次の文章は、水車の比速度に関する記述である。

比速度とは、任意の水車の形(幾何学的形状)と運転状態(水車内の流れの状態)とを(　ア　)変えたとき、(　イ　)で単位出力(1kW)を発生させる仮想水車の回転速度のことである。

水車では、ランナの形や特性を表すものとしてこの比速度が用いられ、水車の(　ウ　)ごとに適切な比速度の範囲が存在する。

水車の回転速度をn[min^－1]、有効落差をH[m]、ランナ1個当たり又はノズル1個当たりの出力をP[kW]とすれば、この水車の比速度n_sは、次の式で表される。

通常、ペルトン水車の比速度は、フランシス水車の比速度より(　エ　)。

比速度の大きな水車を大きな落差で使用し、吸出し管を用いると、放水速度が大きくなって、(　オ　)やすくなる。そのため、各水車には、その比速度に適した有効落差が決められている。

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。

• 　　　　　(ア)　　　　　　　　(イ)　　　　(ウ)　　(エ)　　　　(オ)

1. 一定に保って有効落差を　単位流量(1m³/s)　出力　大きい　高い効率を得
2. 一定に保って有効落差を　単位落差(1m)　　 種類　大きい　キャビテーションが生じ
3. 相似に保って大きさを　　単位流量(1m³/s)　出力　大きい　高い効率を得
4. 相似に保って大きさを　　単位落差(1m)　　 種類　小さい　キャビテーションが生じ
5. 相似に保って大きさを　　単位流量(1m³/s)　出力　小さい　高い効率を得

　解 説　　　　

水車の比速度とは、実物の水車を相似形で縮小した仮想水車に対し、1[m]の落差で1[kW]の出力を生じさせるときの回転速度[min^-1]のことです。要するに、水車には様々な大きさや形状のものがありますが、その能力を比較するために単位高さ・単位出力あたりの回転速度を求めることで、基準を揃えた能力を知ることができる、というわけです。

よって、(　ア　)には「相似に保って大きさを」が、(　イ　)には「単位落差(1m)」が入ります。

また、この問題では問題文で比速度の式が示されていますが、もし式を与えられていなくても、重要公式として使えるようにしておくべきです。

比速度は大きすぎず小さすぎず、適正な範囲で運用することが重要です。この「適正な範囲」というのは水車の種類によって異なります。適正な比速度が大きい順に並べると、以下のような大小関係が成り立ちます。

(比速度：大) プロペラ水車 ＞ 斜流水車 ＞ フランシス水車 ＞ペルトン水車 (比速度：小)

よって、(　ウ　)には「種類」が、(　エ　)には「小さい」が入ります。

(　オ　)を含む文章を見ると、比速度の大きな水車を大きな落差で使用し、放水速度が大きくなっているという状況です。

このような場合、水中の気泡が大きな圧力で押しつぶされ、ランナなどの設備に衝撃を与えて損壊させるおそれがあります。この現象をキャビテーションといい、これは水車を痛める原因となるので、比速度や有効落差を適正な値に設定することで、キャビテーションを起こさないようにすることが重要です。

よって、(　オ　)には「キャビテーションが生じ」が入ります。

以上から、

1. 相似に保って大きさを
2. 単位落差(1m)
3. 種類
4. 小さい
5. キャビテーションが生じ

となるので、正解は(4)です。

排熱回収形コンバインドサイクル発電方式と同一出力の汽力発電方式とを比較した記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

1. コンバインドサイクル発電方式の方が、熱効率が高い。
2. 汽力発電方式の方が、単位出力当たりの排ガス量が少ない。
3. コンバインドサイクル発電方式の方が、単位出力当たりの復水器の冷却水量が多い。
4. 汽力発電方式の方が大形所内補機が多く、所内率が大きい。
5. コンバインドサイクル発電方式の方が、最大出力が外気温度の影響を受けやすい。

　解 説　　　　

コンバインドサイクル発電は、ガスタービン発電と汽力発電を繋げたような原理の発電方法です。具体的には、ガスタービン発電を普通に行い、そこから出る排熱を使って、次に続く汽力発電の蒸気を発生させます。

