《機械》〈電気機器〉[H18:問7]雷サージや開閉サージに対する対策に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★☆☆（普通）

高圧回路に設置される発電機，電動機などの回転機器の\( \ \fbox {　 （ア） 　} \ \)を雷又は回路の開閉などに起因する\( \ \fbox {　 （イ） 　} \ \)から保護する目的で，\( \ \fbox {　 （ウ） 　} \ \)と避雷器を並列に接続したものを，回転機器の近傍に設置する場合がある。

\( \ \fbox {　 （ウ） 　} \ \)は急しゅんなサージに対する保護を行い，避雷器は所定のレベル以下に電圧の\( \ \fbox {　 （エ） 　} \ \)を制限する作用を行う。

また，開閉器が真空遮断器の場合，他の遮断器に比べ開閉時の発生サージ電圧が高いため，開閉サージからの保護を目的として，\( \ \fbox {　 （ウ） 　} \ \)と抵抗を直列に接続したものを，真空遮断器の負荷側導体と対地間に設置する場合がある。

上記の記述中の空白箇所(ア)，(イ)，(ウ)及び(エ)に当てはまる語句として，正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。
\[
\begin{array}{ccccc}
& （ア） & （イ） & （ウ） & （エ） \\
\hline
(1) & 　導　体　 & 　過電圧　 & 　リアクトル　 & 　波高値　 \\
\hline
(2) & 　導　体　 & 　過電流　 & 　コンデンサ　 & 　波高値　 \\
\hline
(3) & 　絶縁体　 & 　過電圧　 & 　リアクトル　 & 　実効値　 \\
\hline
(4) & 　絶縁体　 & 　過電圧　 & 　コンデンサ　 & 　波高値　 \\
\hline
(5) & 　導　体　 & 　過電流　 & 　リアクトル　 & 　実効値　 \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

サージに対する保護に関する問題です。
（ウ）の空欄の内容があまり電験では出題されてこなかった内容かと思います。
（ア），（イ），（エ）の空欄で正答できれば電験対策としては十分でしょう。

1.避雷器
電気機器は遮断器や開閉器動作時の開閉過電圧をはじめとした内部過電圧には機器の絶縁で耐えられるように設計されますが，落雷等の外部過電圧を耐えるように設計することは経済的にほぼ不可能なので，避雷器等の保護装置を設けます。
避雷器はある一定以上の電圧（制限電圧）になると放電する性質を持ち，かつ放電開始後電圧が低下した後の続流を短時間に遮断できる機能を持つ機器です。
近年では下図に示すような優れた非線形抵抗特性を持つ酸化亜鉛（\( \ \mathrm {ZnO} \ \)）素子が多く採用されています。

2.サージアブソーバ
落雷や回路の開閉時に発生する雷サージや開閉サージ等の過渡的な過電圧から，電気・電子機器の絶縁物の絶縁破壊や誤動作を防止する機器で，図2に示すように避雷器とサージ吸収コンデンサを並列に接続します。
静電容量を大きくすれば，サージの急峻度を抑えることができますが，通常時の充電電流が増加してしまいます。

3.サージサプレッサ
真空遮断器\( \ \left( \mathrm {VCB}\right) \ \)は遮断性能に優れ開閉時に急峻な開閉サージを発生させるため，電気・電子機器の絶縁物の絶縁を破壊するおそれがあります。その対策として，図3に示すようなサージサプレッサと呼ばれる抵抗とコンデンサを直列に接続したものを真空遮断器の二次側に設け急峻なサージ電圧を抑制します。

【解答】

解答：(2)
(ア)
ワンポイント解説「1.避雷器」の通り，高圧回路に設置される発電機，電動機などの回転機器は充電部を絶縁体で絶縁しますが，雷等で過電圧が発生し絶縁体の絶縁耐力を超えると絶縁破壊が起こります。

(イ)
ワンポイント解説「1.避雷器」の通り，過電圧により絶縁体の絶縁耐力を超えると絶縁破壊が起こります。

(ウ)
ワンポイント解説「2.サージアブソーバ」の通り，発電機，電動機などの回転機器の近傍にはコンデンサと避雷器を並列に接続したものを設置する場合があります。また，ワンポイント解説「3.サージサプレッサ」の通り，真空遮断器の負荷側導体と対地間に，コンデンサと抵抗を直列に接続したものを設置する場合があります。

(エ)
ワンポイント解説「1.避雷器」の通り，絶縁の破壊を検討する際は電圧の最大値を考えなければならないので，波高値が適当となります。