架空送電20【電験3種 電力】保護リレー→遮断器→再閉路！主保護の控えは後備保護 平成30年度 A問題6 完全解説

今回は平成30年度 電力科目 A問題6、保護リレー（保護継電器）と再閉路に関する空欄補充問題です。事故検出→遮断→再閉路という送電線保護の一連の流れと、主保護・後備保護の二段構えが問われます。

流れで覚えましょう：保護リレーが異常を検出→遮断器を動作させて事故区間を切り離す。架空送電線の事故は大部分が落雷による気中フラッシオーバ＝一過性なので、遮断してアークが消えれば絶縁は回復する。だから一定時間後に再閉路して送電を再開できる——塩害（架空送電6）との対比が効くポイントです。

平成30年度 電力科目 A問題6：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「平成30年度 第三種電気主任技術者試験」電力科目 A問題6

電験3種 電力科目 【架空送電】 平成30年度 A問題6

　次の文章は、保護リレーに関する記述である。

　電力系統において、短絡事故や地絡事故が発生した場合、事故区間は速やかに系統から切り離される。このとき、保護リレーで異常を検出し、(ア)を動作させる。架空送電線は特に距離が長く、事故発生件数も多い。架空送電線の事故の多くは(イ)による気中フラッシオーバに起因するため、事故区間を高速に遮断し、フラッシオーバを消滅させれば、絶縁は回復し、架空送電線は通電可能な状態となる。このため、事故区間の遮断の後、一定時間（長くて1分程度）を経て、(ウ)が行われる。一般に、主保護の異常に備え、(エ)保護が用意されており、動作の確実性を期している。

　上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)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。

	(ア)	(イ)	(ウ)	(エ)
(1)	遮断器	落雷	保守	常備
(2)	断路器	落雪	再閉路	常備
(3)	変圧器	落雷	点検	後備
(4)	断路器	落雪	点検	後備
(5)	遮断器	落雷	再閉路	後備

(ア) 切るのは遮断器

保護リレーは判定するだけで、電流は切りません。

機器	役割	電流を切れるか
★保護リレー	★異常を検出して指令を出す	★切らない
★遮断器	★指令を受けて回路を切る	★★切れる
★断路器	★点検時に確実に切り離す	★切れない（無電流のみ）

「リレーで検出し、遮断器を動作させる」——役割が分かれています。

断路器には消弧装置がないので、事故電流を切れません——だから(ア)は遮断器です。

「変圧器」は電圧を変える機器——保護の役割はありません。

(イ)(ウ) 再閉路という仕組み

架空送電線の事故は、その多くが一時的なものです。

原因	割合の目安	性質
★落雷	★6〜7割	★★一時的（切れば回復する）
鳥獣・樹木	1割程度	一時的なことが多い
断線・設備故障	わずか	永久事故

落雷でがいしがフラッシオーバしても、アークを消せば元に戻ります——がいし自体は壊れていないからです。

だから一度切って、しばらく待ってからつなぎ直す——それが再閉路です。

方式	再投入までの時間	用途
★高速度再閉路	★1秒以内	★安定度を保つため
★中速度再閉路	★1〜15秒	★—
★低速度再閉路	★1分程度	★確実に消弧させる

問題文の「長くて1分程度」は低速度再閉路——アークが完全に消えるのを待ちます。

再閉路に失敗すれば、永久事故と判断して切り離す——1回だけ試すのが普通です。

(エ) 主保護と後備保護

保護は二重に用意します。

	★主保護	★後備保護
★動作	★最初に動く	★主保護が失敗したとき動く
★動作時間	★速い	★遅らせてある
★遮断範囲	★事故区間だけ	★広くなることもある

後備保護は、主保護の失敗に備える予備——「バックアップ」の訳語です。

「常備」という用語はありません——もっともらしい造語になります。

後備保護は動作時間を遅らせてあります——主保護が先に動く機会を与えるためです。

それでも動かなければ、少し広い範囲を切る——停電しても事故を止めるほうが優先だからです。

避雷器と絶縁協調は平成23年度 A問題10（変電：発変電所用避雷器）にあります。

保護リレーの種類

(ア)の保護リレーには、検出方式がいくつかあります。

方式	検出するもの	用途
★過電流リレー	★電流の大きさ	★配電線・小規模系統
★距離リレー	★電圧と電流の比（インピーダンス）	★★送電線の主保護
★差動リレー	★入る電流と出る電流の差	★変圧器・母線
★方向リレー	★電力の向き	★ループ系統