この設問では、問題文に「同一出力の汽力発電方式と比較した」とあるので、この点に注意しながら、各選択肢の正誤について考えていきます。

(1)は正しいです。コンバインドサイクル発電の場合、ガスタービン発電の排熱を捨てずに蒸気タービンで利用しているため、全体としての熱効率が高くなります。

(2)も正しいです。コンバインドサイクル発電のうち、1段目のガスタービン発電では燃料を燃焼させて発電しているので、燃料を燃やすための酸素(実際には空気)が必要です。一方で、汽力発電の蒸気タービンでは空気は必要ないため、汽力発電方式のほうが単位出力当たりの排ガス量が少なくなります。

(3)が誤りです。ガスタービン発電では燃料を燃焼させて発電しているので、復水は発生しません。一方で、汽力発電では蒸気でタービンを回転させるので、こちらは復水を生じます。

そのため、ガスタービンを用いない同一出力の汽力発電に比べると、コンバインドサイクル発電ではガスタービンで発電できる出力分の復水が発生しないため、復水器の冷却水量は少なくて済みます。

よって、(3)の記述は反対です。

(4)は正しいです。コンバインドサイクル発電方式は、汽力発電方式と比べて大型所内補機が少ないので、所内率が小さくなるという特徴があります。

たとえば、(3)にあるように復水器の冷却水量が少ないので、復水器が小さいもので済みます。同様の理由で、給水加熱器も小型化できます。また、(1)にあるように全体の熱効率が高いため、同一出力の汽力発電に比べると、その分所内率は小さくなります。

(5)も正しいです。ガスタービン発電では、燃料の燃焼させるために必ず酸素(空気)が必要です。

ここで、外気温が高いと空気は膨張して密度が小さくなり、外気温が低いと反対に空気の密度は大きくなります。つまり、外気温によってガスタービンが取り込める空気量が変動するため、それに応じて出力も変化します。

汽力発電の蒸気タービンでは空気を使用するわけではないので、このような影響は受けません。よって、コンバインドサイクル発電では、汽力発電と比べて最大出力が外気温度の影響を受けやすいといえます。

以上から、正解は(3)となります。

次の文章は、火力発電所に関する記述である。

火力発電所において、ボイラから煙道に出ていく燃焼ガスの余熱を回収するために、煙道に多数の管を配置し、これにボイラへの(　ア　)を通過させて加熱する装置が(　イ　)である。同じく煙道に出ていく燃焼ガスの余熱をボイラへの(　ウ　)空気に回収する装置が、(　エ　)である。

上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)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)

1. 給水　　再熱器　　燃焼用　　過熱器
2. 蒸気　　節炭器　　加熱用　　過熱器
3. 給水　　節炭器　　加熱用　　過熱器
4. 蒸気　　再熱器　　燃焼用　　空気予熱器
5. 給水　　節炭器　　燃焼用　　空気予熱器

　解 説　　　　

(　ア　)と(　イ　)に関して、ボイラから出てきた煙道ガスはまだかなり熱く、これをそのまま捨てるのは熱エネルギーの無駄になります。そこで、節炭器では、煙道ガスの持つ熱を、ボイラへ入る直前の給水を過熱するために使います。

ちなみに、節炭器という名前は、「石炭を節約する」というところから来ています。今の時代は燃料が石炭とは限りませんが、ともかく、熱効率を上げて燃料を節約できる、という意味が含まれています。

よって、(　ア　)には「給水」が、(　イ　)には「節炭器」が入ります。

なお、(　ア　)の選択肢には「蒸気」もありますが、ボイラという設備の仕組みを考えると、(　ア　)に「蒸気」を入れるのは不適切であることが判断できます。というのも、ボイラは給水された水を加熱して蒸気に変える設備です。

