今回は令和5年度上期 電力科目 A問題10、地中送電線路の線路定数の誤り選択問題です。架空送電17(線路定数)で学んだ表皮効果の知識に、ケーブル特有の「L小・C大」の性質が加わります。
ポイントは2つ:①表皮効果・近接効果は交流の実効抵抗を大きくする(電流が偏って断面を有効に使えない)——「小さくなる」は逆。②ケーブルは導体間隔が近く絶縁体の誘電率も高いので、架空線に比べてインダクタンスは小さく・静電容量はかなり大きい。
出題のポイント

令和5年度上期 電力科目 A問題10: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 【地中送電】 令和5年度上期 A問題10
地中送電線路の線路定数に関する記述として、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
(1) 架空送電線路の場合と同様、一般に、導体抵抗、インダクタンス、静電容量を考える。
(2) 交流の場合の導体の実効抵抗は、表皮効果及び近接効果のため直流に比べて小さくなる。
(3) 導体抵抗は、温度上昇とともに大きくなる。
(4) インダクタンスは、架空送電線路に比べて小さい。
(5) 静電容量は、架空送電線路に比べてかなり大きい。
ポイント解説:表皮効果・近接効果は抵抗を「増やす」——ケーブルはL小・C大
(2)が誤り:表皮効果(交流電流が導体表面に偏る)も近接効果(並行する導体の電流が互いの磁界で偏る)も、導体断面を有効に使えなくする現象。どちらも交流の実効抵抗を直流に比べて大きくする。「小さくなる」は正反対(架空送電17の表皮効果と同じ論点+ケーブルは導体が近いので近接効果も効く)。
ケーブルの線路定数の個性((4)(5)は正しい):ケーブルは三相の導体間隔Dが架空線よりはるかに小さい。L=(μ₀/2π)ln(D/r)系の式でD小→インダクタンスは架空線より小さい(4)。一方、C=2πε/ln(D/r)でD小+絶縁体の比誘電率(XLPEで約2.3、油浸紙で3〜4)が空気より大きい→静電容量はかなり大きい(5)。だから長距離ケーブルは充電電流・フェランチ効果が問題になる。
(1)(3)も正しい:考える定数は架空線と同じR・L・C(+漏れコンダクタンス)(1)。導体(銅・アルミ)の抵抗は温度上昇とともに大きくなる(金属の正の温度係数)(3)。
問題の解説
STEP1 (2)を判定
表皮効果・近接効果→断面を有効に使えない→実効抵抗は大きくなる→「小さく」は誤り。
STEP2 ケーブルのL・C
D小→L小(4)。D小+高誘電率→Cかなり大(5)。
STEP3 基本を確認
定数はR・L・C(1)、金属の抵抗は温度で増(3)。
答え:(2)
💡 覚え方
表皮効果・近接効果=交流抵抗を増やす(減らす効果ではない)。ケーブルの個性=「L小・C大」(間隔が近い+誘電率が高い)→充電電流・フェランチの伏線。金属の抵抗は温度に対して正の係数。
⚠️ よくある間違い
表皮効果で抵抗が「小さくなる」に引っかからない——電流の通り道が減るのだから大きくなる。LとCの大小を逆にしない——近いとLは小さくCは大きい(lnの中身で判断)。
まとめ
| 誤り | (2) 実効抵抗は表皮・近接効果で大きくなる |
| 表皮効果 | 電流が表面に偏る→断面有効利用できず |
| 近接効果 | 並行導体の磁界で電流分布が偏る |
| ケーブルのL | 架空線より小さい(D小)(4) |
| ケーブルのC | かなり大きい(D小+高誘電率)(5) |
| 答え | (2) |
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