送電線では距離リレーが主保護になります——事故点までの距離が分かるからです。

インピーダンスは距離に比例します——だから自分の担当区間かどうか判定できるのです。

問題文の「主保護」がこれにあたります——その予備が後備保護になります。

なぜ架空送電線は事故が多いのか

	★架空送電線	地中送電線
★外部環境	★★雷・風雪・鳥獣にさらされる	★地中で保護されている
★事故の頻度	★★高い	★低い
★復旧	★★再閉路で自動復旧できる	★掘削が必要で長期化

事故は多いが、復旧は速い——それが架空送電線の性格です。

地中は事故が少ないが、起きると復旧に時間がかかる——正反対の関係になります。

要点をもう一度

4つの空欄が、保護から復旧までの流れを表しています。

空欄	答え	流れの中の位置
(ア)	★遮断器	★リレーの指令で切る
(イ)	★落雷	★事故の主因
(ウ)	★再閉路	★一定時間後に自動復旧
(エ)	★後備	★主保護の予備

検出→遮断→待機→再投入という一連の流れ——すべて自動で行われます。

「常備保護」という用語はありません——もっともらしい造語です。

再閉路の成功率

事故の性質	割合	再閉路
★一時的（落雷など）	★8〜9割	★★成功する
★永久（断線など）	★1〜2割	★失敗する

大半は再閉路で復旧します——だから試す価値があるのです。

失敗すれば永久事故と判断して切り離す——何度も試すと事故が拡大します。

停電時間が数十秒で済むか、数時間になるか——大きな違いです。

距離リレーの段階保護

主保護と後備保護は、動作範囲でも分けられます。

段	保護範囲	動作時間	位置づけ
★1段	★自区間の80〜90 ％	★瞬時	★★主保護
★2段	★自区間＋次区間の一部	★0.4秒程度	★後備保護
★3段	★さらに広い範囲	★1秒程度	★後備保護

1段は自区間の全部をカバーしません——測定誤差で隣の区間まで切ってしまう恐れがあるから。

残り10〜20 ％ は、対向側のリレーが受け持ちます——両端から挟み込むのです。

2段・3段は、隣の区間の保護が失敗したときに動きます——それが後備保護の役割になります。

時間を遅らせてあるので、正常なら動きません——先に主保護が切るからです。

再閉路の実際の動き

(ウ)の再閉路を、時間の流れで追いましょう。

時刻	起きること
★0秒	★落雷でフラッシオーバ
★0.1秒	★リレーが検出し遮断器が動作
★★消弧の時間	★アークが消え絶縁が回復する
★1分後	★★遮断器を自動で再投入
★成功なら	★そのまま送電を継続
★失敗なら	★永久事故として切り離す

切ってから待つ時間が重要です——短すぎるとアークが残っていて再び事故になるから。

高速度再閉路は1秒以内に戻します——系統の安定度を保つためです。

発電機は切り離されている間に位相がずれていきます——長引くと同期が外れるのです。

だから重要な基幹系統では高速度再閉路を使う——本問の1分程度は、配電に近い系統の設定になります。

まとめ

(ア)	遮断器（リレーは検出・指令のみ）
(イ)	落雷（気中フラッシオーバ・一過性）
(ウ)	再閉路（絶縁回復後に自動再投入）
(エ)	後備保護（主保護のバックアップ）
答え	(5)

▼あわせて解きたい関連問題
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