《電力》〈配電〉[H29:問12]高低圧配電系統の保護に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★☆☆(普通)

次の文章は,我が国の高低圧配電系統における保護について述べた文章である。

\( \ 6.6 \ \mathrm {kV} \ \)高圧配電線路は,\( \ 60 \ \mathrm {kV} \ \)以上の送電線路や送電用変圧器に比べ,電線路や変圧器の絶縁が容易であるため,故障時に健全相の電圧上昇が大きくなっても特に問題にならない。また,\( \ 1 \ \)線地絡電流を\( \ \fbox {  (ア)  } \ \)するため,\( \ \fbox {  (イ)  } \ \)方式が採用されている。
一般に,多回線配電線路では地絡保護に地絡方向継電器が用いられる。これは,故障時に故障線路と健全線路における地絡電流が\( \ \fbox {  (ウ)  } \ \)となることを利用し,故障回線を選択するためである。
低圧配電線路で短絡故障が生じた際の保護装置として\( \ \fbox {  (エ)  } \ \)が挙げられるが,これは,通常,柱上変圧器の\( \ \fbox {  (オ)  } \ \)側に取り付けられる。

上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ),(エ)及び(オ)に当てはまる組合せとして,正しいものを正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
\[
\begin{array}{cccccc}
& (ア) & (イ) & (ウ) & (エ) & (オ) \\
\hline
(1) & 大きく & 非接地 & 逆位相 & 高圧カットアウト & 二次 \\
\hline
(2) & 大きく & 接地 & 逆位相 & ケッチヒューズ & 一次 \\
\hline
(3) & 小さく & 非接地 & 逆位相 & 高圧カットアウト & 一次 \\
\hline
(4) & 小さく & 接地 & 同位相 & ケッチヒューズ & 一次 \\
\hline
(5) & 小さく & 非接地 & 同位相 & 高圧カットアウト & 二次 \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

中性点接地方式に関する問題で,出題頻度もかなり高い内容となっています。前半の(ア)~(ウ)は絶対に間違うことのないように理解するようにしましょう。

1.各中性点接地方式の特徴
中性点接地方式は表1のように4種類あり,電圧階級によって最適な接地方法を選択します。問題文にある通り,\( \ 6.6 \ \mathrm {kV} \ \)高圧配電線路の場合,故障時に健全相の電圧上昇が大きくなっても(\( \ \sqrt {3} \ \)倍になっても)特に問題にならないので,非接地方式を採用します。

             表 1 中性点接地方式の比較
\[
\begin{array}{|c|c|c|c|c|}
\hline
& 非接地 & 消去リアクトル接地 & 抵抗接地 & 直接接地 \\
\hline
電圧階級 & 6.6 \ \mathrm {kV} & 22~77 \ \mathrm {kV} & 22~154 \ \mathrm {kV} & 187 \ \mathrm {kV} \ 以上   \\
\hline
健全相電位上昇 & 大 & 大 & 中 & 小 \\
\hline
一線地絡電流 & 小 & 最小 & 中 & 大 \\
\hline
\end{array}
\]

2.地絡方向継電器の原理
図1に示す通り,多回線配電線路において,地絡事故が発生すると,故障点に向かって電流が流れます。その際,図1の通り,故障点の負荷側の電流の位相が逆となるため,故障相を判定,遮断します。

3.高圧カットアウトとケッチヒューズ
高圧カットアウトもケッチヒューズも柱上機器です。高圧カットアウトは柱上変圧器の一次側に設し,短絡事故等の過電流が生じた時に内部のヒューズで遮断します。ケッチヒューズも過電流保護を行いますが,電柱側に設置します。

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  中性点接地方式の種類と特徴

【解答】

解答:(3)
(ア)
(イ)
ワンポイント解説「1.各中性点接地方式の特徴」の通り,\( \ 6.6 \ \mathrm {kV} \ \)高圧配電線路は,非接地方式を採用します。非接地方式では,流れる地絡電流は各相の対地静電容量分のみとなります。
(ウ)
図1の通り一線地絡時,故障相と健全相の位相が逆相となるため,この特徴を利用して,地絡方向継電器を動作させます。
(エ)
(オ)
高圧カットアウトもケッチヒューズもヒューズを利用した保護機器ですが,柱上変圧器の一次側に設置するものは,高圧カットアウトになります。