変電29【電験3種 電力】避雷器と絶縁協調！発変電所用はギャップレス・配電用は直列ギャップ付き 平成27年度 A問題7 完全解説

今回は平成27年度 電力科目 A問題7、避雷器とその役割に関する空欄補充問題です。過電圧の抑制・続流の遮断という基本動作に加え、発変電所用と配電用でのギャップの有無、そして絶縁協調という設計思想まで問われます。

押さえどころは2つ。①避雷器は過電圧を抑制し放電後の続流を遮断する。②発変電所用はギャップレス、配電用は直列ギャップ付きが主流。そして機器の絶縁強度を経済的・合理的に設計することを絶縁協調と呼びます。

出題のポイント

平成27年度 電力科目 A問題7：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 【変電】 平成27年度 A問題7

　避雷器とは、大地に電流を流すことで雷又は回路の開閉などに起因する(ア)を抑制して、電気施設の絶縁を保護し、かつ、(イ)を短時間のうちに遮断して、系統の正常な状態を乱すことなく、原状に復帰する機能をもつ装置である。避雷器には、炭化けい素(SiC)素子や酸化亜鉛(ZnO)素子などが用いられるが、性能面で勝る酸化亜鉛素子を用いた酸化亜鉛形避雷器が、現在、電力設備や電気設備で広く用いられている。なお、発変電所用避雷器では、酸化亜鉛形(ウ)避雷器が主に使用されているが、配電用避雷器では、酸化亜鉛形(エ)避雷器が多く使用されている。電力系統には、変圧器をはじめ多くの機器が接続されている。これらの機器を異常時に保護するための絶縁強度の設計は、最も経済的かつ合理的に行うとともに、系統全体の信頼度を向上できるよう考慮する必要がある。これを(オ)という。このため、異常時に発生する(ア)を避雷器によって確実にある値以下に抑制し、機器の保護を行っている。上記の記述中の空白箇所(ア)〜(オ)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。

次の文章は、避雷器とその役割に関する記述である。空白箇所(ア)〜(オ)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)	(オ)
(1)	過電圧	続流	ギャップレス	直列ギャップ付き	絶縁協調
(2)	過電流	電圧	直列ギャップ付き	ギャップレス	電流協調
(3)	過電圧	電圧	直列ギャップ付き	ギャップレス	保護協調
(4)	過電流	続流	ギャップレス	直列ギャップ付き	絶縁協調
(5)	過電圧	続流	ギャップレス	直列ギャップ付き	保護協調

ポイント解説：過電圧・続流・ギャップの使い分け・絶縁協調

(ア)過電圧・(イ)続流：避雷器は雷や開閉サージに起因する過電圧を抑制し（大地に電流を流して）、放電後に引き続き流れようとする商用周波の続流を短時間で遮断して原状復帰する。「過電流」ではない——避雷器が対象とするのは電圧の異常。文末の「異常時に発生する(ア)を確実にある値以下に抑制」も過電圧の話。

(ウ)ギャップレス・(エ)直列ギャップ付き：ZnO（酸化亜鉛）素子は常時ほぼ絶縁なので直列ギャップが不要。発変電所用は酸化亜鉛形ギャップレス避雷器が主流。一方配電用は酸化亜鉛形直列ギャップ付き避雷器が多い（対地電圧や課電の条件から直列ギャップを付ける）。(オ)絶縁協調：各機器の絶縁強度を最も経済的・合理的に設計し系統全体の信頼度を高めることを絶縁協調という。以上より(ア)過電圧・(イ)続流・(ウ)ギャップレス・(エ)直列ギャップ付き・(オ)絶縁協調で答えは(1)。

問題の解説

STEP1　(ア)(イ)

避雷器は過電圧を抑制し、放電後の続流を遮断。

STEP2　(ウ)(エ)

発変電所用＝ギャップレス、配電用＝直列ギャップ付き。

STEP3　(オ)

絶縁強度を経済的・合理的に設計＝絶縁協調→(1)。

答え：(1)

まとめ

(ア)	雷・開閉に起因する過電圧を抑制
(イ)	放電後の続流を短時間で遮断
(ウ)	発変電所用＝酸化亜鉛形ギャップレス
(エ)	配電用＝酸化亜鉛形直列ギャップ付き
(オ)	絶縁強度の経済的設計＝絶縁協調→(1)

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