地中送電19【電験3種 電力】直流に充電電流は流れない!ケーブル送電の切り札 平成24年度 A問題9 完全解説

電験3種 電力科目【地中送電】平成24年度 A問題9 (3)誤り:直流は定常状態で充電電流が流れないため補償は不要。「交流と同様に補償が必要」は誤り

今回は平成24年度 電力科目 A問題9直流送電の誤り選択問題です。直流シリーズ(地中送電5・14、架空送電3)の中でも、本問は「充電電流が流れない」という直流最大の長所がそのまま誤り選択肢に使われています。

ケーブルは静電容量が大きく(cb6)、交流では充電電流が流れ続けて送電容量を圧迫し、長距離では補償(分路リアクトル)が必要。直流なら電圧が一定なので定常的な充電電流はゼロ——補償不要で、長距離ケーブル送電(海底ケーブル等)の切り札になります。

出題のポイント

目次

平成24年度 電力科目 A問題9: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24年度 A問題9 問題文
平成24年度 電力科目 A問題9 問題文

電験3種 電力科目 【地中送電】 平成24年度 A問題9

 直流送電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) 直流送電線は、線路の回路構成をするうえで、交流送電線に比べて導体本数が少なくて済むため、同じ電力を送る場合、送電線路の建設費が安い。

(2) 直流は、変圧器で容易に昇圧や降圧ができない。

(3) 直流送電は、交流送電と同様にケーブル系統での充電電流の補償が必要である。

(4) 直流送電は、短絡容量を増大させることなく異なる交流系統の非同期連系を可能とする。

(5) 直流系統と交流系統の連系点には、交直変換所を設置する必要がある。

ポイント解説:充電電流はd V/dtの産物——直流(電圧一定)ならゼロ

(3)が誤り:充電電流はケーブルの静電容量Cを交流電圧が周期的に充放電するために流れる電流(i=C·dV/dt)。直流は電圧が一定なのでdV/dt=0、定常状態では充電電流が流れない。よって補償(分路リアクトル等)は不要——これは直流がケーブル・海底送電で選ばれる最大の理由で、「交流と同様に補償が必要」は直流の長所を打ち消す誤り。

直流の経済性(1):交流3相は導体3本(+架空地線)だが、直流は2本(帰路共用や大地帰路なら1本)で同じ電力を送れる→線路建設費が安い。ただし交直変換所(5)が高価なので、長距離でないと元が取れないという損益分岐の構図。

系統連系の利点(4):直流連系は短絡容量を増大させずに異周波数・非同期の交流系統をつなげる——交流で直接つなぐと系統全体の短絡容量が増えて遮断器の取り替えが必要になるが、直流はその心配がない(50/60Hz連系の周波数変換所)。(2)変圧器が使えないのは既出(cb5)。

問題の解説

STEP1 充電電流の正体

i=C·dV/dt——交流はVが振動するから流れる。直流はdV/dt=0。

STEP2 (3)を判定

直流に定常充電電流なし→補償不要→「必要」は誤り。

STEP3 直流の経済構図

導体少・線路安(1)⇔変換所高(5)。短絡容量増やさず非同期連系(4)。

答え:(3)

💡 覚え方
「直流はdV/dt=0——充電電流ゼロ・補償不要」——ケーブル・海底送電の切り札。導体本数:交流3本vs直流2本→線路は安いが変換所が高い。短絡容量を増やさず非同期連系も直流の売り。

⚠️ よくある間違い
「交流と同様に」という言葉に流されない——充電電流は交流特有。導体本数が少ないのは直流の方(1)。短絡容量は「増大させない」が正しい(4)——直流連系は事故電流を運ばない。

まとめ

誤り(3) 直流に充電電流の補償は不要(流れない)
充電電流i=C·dV/dt——直流では定常的にゼロ
経済性導体2本で線路安(1)⇔変換所高(5)
非同期連系短絡容量を増大させずに可能(4)
答え(3)

▼あわせて解きたい関連問題
・直流送電の遮断困難(地中送電5):【電力】令和5年度下期 A問題11
・自励式・他励式(地中送電14):【電力】平成29年度 A問題6
・ケーブルの充電電流(地中送電6):【電力】令和5年度上期 A問題10

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