よって、問題文に「ボイラへの(　ア　)」とあって選択肢が「給水」または「蒸気」であれば、ボイラに入るのは「給水」であると判断することができます。

また、(　イ　)の選択肢には「再熱器」がありますが、これは、高圧タービンで仕事をした蒸気を再加熱し、その後、中・低圧タービンで仕事をさせるためのものです。これにより、熱効率の向上とタービン翼の腐食防止につながります。

(　ウ　)と(　エ　)に関して、節炭器を抜けた後の排ガスもまだ熱を持っているため、今度は燃焼室に入る直前の燃焼用空気を温めるのに使います。

このための熱交換器を空気予熱器といいます。節炭器では排ガスの熱で水を温めたのに対し、空気予熱器では排ガスの熱で空気を温めます。これらはどちらも、熱効率の向上につながります。

よって、(　ウ　)には「燃焼用」が、(　エ　)には「空気予熱器」が入ります。

なお、(　ウ　)の選択肢には「加熱用」もありますが、空気の熱によってボイラの水を加熱しているわけではないので、これは不適切です。空気を使って燃料を燃焼させ、その熱でボイラの水を蒸気に変えています。

また、(　エ　)の選択肢には「過熱器」がありますが、これは、ボイラと高圧タービンの間に設置する装置で、ボイラを出た後のわずかに水分が残っている蒸気をさらに過熱することで、完全な蒸気へと変えます。

以上から、

1. 給水
2. 節炭器
3. 燃焼用
4. 空気予熱器

となるので、正解は(5)です。

1kgのウラン燃料に3.5%含まれるウラン235が核分裂し、0.09%の質量欠損が生じたときに発生するエネルギーと同量のエネルギーを、重油の燃焼で得る場合に必要な重油の量[kL]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

ただし、計算上の熱効率を100%、使用する重油の発熱量は40000kJ/Lとする。

1. 13
2. 17
3. 70
4. 1.3×10³
5. 7.8×10⁴

　解 説　　　　

質量をエネルギーに変える式は以下の通りです。

• E：エネルギー [J]
• m：欠損した質量 [kg]
• c：光速 3.0×10⁸ [m/s]

上式は重要公式として覚えておいて欲しいですが、併せて光速が秒速30万kmであることも押さえておいてください(もちろん、光速を3.0×10⁸[m/s]と覚えてもいいのですが、個人的には秒速30万kmのほうが覚えやすいと思います)。

よって、核分裂によって得られるエネルギーは次のようになります。

一方、重油発熱量は40000[kJ/L]なので、2.835×10⁹[kJ]の熱を得るために必要な重油の量は次のように計算できます。

よって、正解は(3)となります。

風力発電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. 風力発電は、風の力で風力発電機を回転させて電気を発生させる発電方式である。風が得られれば燃焼によらずパワーを得ることができるため、発電するときにCO₂を排出しない再生可能エネルギーである。
2. 風車で取り出せるパワーは風速に比例するため、発電量は風速に左右される。このため、安定して強い風が吹く場所が好ましい。
3. 離島においては、風力発電に適した地域が多く存在する。離島の電力供給にディーゼル発電機を使用している場合、風力発電を導入すれば、そのディーゼル発電機の重油の使用量を減らす可能性がある。
4. 一般的に、風力発電では同期発電機、永久磁石式発電機、誘導発電機が用いられる。
5. 風力発電では、翼が風を切るため騒音を発生する。風力発電を設置する場所によっては、この騒音が問題となる場合がある。この騒音対策として、翼の形を工夫して騒音を低減している。

　解 説　　　　

(2)について、風車で取り出せるパワー(出力)は「風速に比例」ではなく、「風速の3乗に比例」します。ちなみに、後半以降の「発電量は～好ましい」の記述はその通りですし、風速の3乗に比例するということは、風速という要因が風力発電においてはかなり重要なパラメータであることがわかります。

以上は重要知識として押さえておきたい内容ですが、運動エネルギーの式から考えることもできます。風力発電で取り出せる電力の式は以下の式で表すことができます。

• P：風力発電で取り出せる電力=1秒間に風車を通過する風のもつエネルギー [J/s]
• m：風の質量(1秒間に風車を通過する空気の量) [kg/s]
• v：風速 [m/s]

