技術基準の計算18【電験3種 法規】7本より線の外径は素線×3!高温季9.8N・低温季10.8N 平成26年度 B問題11 完全解説

電験3種 法規科目 技術基準の計算 平成26年度 B問題11 7本より線の外径は素線の3倍!風圧荷重を計算

今回は平成26年度 法規科目 B問題11ACSR(鋼心アルミより線)の風圧荷重を求める問題です。他の風圧荷重問題と違い、仕上り外径を自分で組み立てるのが最大の特徴です。

鍵は「7本より線の外径=素線直径×3」。中心1本+周囲6本の断面を横切ると、直径が3本分並ぶからです。そこに絶縁体の厚さを両側(×2)加えて仕上り外径を出します。

目次

平成26年度 法規科目 B問題11: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 法規科目 配電 平成26年度 B問題11 問題文
平成26年度 法規科目 B問題11 問題文

出典:一般財団法人 電気技術者試験センター「平成26年度 第三種電気主任技術者試験」法規科目 B問題11

電験3種 法規科目 【技術基準の計算】 平成26年度 B問題11

 鋼心アルミより線(ACSR)を使用する6 600V高圧架空電線路がある。この電線路の電線の風圧荷重について「電気設備技術基準の解釈」に基づき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

 なお、下記の条件に基づくものとする。

 ① 氷雪が多く、海岸地その他の低温季に最大風圧を生じる地方で、人家が多く連なっている場所以外の場所とする。

 ② 電線構造は図のとおりであり、各素線、鋼線ともに全てが同じ直径とする。

 ③ 電線被覆の絶縁体の厚さは一様とする。

 ④ 甲種風圧荷重は980Pa、乙種風圧荷重の計算に使う氷雪の厚さは6mmとする。

なお、下記の条件に基づくものとする。① 氷雪が多く、海岸地その他の低温季に最大風圧を生じる地方で、人家が多く連なっている場所以外の場所とする。② 電線構造は図のとおりであり、各素線、鋼線ともに全てが同じ直径とする。③ 電線被覆の絶縁体の厚さは一様とする。④ 甲種風圧荷重は980Pa、乙種風圧荷重の計算に使う氷雪の厚さは6mmとする。(素線の直径2.0mm、鋼線の直径2.0mm、絶縁体の厚さ2.0mm)

(a) 高温季において適用する風圧荷重(電線1条、長さ1m当たり)の値[N]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1)4.9 (2)5.9 (3)7.9 (4)9.8 (5)21.6 N

(b) 低温季において適用する風圧荷重(電線1条、長さ1m当たり)の値[N]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1)4.9 (2)8.9 (3)10.8 (4)17.7 (5)21.6 N

平成26年度 B問題11 ACSR(鋼心アルミより線)の電線構造
平成26年度 B問題11 ACSR(鋼心アルミより線)の電線構造
平成26年度 B問題11 ACSR(鋼心アルミより線)の電線構造
平成26年度 B問題11 ACSR(鋼心アルミより線)の電線構造
答え(a)高温季=甲種=9.8N = (4)/(b)低温季=甲種と乙種の大きいほう=10.8N = (3)

答えは(a)9.8N・(b)10.8N

電気設備技術基準の解釈 第58条(架空電線路の強度検討に用いる荷重)

甲種風圧荷重=構成材の垂直投影面積1m²につき所定の圧力(電線は980Pa等)/★乙種風圧荷重=電線の周囲に厚さ6mm・比重0.9の氷雪が付着した状態に対し、甲種風圧荷重の0.5倍を基礎として計算/★丙種風圧荷重=甲種風圧荷重の0.5倍/★氷雪の多い地方で、海岸地その他の低温季に最大風圧を生じる地方では、高温季は甲種、低温季は甲種と乙種のいずれか大きいもの

★まず仕上り外径を組み立てるのが、この問題の第一関門です。

風圧荷重の問題は多いですが、外径を自分で求めるのは珍しい型です。

★★7本より線の外径は素線の3倍

$$d_{\text{導体}} = 2.0 \times 3 = 6.0\,\mathrm{[mm]}$$
中心1本+周囲6本の7本より線
断面の中心を通る直線上に素線が3本並ぶ

7本だから7倍ではありません——直線上に並ぶのは3本分です。

中心の1本と、その両側の1本ずつ——図を描けば一目瞭然です。

19本より線なら5本分、37本より線なら7本分——奇数倍で増えていきます

★仕上り外径を求める

$$d = d_{\text{導体}} + 2 t = 6.0 + 2\times 2.0 = 10.0\,\mathrm{[mm]}$$
絶縁体の厚さtを両側に加える
★片側だけでなく両側なので×2

絶縁体は導体の周囲全体を覆います——だから直径には厚さの2倍が加わるのです。

ここで×2を忘れると8.0mmになり、答えが変わります——よくある失点です。

★(a)高温季=甲種風圧荷重

$$A = d \times 1 = 10.0\times 10^{-3} \times 1 = 0.01\,\mathrm{[m^2]}$$
電線1条・長さ1mの垂直投影面積
外径×長さ
$$W_{\text{甲}} = 980 \times 0.01 = 9.8\,\mathrm{[N]}$$
甲種風圧荷重
(a)の答え

