地中送電21【電験3種 電力】マーレーループ法の出題元!x=aL/500と地絡抵抗の条件 平成23年度 A問題11 完全解説

電験3種 電力科目【地中送電】平成23年度 A問題11 (ア)ホイートストン・(イ)導体・(ウ)aL/500・(エ)十分低い=(2)

今回は平成23年度 電力科目 A問題11マーレーループ法の空欄補充問題です。この問題は令和6年度上期A問題10(地中送電3)として文面・図までほぼ同一で再出題されました(H23=(2)・R06上=(4)と番号違い)。

解き方は完全に同じ:原理はホイートストンブリッジ、健全ケーブルBとは導体どうしを遠端で接続、平衡条件からx=2aL/1000=aL/500、そして地絡抵抗が十分低いことが精度の条件です。

出題のポイント

目次

平成23年度 電力科目 A問題11: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 平成23年度 A問題11 問題文
平成23年度 電力科目 A問題11 問題文

電験3種 電力科目 【地中送電】 平成23年度 A問題11

 次の文章は、マーレーループ法に関する記述である。

 マーレーループ法はケーブル線路の故障点位置を標定するための方法である。この基本原理は(ア)ブリッジに基づいている。図に示すように、ケーブルAの一箇所においてその導体と遮へい層の間に地絡故障を生じているとする。この場合に故障点の位置標定を行うためには、マーレーループ装置を接続する箇所の逆側端部において、絶縁破壊を起こしたケーブルAと、これに並行する絶縁破壊を起こしていないケーブルBの(イ)どうしを接続して、ブリッジの平衡条件を求める。ケーブル線路長をL、マーレーループ装置を接続した端部側から故障点までの距離をx、ブリッジの全目盛を1000、ブリッジが平衡したときのケーブルAに接続されたブリッジ端子までの目盛の読みをaとしたときに、故障点までの距離xは(ウ)で示される。

 なお、この原理上、故障点の地絡抵抗が(エ)ことがよい位置標定精度を得るうえで必要である。

 ただし、ケーブルA、Bは同一仕様、かつ、同一長とし、また、マーレーループ装置とケーブルの接続線、及びケーブルどうしの接続線のインピーダンスは無視するものとする。

 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)シェーリング導体2L−aL/500十分高い
(2)ホイートストン導体aL/500十分低い
(3)ホイートストン遮へい層aL/500十分低い
(4)シェーリング遮へい層2L−aL/500十分高い
(5)ホイートストン導体aL/500十分高い
平成23年度 A問題11 マーレーループ法の回路図
平成23年度 A問題11 マーレーループ法の回路図

ポイント解説:ホイートストン×導体ループ×比の計算——13年後に完全再出題

(ア)ホイートストン・(イ)導体:マーレーループ法の原理はホイートストンブリッジ(シェーリングブリッジはtanδ測定用)。故障ケーブルAと健全ケーブルBの導体どうしを遠端で短絡し、往復2Lの抵抗ループを構成する。

(ウ)aL/500:平衡条件 a/(1000−a)=x/(2L−x) を解いて x=2aL/1000=aL/500。ケーブル抵抗が長さに比例することを利用しており、導体抵抗の値そのものは不要(cb16の論点)。

(エ)十分低い:地絡抵抗はブリッジの平衡条件には入らないが、高いと検流計に流れる電流が小さくなり平衡点の検出感度が落ちる。よって十分低いことが良い精度の条件→(2)。この問題はR06上問10(地中送電3)として13年後にほぼ同一で再出題——標定法は地中送電の最頻出テーマ。

問題の解説

STEP1 原理と接続

ホイートストンブリッジ(ア)・導体どうしを遠端短絡(イ)。

STEP2 平衡条件を解く

a/(1000−a)=x/(2L−x)→x=aL/500(ウ)。

STEP3 精度の条件

地絡抵抗が十分低い(エ)→感度確保→(2)。

答え:(2)

💡 覚え方
マーレーループ法の型:ホイートストン・導体ループ・x=2aL/(全目盛)・地絡抵抗は低いほど高精度。H23→R06上で完全再出題(番号は(2)→(4)に移動)——式ごと覚えて2問分。

⚠️ よくある間違い
接続は遮へい層でなく導体。2L−aL/500を選ばない——xは装置側から故障点までの距離。地絡抵抗は「十分高い」でなく低い

まとめ

(ア)ホイートストンブリッジ
(イ)導体どうしを遠端で接続
(ウ)x=2aL/1000=aL/500
(エ)地絡抵抗が十分低い
再出題R06上問10(地中送電3)とほぼ同一・番号違い
答え(2)

▼あわせて解きたい関連問題
・同一問題の再出題版(地中送電3):【電力】令和6年度上期 A問題10
・必要な情報はこう長(地中送電16):【電力】平成28年度 A問題10

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