ここで、本来ならエネルギーの単位は[J]ですが、風というのは実体がない(質量がない)ものなので、ここでは「1秒あたり」として考えます。「1秒あたり」と時間を限定すれば、1秒の間に風車を通過する空気の量であれば決めることができるので、これが上式のmになります。

上式を見ると、Pはvの2乗に比例するように見えます。しかし、mは1秒間に風車を通過する空気の量なので、これも風速vに比例することがわかります。よって、これらを合わせると、Pはvの3乗に比例するということになります。

よって、正解は(2)です。

配電線路の開閉器類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. 配電線路用の開閉器は、主に配電線路の事故時又は作業時に、その部分だけを切り離すために使用される。
2. 柱上開閉器には気中形、真空形、ガス形がある。操作方法は、手動操作による手動式と制御器による自動式がある。
3. 高圧配電方式には、放射状方式(樹枝状方式)、ループ方式(環状方式)などがある。ループ方式は結合開閉器を設置して線路を構成するので、放射状方式よりも建設費は高くなるものの、高い信頼度が得られるため負荷密度の高い地域に用いられる。
4. 高圧カットアウトは、柱上変圧器の一次側の開閉器として使用される。その内蔵の高圧ヒューズは変圧器の過負荷時や内部短絡故障時、雷サージなどの短時間大電流の通過時に直ちに溶断する。
5. 地中配電系統で使用するパッドマウント変圧器には、変圧器と共に開閉器などの機器が収納されている。

　解 説　　　　

(1)は正しいです。配電線路用の開閉器は、配電線路の事故時に事故区間を切り離すためと、作業時の作業区間を区分するために使用されます。前者の目的で使われる開閉器が高圧カットアウト、後者の目的で使われる開閉器が柱上開閉器となります。

(2)も正しいです。柱上開閉器には気中形、真空形、ガス形がありますが、気中形と真空形がよく使われます。操作方法は、手動操作による手動式と制御器による自動式があります。

(3)も正しいです。配電方式には代表的なものが5つ(以下参照)ありますが、ここでは、文中に挙げられている放射状方式とループ方式についてのみ解説をします。それ以外のものについては配電方式(スポットネットワーク方式など)のページを参照してください。

• 放射状方式(樹枝状方式)
• ループ方式(環状方式)
• バンキング方式
• 低圧ネットワーク方式(レギュラーネットワーク方式)
• スポットネットワーク方式

放射状方式は、ある幹線を軸として、そこから枝分かれ(分岐線)を延ばす配電方式です。仕組みが簡単なので建設費が安く、必要に応じて後から分岐線を増設することも容易です。

一部が故障した場合、区分開閉器によって事故区間を遮断することが可能ですが、その際の停電区間が比較的広いことがデメリットとして挙げられます。

ループ方式(環状方式)は、下図のように2つの線路を結合開閉器でつなぎ、ループ状にした配電方式です。

一部が故障した場合、故障点を挟むかたちで両側の区分開閉器を開にすれば、ほかの区間の停電は避けられます。ループ方式は結合開閉器を設置して線路を構成するので、放射状方式よりも建設費は高くなるものの、高い信頼度が得られるために負荷密度の高い地域で用いられています。

(4)が誤りです。高圧カットアウトには柱上開閉器と同様、変圧器を電路から区分する役割もありますが、特徴的な役割としては、変圧器の過負荷や内部短絡故障などの異常が起きると、ヒューズを切って電線路を切り離すことにより、事故を高圧系統側に波及させないようにしています。

ただし、雷サージなどの短時間大電流の通過時にも溶断して系統から切り離されてしまうと、雷サージのたびにヒューズを交換する必要が生じて不都合です。そのため、このような瞬間的な異常では溶断しないようにする必要があります。

