配電37【電験3種 電力】22/33kV配電は抵抗接地!「直接接地」は誤り 平成21年度 A問題8 完全解説

電験3種 電力科目 配電 平成21年度 A問題8 22kV配電は抵抗接地!直接接地は誤り

今回は平成21年度 電力科目 A問題822(33)kV配電系統の誤り選択問題です。6.6kV配電との比較・接地方式・電圧格上げによる損失/容量の効果が問われます。

決め手は接地方式。22(33)kV配電系統は地絡電流抑制の観点から中性点を抵抗接地するのが一般的です。「中性点を直接接地」は地絡電流を大きくしてしまい、地絡電流抑制の目的と逆なので誤りです。

目次

答えは(2):22/33 kV 配電は抵抗接地

目的と手段が食い違っている記述です

選択肢正誤要点
★(1) 長距離・新規開発地域に有効★正しい★電圧対策と供給力増強
★★(2) 中性点を直接接地★★誤り★★地絡電流抑制なら抵抗接地
★(3) 配電塔で6.6 kV に降圧★正しい★段階的に降圧する
★(4) 電流1/5・損失1/25・容量5倍★正しい★33÷6.6=5
★(5) 特別高圧絶縁電線・架空ケーブル★正しい★保安上の配慮

平成21年度 電力科目 A問題8: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 配電 平成21年度 A問題8 問題文
平成21年度 電力科目 A問題8 問題文

出典:一般財団法人 電気技術者試験センター「平成21年度 第三種電気主任技術者試験」電力科目 A問題8

電験3種 電力科目 【配電】 平成21年度 A問題8

 22(33)[kV]配電系統に関する記述として、誤っているのは次のうちどれか。

(1) 6.6[kV]の配電線に比べ電圧対策や供給力増強対策として有効なので、長距離配電の必要となる地域や新規開発地域への供給に利用されることがある。

(2) 電気方式は、地絡電流抑制の観点から中性点を直接接地した三相3線方式が一般的である。

(3) 各種需要家への電力供給は、特別高圧需要家へは直接に、高圧需要家へは途中に設けた配電塔で6.6[kV]に降圧して高圧架空配電線路を用いて、低圧需要家へはさらに柱上変圧器で200〜100[V]に降圧して、行われる。

(4) 6.6[kV]の配電線に比べ33[kV]の場合は、負荷が同じで配電線の線路定数も同じなら、電流は1/5となり電力損失は1/25となる。電流が同じであれば、送電容量は5倍となる。

(5) 架空配電系統では保安上の観点から、特別高圧絶縁電線や架空ケーブルを使用する場合がある。

答え誤っているのは(2)です。

電圧を5倍にすると何が変わるか

(4)の数字を、式で確かめます

\( P=\sqrt{3}\,VI\cos\theta \)
三相電力の式
\( I\propto\dfrac{1}{V} \)
電力が同じなら電流は電圧に反比例
\( \dfrac{I_{33}}{I_{6.6}}=\dfrac{6.6}{33}=\dfrac{1}{5} \)
電流は5分の1
\( P_{loss}=3I^2R\propto I^2 \)
損失は電流の2乗
\( \left(\dfrac{1}{5}\right)^2=\dfrac{1}{25} \)
損失は25分の1
\( P=\sqrt{3}\,VI\cos\theta\propto V \)
電流が同じなら容量は電圧に比例
\( \dfrac{33}{6.6}=5 \)
送電容量は5倍

電圧を上げると、いいことが3つ同時に起きます——電流減・損失減・容量増です。

損失は2乗で効くので、影響がとりわけ大きい——25分の1になります。

だから長距離配電では電圧を上げます——(1)の理由でもあります。

そのかわり絶縁の費用が上がります——だから需要密度で判断するのです。

なぜ抵抗接地なのか

接地方式地絡電流健全相の電圧上昇22/33 kV への適否
★非接地★★最小★★√3倍★★線路が長く静電容量が大きすぎる
★★抵抗接地★★ほどよく抑えられる★★ほどほど★★これが適する
★直接接地★★数千アンペア★★ほとんど上がらない★★電流が大きすぎる

直接接地は、地絡電流を抑えるどころか最大にします——だから記述(2)は逆なのです。

抵抗を入れれば、電流を適度な値に決められます——抑制と検出を両立できるのです。

直接接地は187 kV 以上の超高圧で使います——絶縁費用を下げるためです。

電圧の高さで選び分けると覚えると、迷いません

⚠️ よくある間違い
(2)を正しいと考える——直接接地は地絡電流を最大にします
(4)の損失を1/5と考える——2乗なので1/25です。
(4)の容量を25倍と考える——容量は電圧に比例で5倍
(3)の配電塔を知らずに選ぶ——22 kV を6.6 kV に落とす設備です。
(5)を過剰と考える——保安上の配慮として実際に使われます

