問 題
定格容量50kV･A、一次電圧6600V、二次電圧210/105Vの単相変圧器の二次側に接続した単相3線式架空電線路がある。
この低圧電線路に最大供給電流が流れたときの絶縁性能が｢電気設備技術基準｣に適合することを確認するため、低圧電線の3線を一括して大地との間に使用電圧(105V)を加える絶縁性能試験を実施した。
次の(a)及び(b)の問に答えよ。
(a) この試験で許容される漏えい電流の最大値[A]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 0.119
- 0.238
- 0.357
- 0.460
- 0.714
(b) 二次側電線路と大地との間で許容される絶縁抵抗値は、1線当たりの最小値[Ω]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 295
- 442
- 883
- 1765
- 3530
解 説
(a)
「電気設備技術基準」第22条では、低圧電線路の絶縁性能について定められています。具体的には、低圧電線路中絶縁部分の電線と大地との間もしくは電線の線心相互間の絶縁抵抗は、使用電圧に対する漏えい電流が最大供給電流の2000分の1を超えないようにしなければならない、と定められています。
よって、本問の解法としては、まず単相変圧器の二次側に流れる電流の値を求めて、次にその1/2000の値を計算します。これが1線あたりに許容される漏えい電流の大きさです。
ただし注意すべき点として、設問では「3線を一括して～絶縁性能試験を実施」とあるので、今回は1線分の許容値の3倍分まで許容できることになります。
以上を踏まえて、以下で具体的な計算を進めていきます。
まず、単相3線式は単相2線式のちょうど真ん中にもう1線追加したかたちで、その回路図は下図のように描くことができます。
上図の通り中性線には電流が流れないので、定格容量50[kV･A]と電圧210[V]から、電流I[A]は次のように計算することができます。
よって、1線分の電流許容値は次のように計算できます。
ただし、これが答えではありません。解法の流れについての説明文でも注意点として挙げましたが、今回は3線を一括して絶縁性能試験を実施しているため、この3倍の値まで許容することができます。
よって、正解は(3)となります。
(b)
設問(a)では3線を一括して考えていましたが、設問(b)では1線当たりの絶縁抵抗値が問われている点に注意してください。
単相3線式の対地電圧は中性線ともう1線の線間電圧なので、105[V]です。これと設問(a)の(2)式で求めた1線あたりの漏れ電流I漏れ[A]と合わせると、その抵抗値Rは次にように計算できます。
この値が、二次側電線路と大地との間で許容される最低限の絶縁抵抗値となります。
よって、正解は(3)です。
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