地中送電18【電験3種 電力】誘電体損は「同位相」の電流成分！90°進みは充電電流 平成25年度 A問題10 完全解説

今回は平成25年度 電力科目 A問題10、地中電線の損失の誤り選択問題です。誘電体損の定義を位相の観点から正確に理解しているかがズバリ問われます。

絶縁体に流れる電流は2成分に分解できます：電圧より90°進んだ充電電流成分（損失ゼロ）と、電圧と同位相の成分（これが誘電体損を生む）。同位相成分と充電成分の比が誘電正接tanδ。「90°進んだ成分により発生」は無損失の成分を犯人にした誤りです。

出題のポイント

平成25年度 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】 平成25年度 A問題10

　地中電線の損失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)　誘電体損は、ケーブルの絶縁体に交流電圧が印加されたとき、その絶縁体に流れる電流のうち、電圧に対して位相が90〔°〕進んだ電流成分により発生する。

(2)　シース損は、ケーブルの金属シースに誘導される電流による発生損失である。

(3)　抵抗損は、ケーブルの導体に電流が流れることにより発生する損失であり、単位長当たりの抵抗値が同じ場合、導体電流の2乗に比例して大きくなる。

(4)　シース損を低減させる方法として、クロスボンド接地方式の採用が効果的である。

(5)　絶縁体が劣化している場合には、一般に誘電体損は大きくなる傾向がある。

ポイント解説：90°進み＝無損失の充電電流／同位相＝損失を生む成分

(1)が誤り：理想のコンデンサでは電流は電圧より90°進み、電力（V×I×cosθ）はゼロ＝損失なし。実際の絶縁体はわずかに電圧と同位相の電流成分が流れ、この成分×電圧が誘電体損になる（cb4の定義と同じ）。同位相成分／充電成分＝誘電正接tanδ。「90°進んだ成分により発生」は損失を生まない成分の濡れ衣。

その他は正しい：(2)シース損＝金属シースの誘導電流による損失。(3)抵抗損＝I²R（電流の2乗に比例）。(4)クロスボンド接地でシース回路損を低減（cb15）。(5)絶縁体が劣化するとtanδが増加→誘電体損は大きくなる——だからtanδ測定（誘電正接試験）が絶縁劣化診断に使われる（この先のH20問11＝cb24の伏線）。

ベクトルで覚える：絶縁体の電流ベクトルは、ほぼ真上（90°進み・充電電流）からδだけ電圧側に傾いている。この傾きがtanδで、傾き＝損失・劣化のバロメータ。

問題の解説

STEP1　電流を2成分に分解

90°進み=充電電流（無損失）／同位相=損失成分。比がtanδ。

STEP2　(1)を判定

誘電体損の犯人は同位相成分。「90°進み」は誤り。

STEP3　他の損失を確認

シース損=誘導電流(2)・クロスボンドで低減(4)、抵抗損=I²R(3)、劣化→tanδ増(5)。

答え：(1)

まとめ

誤り	(1) 誘電体損は同位相成分で発生（90°進みは充電電流）
tanδ	同位相成分／充電成分＝損失・劣化の指標
シース損	誘導電流(2)・クロスボンドで低減(4)
抵抗損	I²R——電流の2乗に比例(3)
劣化	tanδ増→誘電体損増(5)
答え	(1)

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