よって、(4)の前半部分は正しいですが、後半の「雷サージなどの短時間大電流の通過時に直ちに溶断する」という部分が誤りの記述となります。

(5)は正しいですが、ややマイナーな記述なので、あまり気にしなくてもよいと思います。

パッドマウント変圧器とは、変圧器と附属設備(開閉器や遮断器、低圧母線など)をまとめて収納したもので、地中配電系統で用いられます。これにより電柱や架空電線がなくなるので、景観が重視される都市部などで使われています。

以上から、正解は(4)となります。

次の文章は、変電所の計器用変成器に関する記述である。

計器用変成器は、(　ア　)と変流器とに分けられ、高電圧あるいは大電流の回路から計器や(　イ　)に必要な適切な電圧や電流を取り出すために設置される。

変流器の二次端子には、常に(　ウ　)インピーダンスの負荷を接続しておく必要がある。また、一次端子のある変流器は、その端子を被測定線路に(　エ　)に接続する。

上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)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)

1. 主変圧器　　　　避雷器　　　　高　　縦続
2. CT　　　　　　  保護継電器　　低　　直列
3. 計器用変圧器　　遮断器　　　　中　　並列
4. CT　　　　　　  遮断器　　　　高　　縦続
5. 計器用変圧器　　保護継電器　　低　　直列

　解 説　　　　

(　ア　)で、計器用変成器には、計器用変圧器(VT：Voltage Transformer)と変流器(CT：Current Transformer)があります。

高電圧または大電流をそのまま測定するのは難しいので、計器用変成器を使うことで小さな値に変換することで、普通の電圧計または電流計で測定できるようにします。

よって、(　ア　)には「計器用変圧器」が入ります。

(　イ　)で、計器用変成器(VTやCT)で異常を感知した際には、遮断器で周囲との電気的なつながりを断ち、事故の影響を最小限に抑える必要があります。このようにVTやCTの異常を認識し、遮断器を作動させるための装置を保護継電器といいます。

よって、(　イ　)には「保護継電器」が入ります。

(　ウ　)に関して、変流器(CT)は、通電中に二次側が開放されると変流器に異常電圧が発生し、鉄損が過大となって絶縁が破壊される危険性があります。そこで、開放防止のために、変流器の二次端子には常に低インピーダンスの負荷を接続しておきます。

あくまで開放防止が目的であり、高電圧を掛けたいわけではない(むしろ掛けたくない)ので、インピーダンスは低いものを選びます。

また、少し脱線しますが、計器用変圧器(VT)の場合でも似たような措置が必要です。CT・VTの違いを以下にまとめますので、確認しておいてください。

• 変流器(CT)：二次側を開放すると計器に高電圧が掛かるため、開放防止を目的として二次端子に低インピーダンスの負荷を接続します。
• 計器用変圧器(VT)：二次側を短絡すると計器に大電流が流れるため、短絡防止を目的として二次端子に高インピーダンスの負荷を接続します。

よって、(　ウ　)には「低」が入ります。

(　エ　)で、変流器は電流を測定するためのものなので、被測定線路に対して直列接続とします。分岐するようなつなぎ方では、電流が分散されて正しい測定が行なえません。

よって、(　エ　)には「直列」が入ります。

以上から、

1. 計器用変圧器
2. 保護継電器
3. 低
4. 直列

となるので、正解は(5)です。

次に示す配電用機材(ア)～(エ)とそれに関係の深い語句(a)～(e)とを組み合わせたものとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

1. (ア)－(c)　　(イ)－(d)　　(ウ)－(e)　　(エ)－(a)
2. (ア)－(c)　　(イ)－(d)　　(ウ)－(a)　　(エ)－(e)
3. (ア)－(c)　　(イ)－(d)　　(ウ)－(a)　　(エ)－(b)
4. (ア)－(d)　　(イ)－(c)　　(ウ)－(a)　　(エ)－(b)
5. (ア)－(d)　　(イ)－(c)　　(ウ)－(e)　　(エ)－(a)

　解 説　　　　

(ア)に関して、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ますが、現在は性能面で勝る酸化亜鉛(ZnO)素子を用いた酸化亜鉛形避雷器が、電力設備や電気設備で広く用いられています。

