もあります。

⑤避雷器
柱上変圧器や柱上開閉器付近に設置し，落雷時の過電圧から電気機器を保護します。

⑥支持物（電柱）
架空配電線路の支持物は街中で見かける通り，強度やコストの観点から鉄筋コンクリート柱が採用されています。

⑦ケッチヒューズ
引込線の電柱側取付点に設けられる，ケッチホルダーと呼ばれる箱の中に内蔵したヒューズです。需要家での事故の際に溶断して切り離します。

出典：小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

3.遮断器，開閉器，断路器
断路器，開閉器，遮断器はいずれも開閉設備ですが，用途が異なるためそれぞれの遮断できる電流値が異なります。
電験では細かな構造等は出題されませんが，その違いを理解しておくようにしましょう。
①遮断器
電路の開閉を行う装置の中で，最も大きな電流を開閉できる装置です。
通常運転時の電流のみでなく，短絡・地絡事故時に発生する故障電流を遮断して，事故箇所を切り離す役割があります。
電路開閉時にアークが発生するため，アークを消弧する機能を有し，その方法により，ガス遮断器，真空遮断器，空気遮断器，油遮断器，磁気遮断器等があります。
現在は\( \ \mathrm {SF_{6}} \ \)ガスをアークに吹き付け消弧するガス遮断器と真空バルブ内でアークを拡散させて消弧する真空遮断器が主流であり，電験でも出題が多いのはガス遮断器と真空遮断器に関する内容です。

②開閉器
通常運転時の負荷電流は遮断することは可能ですが，事故時の故障電流は遮断することができない開閉装置です。
発変電所等の特別高圧ではなく，配電線路での開閉に使用されることが多い設備です。
気中開閉器\( \ \left( \mathrm {PAS} \right) \ \)や真空開閉器\( \ \left( \mathrm {VCS} \right) \ \)，ガス開閉器\( \ \left( \mathrm {PGS} \right) \ \)等があります
電験では配電の内容である，高圧カットアウトや区分開閉器に関する問題が出題されることが多いです。

③断路器
通電時には開閉できず，電流が流れていないときに開閉可能な開閉装置です。ただし，変圧器の励磁電流等の小さな電流は開閉することが可能です。
電路の保守作業を行う際等に作業箇所を切り離すために開閉することが多いです。
遮断器とセットで使用されることが多く，送電停止時には遮断器を開放してから断路器を開放し，送電開始時には断路器を投入してから遮断器を投入します。

4.漏電遮断器
名称の通り漏電を検知して火災や事故発生を防止するための遮断器です。図3に示すような回路で構成され，地絡事故を検出し開放します。
通常運転時は負荷への行きの電流と戻りの電流の大きさが等しく，零相変流器での二次側電圧は誘起されませんが，地絡事故発生時は行きと戻りの電流値に差が生じるため二次側に電圧が誘起され，それを検出することで遮断器を動作させます。