架空送電21【電験3種 電力】多導体は電位の傾き小→コロナ開始電圧高!Lも表皮効果も小さくなる 平成30年度 A問題9 完全解説

電験3種 電力科目【架空送電】平成30年度 A問題9 (ア)スペーサ・(イ)小さく・(ウ)高く・(エ)小さい・(オ)インダクタンス=(4)

今回は平成30年度 電力科目 A問題9、架空送電線の多導体方式に関する空欄補充問題です。コロナ対策としての多導体(架空送電11・19)に加え、表皮効果・インダクタンス・送電容量への効果まで踏み込む総まとめ問題です。

多導体の効能は3つセットで覚えます:①電線表面の電位の傾き(電界)が小さくなる→コロナ開始電圧が高くなる→コロナ損・雑音を抑制。②同じ合計断面積の単導体より表皮効果が小さい(電流が有効に流れる)。③インダクタンスが減少→送電容量が増加し系統安定度が向上。

出題のポイント

目次

平成30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 架空送電 平成30年度 A問題9 問題文
平成30年度 電力科目 A問題9 問題文

電験3種 電力科目 【架空送電】 平成30年度 A問題9

 次の文章は、架空送電線の多導体方式に関する記述である。

 送電線において、1相に複数の電線を(ア)を用いて適度な間隔に配置したものを多導体と呼び、主に超高圧以上の送電線に用いられる。多導体を用いることで、電線表面の電位の傾きが(イ)なるので、コロナ開始電圧が(ウ)なり、送電線のコロナ損失、雑音障害を抑制することができる。

 多導体は合計断面積が等しい単導体と比較すると、表皮効果が(エ)。また、送電線の(オ)が減少するため、送電容量が増加し系統安定度の向上につながる。

 上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)及び(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)スペーサ大きく低く大きいインダクタンス
(2)スペーサ小さく高く小さい静電容量
(3)シールドリング大きく高く大きいインダクタンス
(4)スペーサ小さく高く小さいインダクタンス
(5)シールドリング小さく低く大きい静電容量

ポイント解説:多導体=電界緩和・表皮効果小・L減少の三拍子

(ア)スペーサ・(イ)小さく・(ウ)高く:1相に複数の素導体をスペーサで束ねるのが多導体。等価的に太い導体になるため電線表面の電位の傾き(電界強度)が小さくなり、コロナが発生し始める電圧=コロナ開始電圧が高くなる。結果、コロナ損・雑音障害を抑制(ks11・ks19と同じ理屈を別の言葉で聞いている)。

(エ)小さい:合計断面積が同じなら、1本の太い単導体より複数の細い素導体に分けた方が表皮効果は小さい(各素導体の断面をより有効に使える)→実効抵抗が下がる。

(オ)インダクタンス:多導体化で等価半径が大きくなると作用インダクタンスが減少(ks17のL=(μ₀/2π)ln(D/r)でr等価が大→L小)。送電容量P=V₁V₂sinδ/XのXが減る→送電容量増加→系統安定度向上。なお作用静電容量は逆に増加する。よって(4)。

問題の解説

STEP1 (ア)(イ)(ウ)コロナ

スペーサで束ねる→等価的に太い→表面電界小→コロナ開始電圧高。

STEP2 (エ)表皮効果

同じ断面積なら分割した方が表皮効果小→実効抵抗小。

STEP3 (オ)LとX

等価半径大→L減少→X減少→送電容量増・安定度向上→(4)。

答え:(4)

💡 覚え方
多導体の三拍子:①電界緩和→コロナ開始電圧UP ②表皮効果DOWN ③インダクタンスDOWN→送電容量UP。おまけ:静電容量は増加する(Lと逆)。束ねる金具はスペーサ(シールドリングはがいし連の電位分担用)。

⚠️ よくある間違い
コロナ開始電圧を「低く」としない——多導体は高くする(発生しにくくする)。減少するのは静電容量でなくインダクタンス(Cはむしろ増える)。(ア)をシールドリングとしない——多導体の間隔保持はスペーサ

まとめ

(ア)スペーサ(素導体の間隔保持)
(イ)(ウ)電位の傾き小さく→コロナ開始電圧高く
(エ)表皮効果が小さい
(オ)インダクタンス減少→送電容量増加
注意静電容量は増加(Lと逆方向)
答え(4)

▼あわせて解きたい関連問題
・コロナ損の空欄(架空送電11):【電力】令和5年度上期 A問題9
・線路定数とD/r(架空送電17):【電力】令和2年度 A問題10

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