《機械》〈電気機器〉[H29:問9]電力用コンデンサに関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★☆☆☆☆（易しい）

次の文章は，電力用コンデンサに関する記述である。
電力用コンデンサには，進相コンデンサ，調相コンデンサ及び直列コンデンサがあり，さらにフィルタ用コンデンサやサージ吸収用コンデンサなどを含めることがある。電力用コンデンサは，一般的に複数枚の薄葉誘電体を金属はく電極とともに巻き込み，リード線を引き出した単位コンデンサの集合で構成し，容器などに収納したものである。また，電極として蒸着金属が用いられることがある。誘電体には，広い面積にわたり厚さが均一であること，適当な機械的強度を有すること，誘電率が\( \ \fbox {　 （ア） 　} \ \)その温度変化が少ないこと，誘電正接が\( \ \fbox {　 （イ） 　} \ \)絶縁抵抗及び絶縁耐力が\( \ \fbox {　 （ウ） 　} \ \)こと，耐熱性に優れ長期安定性に優れていることなどが求められる。
電力用コンデンサの\( \ \fbox {　 （エ） 　} \ \)点検としては，油漏れ，発錆，がいしの汚損，容器の変形，端子部の過熱及び機器の異常過熱などの有無について確認を行う。また，数年ごとあるいは異常発生時に行う\( \ \fbox {　 （オ） 　} \ \)点検として，\( \ \fbox {　 （エ） 　} \ \)点検項目のほかにコンデンサの静電容量・損失の測定，端子－外箱間の絶縁抵抗測定，耐電圧試験などを実施する。

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，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
\[
\begin{array}{cccccc}
& （ア） & （イ） & （ウ） & （エ） & （オ） \\
\hline
(1) & 　高く　 & 　小さく　 & 　高い　 & 　日常　 & 　特別　 \\
\hline
(2) & 　高く　 & 　大きく　 & 　高い　 & 　日常　 & 　特別　 \\
\hline
(3) & 　低く　 & 　大きく　 & 　高い　 & 　特別　 & 　日常　 \\
\hline
(4) & 　高く　 & 　小さく　 & 　低い　 & 　特別　 & 　日常　 \\
\hline
(5) & 　低く　 & 　大きく　 & 　低い　 & 　特別　 & 　日常　 \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

(エ)と(オ)を正しく選べれば，(ア)と(ウ)を間違うことはなくなり，問題は(イ)の誘電正接のみとなります。誘電正接はケーブルの絶縁劣化診断として電力科目でも頻出の内容となりますので，よく理解しておきましょう。

1.誘電正接\( \ \tan \delta \ \)
理想的なコンデンサでは充放電によるエネルギー損失は発生しませんが，実際のコンデンサでは誘電体での抵抗損失があり，等価回路は図1のようになり，コンデンサには図2のようなベクトル図の電流が流れます。この時の\( \ \displaystyle \frac {I_{\mathrm {R}}}{I_{\mathrm {C}}}=\tan \delta \ \)を誘電正接と呼び，抵抗損失分\( \ I_{\mathrm {R}} \ \)が小さいほど誘電正接\(\ \ \tan \delta \ \)も小さくなり，試験結果は良いことになります。

【解答】

解答：(1)
(ア)
静電容量\( \ C \ \)は誘電率\( \ \varepsilon \ \)，面積\( \ S \ \)，コンデンサ間の距離\( \ l \ \)とすると，
\[
\begin{eqnarray}
C&=&\frac {\varepsilon S}{l} \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\] で求められるので，誘電率は高い方が良いです。

(イ)
ワンポイント解説「1.誘電正接\( \ \tan \delta \ \)」の通り，誘電正接は小さい方が良いです。

(ウ)
絶縁抵抗や絶縁耐力は高い方が優れています。

(エ)
(オ)
日常点検は目視などの主に五感を使った点検，特別点検は機器を使用した点検になります。