《電力》〈配電〉[R01:問12]配電線路に用いられる電気方式に関する論説問題

【問題】

【難易度】★★★☆☆(普通)

配電線路に用いられる電気方式に関する記述として,誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

(1) 単相\( \ 2 \ \)線式は,一般住宅や商店などに配電するのに用いられ,低圧側の\( \ 1 \ \)線を接地する。

(2) 単相\( \ 3 \ \)線式は,変圧器の低圧巻線の両端と中点から合計\( \ 3 \ \)本の線を引き出して低圧巻線の両端から引き出した線の一方を接地する。

(3) 単相\( \ 3 \ \)線式は,変圧器の低圧巻線の両端と中点から\( \ 3 \ \)本の線で\( \ 2 \ \)種類の電圧を供給する。

(4) 三相\( \ 3 \ \)線式は,高圧配電線路と低圧配電線路のいずれにも用いられる方式で,電源用変圧器の結線には一般的に\( \ \mathrm {\Delta } \ \)結線と\( \ \mathrm {V} \ \)結線のいずれかが用いられる。

(5) 三相\( \ 4 \ \)線式は,電圧線の\( \ 3 \ \)線と接地した中性線の\( \ 4 \ \)本の線を用いる方式である。

【ワンポイント解説】

需要家へ電気を送る際,その容量や使用電圧に応じて,配電の電気方式を選定する必要があります。電験では,最も重要なテーマの一つになり,電圧降下や損失の計算,知識を問う問題等様々な形で出題されます。

1.低圧配電方式
①単相\( \ 2 \ \)線式
 最も簡単な配電方式ですが,電圧降下や電圧損失が大きいです。小規模住宅に採用されます。図1における電力損失\( \ P_{\mathrm {L}} \ \)は,
\[
\begin{eqnarray}
P_{\mathrm {L}}&=&2rI^{2} \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\] となります。

②単相\( \ 3 \ \)線式
 線路負荷が平衡している時,中性点電流\( \ I_{\mathrm {n}} \ \)は零となります。その時,単相\( \ 2 \ \)線式と比較して線路電流は\( \ \displaystyle \frac {1}{2} \ \)となるので,線路損失は\( \ \displaystyle \frac {1}{4} \ \)となります。また,上と下の電線を取れば\( \ 200 \ \mathrm {V} \ \)の電源を取ることができます。一般家庭に最も多く普及している方式です。

③三相\( \ 3 \ \)線式
 三相交流を供給する方式です。\( \ 6.6 \ \mathrm {kV} \ \)で配電することも多く,工場等に普及している方式です。

④三相\( \ 4 \ \)線式
 電動機等の動力負荷は三相,照明負荷は単相に接続します。ビルや工場等の負荷の電力供給に適しています。

【解答】

解答:(2)
(1)正しい
問題文の通り,単相\( \ 2 \ \)線式は,一般住宅や商店などに配電するのに用いられ,低圧側の\( \ 1 \ \)線を接地します。:

(2)誤り
単相\( \ 3 \ \)線式は,変圧器の低圧巻線の両端と中点から合計\( \ 3 \ \)本の線を引き出しますが,図2の通り,中性線を接地します。

(3)正しい
問題文の通り,単相\( \ 3 \ \)線式は,変圧器の低圧巻線の両端と中点から\( \ 3 \ \)本の線で\( \ 100 \ \mathrm {V} \ \)と\( \ 200 \ \mathrm {V} \ \)の\( \ 2 \ \)種類の電圧を供給することができます。

(4)正しい
問題文の通り,三相\( \ 3 \ \)線式は,高圧配電線路と低圧配電線路のいずれにも用いられる方式で,電源用変圧器の結線には一般的に\( \ \mathrm {\Delta } \ \)結線と\( \ \mathrm {V} \ \)結線のいずれかが用いられます。

(5)正しい
問題文の通り,三相\( \ 4 \ \)線式は,電圧線の\( \ 3 \ \)線と接地した中性線の\( \ 4 \ \)本の線を用いる方式で単相の照明負荷と三相の動力負荷を供給します。