垂直投影面積は「外径×長さ」——電線を横から見た面積です。

円柱でも、投影すれば長方形——πを使いません

mmをmに直すことを忘れないことです。

★(b)低温季=甲種と乙種の大きいほう

$$d’ = d + 2 \times 6 = 10.0 + 12 = 22.0\,\mathrm{[mm]}$$
厚さ6mmの氷雪が周囲に付着した状態
★ここでも両側なので×2
$$A’ = 22.0\times 10^{-3} \times 1 = 0.022\,\mathrm{[m^2]}$$
着氷雪時の垂直投影面積
$$W_{\text{乙}} = 980 \times 0.5 \times 0.022 = 10.78 \approx 10.8\,\mathrm{[N]}$$
乙種風圧荷重(甲種の0.5倍の圧力で計算)
(b)の答え

乙種は「圧力は半分、面積は着氷雪で大きく」という計算です——結果として甲種より大きくなることがあるのです。

本問では甲種9.8N<乙種10.8N——だから低温季は乙種を採ります

必ず両方計算して大きいほうを選ぶ——これが「いずれか大きいもの」の意味です。

★甲・乙・丙の使い分け

地方高温季低温季
★氷雪の多い地方(海岸地等で低温季に最大風圧)★★甲種★★甲種と乙種のいずれか大きいもの
★氷雪の多い地方(上記以外)★★甲種★★乙種
★氷雪の少ない地方★★甲種★★丙種
★人家が多く連なっている場所★★丙種によることができる★★同左

本問は「海岸地その他の低温季に最大風圧を生じる地方」——だから低温季は甲種と乙種の大きいほうです。

「人家が多く連なっている場所以外」とも書かれています——丙種の緩和は使えないのです。

問題文の条件①が、この判定を指定しています

★氷雪の比重0.9

乙種風圧荷重の計算では、厚さ6mm・比重0.9の氷雪を想定します。

比重0.9は、荷重(重さ)の計算で使います——風圧荷重の計算では厚さだけを使います。

本問は風圧荷重なので、比重は出てきません——混同しないことです。

風圧の値

構成材甲種風圧荷重
★電線その他の架渉線★★980Pa
★木柱・鉄筋コンクリート柱(丸形)★★780Pa
★鉄塔(鋼管により構成されるもの)★★1 255Pa

問題文が980Paと与えてくれるので、暗記は必須ではありません——ただし知っていると検算に使えます

形状によって風の受け方が違う——丸いものは風を逃がすので小さいのです。

計算の手順をまとめる

手順やること落とし穴
★①★★より線の外径=素線×3★★7倍にしない
★②★★仕上り外径=導体外径+絶縁体厚さ×2★★×2を忘れない
★③★★甲種=圧力×外径×長さ★★mm→mの換算
★④★★乙種=圧力×0.5×(外径+12mm)×長さ★★氷雪も両側なので×2
★⑤★★低温季は甲種と乙種の大きいほう★★両方計算する

「×2」が2回出てきます——絶縁体と氷雪、どちらも両側です。

この2か所を落とさなければ、確実に取れます

より線の本数と外径の関係

より線の構成外径並ぶ本数
★7本より(1+6)★★素線径×3★★中心1+両側1ずつ
★19本より(1+6+12)★★素線径×5★★中心1+両側2ずつ
★37本より(1+6+12+18)★★素線径×7★★中心1+両側3ずつ

層が1つ増えるごとに、直径は素線2本分ずつ増えます——3→5→7という奇数倍

図を描けば一目瞭然——本数を掛けるのではありません

⏱️ 本番での進め方
7本より線の外径=素線直径×3——7倍ではない。
② 仕上り外径は絶縁体の厚さを両側に加える(×2)
③ 甲種=980Pa×外径×1m
④ 乙種=980×0.5×(外径+12mm)×1m、低温季は大きいほうを採る。

💡 覚え方
ACSRの風圧荷重=①7本より線の外径は素線直径×3 ②仕上り外径=導体外径+絶縁体厚さ×2 ③甲種=980Pa×垂直投影面積 ④乙種=甲種の圧力の0.5倍×(外径+氷雪厚さ6mm×2)の面積 ⑤氷雪が多く低温季に最大風圧を生じる地方では、高温季は甲種、低温季は甲種と乙種のいずれか大きいもの。

⚠️ よくある間違い
7本より線の外径を「7倍」にしない——3倍。絶縁体・氷雪の厚さは両側なので×2。低温季は甲種と乙種を両方計算して大きいほうを採る。

まとめ

より線の外径2.0×3=6.0 mm(7本より線)
仕上り外径6.0+2.0×2=10.0 mm
(a)甲種980×0.010×1=9.8 N →(4)
乙種490×0.022×1=10.78 N
(b)低温季大きいほう 10.8 N →(3)
整合d=10mm<12mm なので乙種が勝つ

▼あわせて解きたい関連問題
・風圧荷重の境目(技術基準の計算8):【法規】令和5年度上期 B問題13
・風圧荷重の計算(技術基準の計算15):【法規】平成30年度 B問題11

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