これは、ギャップレス避雷器でも直列ギャップ付き避雷器でもいえることなので、(ア)の「ギャップレス避雷器」と関係の深い語句は、(c)の「酸化亜鉛(ZnO)」となります。

(イ)に関して、ガス開閉器によく用いられる気体は、六ふっ化硫黄(SF₆)です。

SF₆は無色無臭の気体で、無毒、不活性、不燃性で絶縁性に優れ、かつ安価という、開閉器に使うには非常に都合の良い物質です。さらにいえば、ガスが不活性かつ不燃であることから、安全性が高く、保守も容易です。

よって、(イ)の「ガス開閉器」と関係の深い語句は、(d)の「六ふっ化硫黄(SF₆)」となります。

(ウ)に関して、CVケーブルは、Cross-linked polyethylene insulated Vinyl sheathed Cableの略で、架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブルと訳されます(正式名称を覚える必要はありません)。高圧地中配電線路のケーブルとしてよく使われます。

ここで(ウ)の選択肢を見ると、(a)の水トリーと(e)のギャロッピングが候補となっています。

(a)の水トリーとは、高圧ケーブルの絶縁物である架橋ポリエチレンに発生する絶縁劣化現象です。水分や異物が絶縁体の中に浸透すると、樹枝状に亀裂が広がり、絶縁劣化が起こります。そして、さらに劣化が進むと絶縁破壊に至り、地絡事故などを引き起こす可能性があります。

(e)のギャロッピングとは、電線に雪や氷がくっついたところに風が吹いてきた際に起きる現象です。雪などによって電線が重くなっていることに加え風を受ける面積が大きくなっているため、その振動も大きくなります。電線の振動幅が大きいと、悪いときには電線同士が接触してショートすることもあります。

よって、(ウ)の「CVケーブル」と関係の深い語句は、(a)の「水トリー」となります。

(エ)に関して、変圧器はその効率が100%になることはなく、実際には損失が生じてしまいますが、その損失には大きく分けて無負荷損と負荷損の2種類があります。

無負荷損とは、負荷を掛けていても掛けていなくても生じてしまう一定量の損失のことで、主に鉄損がこれに当たります。無負荷損には様々な種類がありますが、電験三種を受ける上では、「無負荷損＝鉄損」と考えて差し支えありません。

負荷損とは、負荷を掛けているときにだけ発生する損失のことで、主に銅損がこれに当たります。負荷損も無負荷損と同様にいくつかの種類がありますが、この試験においては「負荷損＝銅損」という認識で大丈夫です。

(エ)の柱上変圧器も変圧器の一種なので、上記の鉄損や銅損が生じます。そのため、(エ)の「柱上変圧器」と関係の深い語句は、(b)の「鉄損」となります。

以上から、

1. (c)
2. (d)
3. (a)
4. (b)

となるので、正解は(3)です。

次の文章は、コロナ損に関する記述である。

送電線に高電圧が印加され、(　ア　)がある程度以上になると、電線からコロナ放電が発生する。コロナ放電が発生するとコロナ損と呼ばれる電力損失が生じる。

コロナ放電の発生を抑えるには、電線の実効的な直径を(　イ　)するために(　ウ　)する、線間距離を(　エ　)する、などの対策がとられている。

コロナ放電は、気圧が(　オ　)なるほど起こりやすくなる。

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。

• 　　　　(ア)　　　　　(イ)　　　　(ウ)　　　　(エ)　　(オ)

1. 電流密度　　　　　　　大きく　　単導体化　　大きく　　低く
2. 電線表面の電界強度　　大きく　　多導体化　　大きく　　低く
3. 電流密度　　　　　　　小さく　　単導体化　　小さく　　高く
4. 電線表面の電界強度　　小さく　　単導体化　　大きく　　低く
5. 電線表面の電界強度　　大きく　　多導体化　　小さく　　高く

