電気材料11【電験3種 電力】気体絶縁材料の電気抵抗率は高い！「低い」は誤り 令和元年度 A問題14 完全解説

今回は令和元年度 電力科目 A問題14、電気絶縁材料の誤り選択問題です。令和6年度上期 A問題14（電気材料4）とまったく同じ問題で、ボイド（空隙）と部分放電のメカニズムが問われます。

決め手は気体絶縁材料の電気的性質。気体は電気抵抗率が高い（良い絶縁体）一方、誘電率は低い。誘電率が低いためボイド部に電界が集中するのは正しいですが、「電気抵抗率が低い」は誤りです。

出題のポイント

令和元年度 電力科目 A問題14：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 【電気材料】 令和元年度 A問題14

　電気絶縁材料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)　気体絶縁材料は、液体、固体絶縁材料と比較して、一般に電気抵抗率及び誘電率が低いため、固体絶縁材料内部にボイド（空隙、空洞）が含まれると、ボイド部での電界強度が高められやすい。

(2)　気体絶縁材料は、液体、固体絶縁材料と比較して、一般に絶縁破壊強度が低いが、気圧を高めるか、真空状態とすることで絶縁破壊強度を高めることができる性質がある。

(3)　内部にボイドを含んだ固体絶縁材料では、固体絶縁材料の絶縁破壊が生じなくても、ボイド内の気体が絶縁破壊することで部分放電が発生する場合がある。

(4)　固体絶縁材料は、熱や電界、機械的応力などが長時間加えられることによって、固体絶縁材料内部に微小なボイドが形成されて、部分放電が発生する場合がある。

(5)　固体絶縁材料内部で部分放電が発生すると、短時間に固体絶縁材料の絶縁破壊が生じることはなくても、長時間にわたって部分放電が継続的又は断続的に発生することで、固体絶縁材料の絶縁破壊に至る場合がある。

ポイント解説：気体絶縁材料の電気抵抗率は高い——「低い」は誤り

(1)が誤り：気体絶縁材料（空気等）は良い絶縁体なので電気抵抗率は高い。「電気抵抗率が低い」は誤り。なお誘電率が低いのは正しく、そのため固体中のボイド（気体）に電界が集中して高くなる（E＝D/ε、εが小さいほどEが大きい）のも正しい。誤りは「抵抗率が低い」の部分。

気体の絶縁破壊（(2)は正しい）：気体は絶縁破壊強度が低いが、気圧を高める（高圧ガス）か真空状態にすると絶縁破壊強度を高められる（パッシェンの法則）——正しい。

ボイドと部分放電（(3)(4)(5)は正しい）：(3)ボイド内の気体が先に絶縁破壊して部分放電が発生。(4)熱・電界・機械的応力で微小ボイドが形成。(5)部分放電が長時間継続すると絶縁破壊に至る——正しい。よって誤りは(1)。本問は令和6年度上期 A問題14と同一問題。

問題の解説

STEP1　気体の性質

誘電率低→ボイドに電界集中は正しいが、抵抗率は高い（低いは誤り）。

STEP2　絶縁破壊

高圧ガス・真空で絶縁破壊強度up(2)は正しい。

STEP3　部分放電

ボイド放電(3)・微小ボイド形成(4)・長時間で絶縁破壊(5)は正しい→(1)が誤り。

答え：(1)

まとめ

誤り	(1) 気体の電気抵抗率は高い
誘電率	気体は低い→ボイドに電界集中
気体の絶縁破壊	高圧ガス・真空でup(2)
ボイド	気体が先に破壊→部分放電(3)(4)
部分放電	長時間継続で絶縁破壊(5)
答え	(1)

▼あわせて解きたい関連問題
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