ケーブルの損失は、導体・絶縁体・金属シースのどこで生じるかを分けると整理できます。渦電流は誘導電圧によって流れるため、導体の抵抗損と同じ感覚では判断できません。
問題文と選択肢｜【電験3種】令和8年度上期 電力 問10
問題文
問10 地中送電線路の電力ケーブルで発生する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。
出典：電気技術者試験センター・公式問題PDF（該当問題を切り抜き）／公式解答PDF
解答・解説
解答
（5）渦電流損の低減に『高い導電率』は不適切
選択肢（5）の訂正｜誤り → 正しい表現
電力ケーブルの渦電流損は，導体を流れる交流電流によって生じる交番磁界の影響で，金属シース内に渦電流が誘導されることで生じる。厚さの薄い金属シースの採用によって交番磁界の影響を小さくすることや，導電率の高い 導電率の低い金属シースの採用によって渦電流による発熱を小さくすることで，渦電流損を低減することができる。
- STEP1導体の抵抗損を確認する表皮効果・近接効果
- STEP2絶縁体の誘電損を確認する誘電率・誘電正接
- STEP3シースの循環電流を抑えるクロスボンド
- STEP4渦電流損の対策を判断する高い導電率が誤り
STEP1｜導体の抵抗損と、電流の偏りを確認する
導体を流れる電流による発熱がI²R損です。交流では電流が表面へ偏る表皮効果と、隣の導体の磁界で偏る近接効果によって、交流抵抗が大きくなります。分割導体や素線絶縁、相間距離を広げることなどが対策です。
STEP2｜絶縁体の誘電損を確認する
絶縁体にも、交流電圧と同位相の小さな電流成分が流れ、誘電損が生じます。一定の形状では静電容量Cは誘電率に比例するので、誘電率や誘電正接tanδの小さい材料が有利です。
誘電損の基本式
\[P_d=\omega CV^2\tan\delta\]
同じ電圧・周波数なら、Cとtanδが小さいほど誘電損は小さくなります。
STEP3｜シースの循環電流を、クロスボンドで抑える
金属シースの長手方向に誘導電圧が生じ、閉回路があると循環電流が流れます。クロスボンドでは、各区間の誘導電圧が打ち消し合うようにつなぎ、循環電流によるシース回路損を抑えます。
STEP4｜渦電流損は、誘導される電流を抑える
選択肢（5）の訂正｜誤り → 正しい表現
電力ケーブルの渦電流損は，導体を流れる交流電流によって生じる交番磁界の影響で，金属シース内に渦電流が誘導されることで生じる。厚さの薄い金属シースの採用によって交番磁界の影響を小さくすることや，導電率の高い 導電率の低い金属シースの採用によって渦電流による発熱を小さくすることで，渦電流損を低減することができる。
交流磁界は金属シース内に渦電流も誘導します。薄い金属シースなど、渦電流が流れにくい構造が対策になります。（5）の「導電率を高くして発熱を小さくする」が誤りです。
抵抗損は「電流が同じならRを下げると減る」のに対し、誘導電圧eが同じなら、Rₑを下げるほど渦電流が増えます。
誘導電圧一定の簡単なモデル
\[I_e=\frac e{R_e},\qquad P_e=I_e^2R_e=\frac{e^2}{R_e}\]
抵抗が小さいと渦電流が増え、発熱も増える方向です。
e²/Rₑは仕組みを理解するためのモデルです。実際のシース損には形状、周波数、磁界分布も関係します。
最後に、3つだけ確認
1. どの部分で損失が発生するかを分ける。
2. クロスボンドは誘導電圧を相殺して循環電流を抑える。
3. 渦電流損は『導電率を高くすれば減る』と考えない。
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