架空送電37【電験3種 電力】絶縁協調＝避雷器前提の経済設計！雷の低減ではない 平成19年度 A問題7 完全解説

今回は平成19年度 電力科目 A問題7、電力系統の過電圧と絶縁設計（絶縁協調）の誤り選択問題です。この問題は令和6年度上期A問題9（架空送電8）として選択肢の並びを変えて再出題されました（H19=(5)・R06上=(1)が誤り）。

絶縁協調の定義を再確認：雷（外部過電圧）そのものは制御できないので、避雷器の制限電圧を土台に各機器の絶縁強度を安全かつ経済的にそろえるのが絶縁協調。「外部過電圧そのものの大きさを低減する」という定義は誤りです。

出題のポイント

平成19年度 電力科目 A問題7：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。

電験3種 電力科目 【架空送電】 平成19年度 A問題7

　電力系統に現れる過電圧（異常電圧）はその発生原因により、外部過電圧と内部過電圧とに分類される。前者は、雷放電現象に起因するもので雷サージ電圧ともいわれる。後者は、電線路の開閉操作等に伴う開閉サージ電圧と地絡事故時等に発生する短時間交流過電圧とがある。

　各種過電圧に対する電力系統の絶縁設計の考え方に関する記述として、誤っているのは次のうちどれか。

(1)　送電線路の絶縁及び発変電所に設置される電力設備等の絶縁は、いずれも原則として、内部過電圧に対しては十分に耐えるように設計される。

(2)　架空送電線路の絶縁は、外部過電圧に対しては、必ずしも十分に耐えるように設計されるとは限らない。

(3)　発変電所に設置される電力設備等の絶縁は、外部過電圧に対しては、避雷器によって保護されることを前提に設計される。その保護レベルは、避雷器の制限電圧に基づいて決まる。

(4)　避雷器は、過電圧の波高値がある値を超えた場合、特性要素に電流が流れることにより過電圧値を制限して電力設備の絶縁を保護し、かつ、続流を短時間のうちに遮断して原状に自復する機能を持った装置である。

(5)　絶縁協調とは、送電線路や発変電所に設置される電力設備等の絶縁について、安全性と経済性のとれた絶縁設計を行うために、外部過電圧そのものの大きさを低減することである。

ポイント解説：雷は減らせない——絶縁協調は「受け方」の設計思想

(5)が誤り：絶縁協調は「安全性と経済性のとれた絶縁設計」のために、避雷器の制限電圧（保護レベル）を基準として各機器の絶縁強度を合理的に協調させる考え方。外部過電圧（雷サージ）そのものの大きさを低減することではない——雷の大きさは人間には制御できず、「入ってきた雷をどう受け流すか」を設計するのが絶縁協調。

設計原則（(1)(2)は正しい）：内部過電圧（開閉サージ・短時間交流過電圧）には十分耐える設計(1)。一方、上限のない外部過電圧に対して、架空送電線路は必ずしも耐えるようには設計されない(2)——がいし連のフラッシオーバを許容し、再閉路（ks20）で復旧する。

機器は避雷器で守る（(3)(4)は正しい）：発変電所の機器絶縁は避雷器の制限電圧を保護レベルとして設計(3)。避雷器は波高値がある値を超えると特性要素（ZnO）に電流を流して過電圧を制限し、続流を短時間で遮断して自復する(4)——変電2・29の避雷器の定義そのもの。R06上問9（架空送電8）と同一内容・番号違い（H19=(5)・R06上=(1)）。

問題の解説

STEP1　過電圧の分類

外部=雷（上限なし・制御不能）／内部=開閉サージ+短時間交流過電圧。

STEP2　設計原則

内部には耐える(1)・線路は外部に耐え切らない(2)・機器は避雷器前提(3)(4)。

STEP3　(5)を判定

絶縁協調=保護レベルを前提とした協調設計。「雷の低減」は誤り。

答え：(5)

まとめ

誤り	(5) 絶縁協調は外部過電圧そのものの低減ではない
絶縁協調	避雷器の制限電圧を前提に絶縁強度を協調
内部過電圧	十分耐える設計(1)
外部過電圧	線路=許容(2)／機器=避雷器で保護(3)(4)
再出題	R06上問9（架空送電8）と同一内容・番号違い
答え	(5)

▼あわせて解きたい関連問題
・同一内容の再出題（架空送電8）：【電力】令和6年度上期 A問題9
・避雷器と絶縁協調（変電29）：【電力】平成27年度 A問題7