　解 説　　　　

コロナ放電が発生すると、電気エネルギーの一部が音、光、熱などに変換され、電力損失が生じます。この電力損失のことをコロナ損といいます。

コロナ放電の発生にはデメリットが多く、電力損失はもちろん、架空送電線近傍で誘導障害や受信障害が生じたり、電線や取り付け金具で腐食が生じたりすることもあります。よって、コロナ放電を極力抑えるような工夫が求められます。

コロナ放電は、電線表面電界がある値を超えると発生します。よって、(　ア　)には「電線表面の電界強度」が入ります。

つまり、電線表面電界が低くなればコロナ放電を抑えることができるので、太い電線を使うことや、電線同士の距離を離すことで電界を低くすることなどが有効です。がいし装置にシールドリングを取り付けるという方法もあります。

よって、(　イ　)には「大きく」が入ります。また、電線を多導体化すれば実質的に太い電線を用いていることになるので、(　ウ　)には「多導体化」が入ります。

(　エ　)も上記で説明した通り、電界を弱めるためには線間距離を「大きく」する必要があります。

(　オ　)はややマイナーな知識であるため、わからなくても仕方ないと思います。その場合でも(　ア　)～(　エ　)で適切な選択をすれば、正解の選択肢は一つに絞れます。

参考までに正解を示しておくと、コロナ放電は低気圧であるほど起こりやすいので、(　オ　)には「低く」が入ります。また、晴れよりは雨のときに発生しやすいという特徴もあります。

以上から、

1. 電線表面の電界強度
2. 大きく
3. 多導体化
4. 大きく
5. 低く

となるので、正解は(2)です。

地中送電線路の線路定数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. 架空送電線路の場合と同様、一般に、導体抵抗、インダクタンス、静電容量を考える。
2. 交流の場合の導体の実効抵抗は、表皮効果及び近接効果のため直流に比べて小さくなる。
3. 導体抵抗は、温度上昇とともに大きくなる。
4. インダクタンスは、架空送電線路に比べて小さい。
5. 静電容量は、架空送電線路に比べてかなり大きい。

　解 説　　　　

(1)について、線路定数には以下の4つの種類があり、これは地中送電線路／架空送電線路に関わらず共通です。よって、(1)の記述は正しいです。

• 導体抵抗
• 作用インダクタンス
• 作用静電容量
• 漏れコンダクタンス

(2)について、まずは表皮効果と近接効果の用語の確認をしておきます。

表皮効果とは、導体に交流電流を流したとき、電流密度が導体の表面で高くなり、表面から離れるにつれ低くなっていく現象です。

表皮効果が大きいと、導体の表面では電流が流れやすい一方、表面以外の部分(特に中央付近)の抵抗が高くなってしまうので、線路全体で考えると抵抗値は高くなってしまいます。よって、表皮効果は不都合な効果といえます。

近接効果とは、近い距離で平行に並ぶ2本の導線に交流電流が流れているとき、両者の電流の向きが同一方向であれば引力(引き合う力)が働き、電流の向きが反対方向であれば斥力(反発する力)が働きます。

この性質により、導体内の電流密度に偏りが生じます。具体的には、引力が働けば導体内の電流密度は相手の導体から近い側に偏り、斥力が働けば導体内の電流密度は相手の導体に遠いほうに偏ります。

このように導体内の電流密度に偏りが生じることで、線路全体の抵抗値は高くなってしまいます。よって、近接効果も表皮効果と同様、不都合な効果といえます。

以上から、交流の場合の導体の実効抵抗は、直流と比べると表皮効果や近接効果のせいで大きくなるので、(2)の最後の「小さくなる」が誤りだと判断できます。

(3)について、抵抗の特徴として、温度が高いほど抵抗値は上がり(電流を流しにくくなり)、温度が低いほど抵抗値は下がり(電流を流しやすくなり)ます。よって、(3)の記述は正しいです。

(4)と(5)について、地中送電線路は、同じ送電電圧の架空送電線路と比較して線路間の距離が近いため、作用インダクタンスは小さく、作用静電容量が大きくなります。よって、(4)も(5)も正しい文章です。

以上から、正解は(2)となります。