電気材料18【電験3種 電力】圧力で絶縁耐力が大きく変わるのは気体！液体と取り違えない 平成25年度 A問題14 完全解説

今回は平成25年度 電力科目 A問題14、絶縁材料の特徴の誤り選択問題です。絶縁油・固体絶縁材料・SF6ガスと、気体・液体・固体それぞれの絶縁材料の性質が横断的に問われます。

決め手は圧力と絶縁耐力の関係。圧力によって絶縁耐力が大きく変化するのは気体絶縁材料です。液体はほとんど圧縮されないため、圧力の影響は小さい——「液体は気体と比べて圧力により絶縁耐力が大きく変化する」は主語が逆で誤りです。

出題のポイント

平成25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】 平成25年度 A問題14

　絶縁材料の特徴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)　絶縁油は、温度や不純物などにより絶縁性能が影響を受ける。

(2)　固体絶縁材料は、温度変化による膨張や収縮による機械的ひずみが原因で劣化することがある。

(3)　六ふっ化硫黄(SF₆)ガスは、空気と比べて絶縁耐力が高いが、一方で地球温暖化に及ぼす影響が大きいという問題点がある。

(4)　液体絶縁材料は気体絶縁材料と比べて、圧力により絶縁耐力が大きく変化する。

(5)　一般に固体絶縁材料には、液体や気体の絶縁材料と比較して、絶縁耐力が高いものが多い。

ポイント解説：圧力で絶縁耐力が大きく変わるのは気体——液体との取り違えが誤り

(4)が誤り：圧力により絶縁耐力が大きく変化するのは気体絶縁材料。気体は圧力を上げると分子密度が増えて電子の平均自由行程が短くなり、絶縁耐力が高くなる（GISがSF6ガスを加圧封入するのはこのため）。一方、液体はほとんど圧縮されないので圧力による変化は小さい。主語が逆。

劣化要因（(1)(2)は正しい）：(1)絶縁油は温度や水分・不純物で絶縁性能が低下する。(2)固体絶縁材料は温度変化による膨張・収縮の機械的ひずみ（ヒートサイクル）で劣化することがある——いずれも正しい。

SF6と固体の絶縁耐力（(3)(5)は正しい）：(3)SF6は空気より絶縁耐力が高いが地球温暖化係数が非常に大きいという問題点がある。(5)一般に固体＞液体＞気体の順に絶縁耐力が高いものが多い——正しい。よって誤りは(4)。

問題の解説

STEP1　(1)(2)(3)(5)を確認

温度・不純物(1)、ヒートサイクル劣化(2)、SF6の温暖化問題(3)、固体の絶縁耐力の高さ(5)はいずれも正しい。

STEP2　(4)を判定

圧力で絶縁耐力が大きく変わるのは気体（パッシェンの法則）。液体は非圧縮性で圧力の影響小→(4)が誤り。

答え：(4)

まとめ

誤り	(4) 圧力で大きく変化するのは気体
気体	加圧で絶縁耐力UP（GIS加圧封入）
液体	非圧縮性で圧力の影響小
絶縁耐力の順	固体＞液体＞気体(5)
SF6	絶縁耐力高いが温暖化問題(3)
答え	(4)

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