《電力》〈配電〉[R05上:問8]配電用機材とそれに関連の深い語句に関する選択問題

【問題】

【難易度】★☆☆☆☆(易しい)

次に示す配電用機材(ア)~(エ)とそれに関係の深い語句(a)~(e)とを組み合わせたものとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
\[
\begin{array}{|l|l|}
\hline
   配電用機材 &     語句 \\
\hline
(ア)  ギャップレス避雷器         & (\mathrm {a}) 水トリー  \\
(イ)  ガス開閉器    & (\mathrm {b}) 鉄損  \\
(ウ)  \mathrm {CV} \ ケーブル    & (\mathrm {c}) 酸化亜鉛(\mathrm {ZnO})  \\
(エ)  柱上変圧器    & (\mathrm {d}) 六ふっ化硫黄(\mathrm {SF_{6}})      \\
& (\mathrm {e}) ギャロッピング  \\
\hline
\end{array}
\]

\[
\begin{array}{ccccc}
(1) &  (ア)- (\mathrm {c}) & (イ)- (\mathrm {d})  & (ウ)- (\mathrm {e})  & (エ)- (\mathrm {a})  \\[5pt] \hline
(2) &  (ア)- (\mathrm {c}) & (イ)- (\mathrm {d})  & (ウ)- (\mathrm {a})  & (エ)- (\mathrm {e})  \\[5pt] \hline
(3) &  (ア)- (\mathrm {c}) & (イ)- (\mathrm {d})  & (ウ)- (\mathrm {a})  & (エ)- (\mathrm {b})  \\[5pt] \hline
(4) &  (ア)- (\mathrm {d}) & (イ)- (\mathrm {c})  & (ウ)- (\mathrm {a})  & (エ)- (\mathrm {b})  \\[5pt] \hline
(5) &  (ア)- (\mathrm {d}) & (イ)- (\mathrm {c})  & (ウ)- (\mathrm {e})  & (エ)- (\mathrm {a})  \\[5pt] \hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

配電設備を構成する機材とそれに関連する語句に関する問題です。
いずれの語句も電力科目では重要な内容となりますので,選択肢がなくても説明できるぐらいになるようにしましょう。
ギャロッピングは雪が降る地域において,電線に非対称な氷雪が付着し肥大化すると,電線の風下側にカルマン渦が生じ激しく振動する現象のことをいいます。

1.避雷器の電圧―電流特性
避雷器に扱われる炭化ケイ素(\( \ \mathrm {SiC} \ \))素子と酸化亜鉛(\( \ \mathrm {ZnO} \ \))素子の電圧―電流特性を図1に示します。
図1のように酸化亜鉛(\( \ \mathrm {ZnO} \ \))は一般的な抵抗と異なり電圧と電流が比例せず,非線形抵抗特性と呼ばれます。
炭化ケイ素(\( \ \mathrm {SiC} \ \))素子単体では通常運転時でも電流が流れてしまう反面,酸化亜鉛(\( \ \mathrm {ZnO} \ \))素子の場合通常電圧時では電流が流れないため,近年では酸化亜鉛(\( \ \mathrm {ZnO} \ \))素子が多く採用されています。

2.\( \ \mathrm {{SF}_{6}} \ \)ガスの特徴
\( \ \mathrm {{SF}_{6}} \ \)ガスは,気体絶縁材料としてガス遮断器\( \ \left( \mathrm {GCB}\right) \ \)やガス絶縁開閉装置\( \ \left( \mathrm {GIS}\right) \ \)、ガス絶縁変圧器等に利用され,以下の特徴を有しています。
・高い絶縁耐力を持つ
・高いアーク消弧能力を持つ
・無色,無臭,無毒のガスで安全である
・化学的,熱的に安定している
・熱伝達係数が大きく,冷却能力が高い
・固体液体材料に比べても誘電率,誘電正接が小さいため,誘電損が少ない
・空気より重い
・地球温暖化に影響を及ぼす(同量の二酸化炭素の\( \ 20000 \ \)倍以上)

3.\( \ \mathrm {CV} \ \)ケーブルの特徴
\( \ \mathrm {CV} \ \)ケーブルの特徴のうち,\( \ \mathrm {OF} \ \)ケーブルと比較した特徴は以下の通りとなります。

①絶縁体に架橋ポリエチレンを使用し,\( \ \mathrm {OF} \ \)ケーブルのように絶縁油を使用しないため,給油設備を必要とせず,火災のリスクも少ない。

②連続使用時の最高許容温度が\( \ 90 \ \)℃と高いので,許容電流が大きくなり,送電容量が大きくなる。

③誘電正接\( \ \mathrm {tan} \delta \ \)(誘電正接)や比誘電率が小さいため誘電体損失や充電電流が小さくなる。

④絶縁体自体を薄くでき軽量であるため,取り回しが良い。

⑤耐薬品性,耐摩耗性,耐衝撃性に優れる。

⑥水分が含まれると水トリーと呼ばれる樹枝状に絶縁劣化する現象が発生する。

4.変圧器の損失
①無負荷損(鉄損)
変圧器の鉄心で生じる損失で,ヒステリシス損と渦電流損があり,変圧器に供給される電圧が一定であるとき,負荷の大きさ(負荷電流)によらず一定であるという特徴があります。

②負荷損
変圧器の巻線で生じる銅損と,漏れ磁束によって生じる漂遊負荷損がありますが,一般に漂遊負荷損は銅損に比べて十分に小さく無視することが多いです。
銅損は負荷の電力(負荷電流)の\( \ \underline {2} \ \)乗に比例して変化するという特徴があります。

【解答】

解答:(3)
(ア)
 ワンポイント解説「1.避雷器の電圧―電流特性」の通り,ギャップレス避雷器と関連の深い用語は\( \ ( \mathrm {c} ) \ \)酸化亜鉛\( (\mathrm {ZnO}) \ \)となります。

(イ)
 ワンポイント解説「2.\( \ \mathrm {{SF}_{6}} \ \)ガスの特徴」の通り,ガス開閉器と関連の深い用語は\( \ ( \mathrm {d} ) \ \)六ふっ化硫黄\( (\mathrm {SF_{6}}) \ \)となります。

(ウ)
 ワンポイント解説「3.\( \ \mathrm {CV} \ \)ケーブルの特徴」の通り,\( \ \mathrm {CV} \ \)ケーブルと関連の深い用語は\( \ ( \mathrm {a} ) \ \)水トリーとなります。

(エ)
 ワンポイント解説「4.変圧器の損失」の通り,柱上変圧器と関連の深い用語は\( \ ( \mathrm {b} ) \ \)鉄損となります。