⏱️ 本番での進め方
①★22/33 kV 配電は中性点抵抗接地。
②★直接接地は地絡電流を最大にするので目的と逆。
③★電圧5倍→電流1/5・損失1/25・容量5倍。
④★損失だけ2乗で効く。

💡 覚え方
「電流は反比例、損失は2乗、容量は比例」——3つの効き方を区別します地絡電流を抑えたいなら抵抗接地——直接接地は逆です。

配電の接地方式は平成26年度 A問題11配電:配電線路の接地方式)にあります。

配電塔という設備

項目内容
★何をするか★★22(33)kV を6.6 kV に降圧する
★どこに置くか★★22 kV 配電線の途中
★配電用変電所との違い★★小規模で、変電所ほどの設備をもたない

22 kV のまま高圧需要家へは供給できません——受電設備が6.6 kV 用だからです。

だから途中で6.6 kV に落とします——それが配電塔です。

特別高圧需要家へは22 kV のまま直接供給します——需要家の規模で分けるのです。

特別高圧絶縁電線を使う場面

電線使う場所ねらい
★裸電線★★人家から離れた区間★安価
★★特別高圧絶縁電線★★人家や樹木に近い区間★★接触事故を防ぐ
★★架空ケーブル★★とりわけ接近する区間★★遮へい層まである

22 kV は特別高圧なので、触れれば致命的です——だから保安上の配慮が要るのです。

区間によって使い分けるのが実際のやり方です——(5)は正しい記述になります。

電圧を上げにくい理由

課題内容
★絶縁の費用★★がいし・電線・機器がすべて高くなる
★離隔距離★★電線と建物の距離を大きくとる必要がある
★需要家の設備★★22 kV 受電の設備は高価
★保安★★特別高圧なので取り扱いが厳しくなる

電圧を上げれば損失は減りますが、費用は増えます——つり合いで決まるのです。

だから22(33)kV 配電は、長距離や新規開発地域に限られます——需要が集中する場所です。

ふつうの市街地は6.6 kV で足ります——それが(1)の「利用されることがある」の意味

抵抗接地の抵抗値をどう決めるか

抵抗値地絡電流起きること
★小さい★★大きい★★検出は容易だが被害が大きい
★★ほどよい★★数百アンペア程度★★検出でき、被害も抑えられる
★大きい★★小さい★★被害は小さいが検出しにくい

抵抗を入れる目的は、電流を「ちょうどよく」することです——抑えすぎても困るのです。

検出できる大きさは残しておく必要があります——だから抵抗値を選ぶのです。

6.6 kV が長く使われてきた理由

観点6.6 kV の位置づけ
★絶縁の費用★★手ごろで、電柱の上に機器を載せられる
★供給範囲★★半径数キロメートルをまかなえる
★需要家の設備★★キュービクルで受電でき安価
★保安★★高圧なので取り扱いの規制が現実的

都市の需要密度なら、6.6 kV でちょうどよいのです——だから全国の標準になりました。

需要が薄く広がる地域では、これでは届きません——そこで22(33)kVです。

本問の(1)は、その使い分けを述べています

送電容量が5倍になるという意味

条件6.6 kV33 kV
★電流を同じにする★★基準★★送れる電力は5倍
★電力を同じにする★★基準★★電流は1/5・損失は1/25

同じ電線なら、流せる電流の上限は同じです——太さで決まるから。

だから電圧を5倍にすれば、送れる電力も5倍——それが送電容量5倍の意味です。

条件の付け方で答えが変わるので、問題文をよく読みましょう

需要家の受電電圧で呼び方が変わる

区分電圧受電のしかた
★低圧需要家★★100/200 V★★柱上変圧器から引込む
★高圧需要家★★6.6 kV★★キュービクルで受電
★特別高圧需要家★★22 kV 以上★★構内に受電設備をもつ

7000 V を超えると特別高圧になります——22 kV はここに入るのです。

だから22 kV 配電線からは、特別高圧需要家へ直接供給できます——(3)の前半の意味です。

まとめ

誤り(2) 抵抗接地が一般的(直接接地は誤り)
有効性電圧対策・供給力増強(1)
電圧効果電流1/5・損失1/25・容量5倍(4)
供給段階的降圧(3)
電線特別高圧絶縁電線・架空ケーブル(5)
答え(2)

▼あわせて解きたい関連問題
・22/33kV配電の比較(配電45):【電力】令和5年度上期 A問題11
・非接地方式配電線の保護(配電1):【電力】令和7年度下期 A問題7

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