送電

送電方式

交流送電

三相同期発電機は構造が簡単強固で高効率。三相三線式中性点回路を省略でき効率よく送電。

$$単相2線式： V I \cos \theta $$

$$二相3線式Ｖ結線：\root \of 2 V I \cos \theta $$

$$三相3線式Ｙ結線：\root \of 3 V I \cos \theta $$

電圧降下

送電端の電圧と受電端の電圧の差

$$電圧降下＝V_s - V_r \simeq \root \of 3 I (R\cos\theta + X \sin \theta )$$

$$送電電力P = \frac{V_s V_r}{X}\sin \delta $$$$\delta : V_sとV_rの相差角$$

$$線路損失 RI^2　三相３線式 3RI^2$$

Ans.(3)

$$無効電力=皮相電力\times \cos{\theta} = 有効電力 \times \tan {\theta} = 有効電力\times \frac{\root \of {1 - \cos{\theta}^2}}{\cos{\theta}}$$ $$改善前の無効電力は50\times \frac{\root \of {1 - 0.7^2}}{0.7} = 51[kV・A]$$ $$力率改善後の無効電力は50 \times \frac{\root \of {1 - 0.8^2}}{0.8} = 37.5[kV・A]$$ $$挿入すべきコンデンサの無効電力容量は51-37.5=13.5[kV・A]$$ $$$$ $$$$ Ans.(3)

直流送電

絶縁の容易さ、電圧降下・線路損失が小さい。海底ケーブル・長距離

変圧できない。交直交換設備が必要。電流の遮断が難しい。

直流では静電容量は影響しないため充電電流は流れない
Ans.(3)

電線

強電流電気の伝送に使用する電気導体、絶縁物で被覆した電気導体又は絶縁物で被覆した上を保護被覆で保護した電気導体

送電線：発電所もしくは変電所相互間、発電所と変電所との間を連絡する電線路。~77kV

配電線：送電線変電所を経て送られた電力を需要家まで送り届ける部分の電線路。6.6kV

架空配電線路

絶縁線路

高圧配電線：屋外用架橋ポリエチレン絶縁電線（OC[Outdoor weather-proof Cross linked polyethylene insulated wire]線）

高圧引込線：高圧引下用絶縁電線（PD[Plane transformer Drop wire]線）

低圧配電線：屋外用ビニル絶縁電線（OW[Outdoor Weatherproof polyvinyl chloride insulated wire]線）

低圧引込線：引込用ビニル絶縁電線（DV[polyVinyl chloride insulated Drop service wires]線）

がいし：電線と支持物との間を絶縁する装置

支持物：木柱、鉄柱、鉄筋コンクリート柱及び鉄塔並びにこれらに類する工作物であって、電線又は弱電流電線若しくは光ファイバケーブルを支持することを主たる目的とするもの

鋼心アルミより線は，中心に亜鉛めっき鋼より線，その周囲に硬アルミ線をより合わせた電線
Ans.(4)

地中送電方式

景観が保たれる。天気の影響を受けない。

建設費が高い、故障の発見が遅れる、復旧に時間や手間がかかる。

管路式：複数の穴が空いた鉄管や強化プラスチック管を地中にうめ、その穴にケーブルを挿入。

暗きょ式：電力ケーブルだけではなくガス管や上下水管一つの空間に入れる

直接埋没式：地面を掘ってそこにケーブルとそれを保護するカバーを埋める

OF[Oil-Filled cable]ケーブル：絶縁油、大電力送電

CV[Crosslinked polyethylene insulated Vinyl sheath cable]ケーブル：架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル

CVT[Crosslinked polyethylene insulated Vinyl sheathed Triplex type cable　]ケーブル：トリプレックス型架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル

Ans.(4)

架空送電線の振動対策

微風振動

比較的緩やかな風が電線に対して直角に吹くとその電線の風下側にカルマン渦という気流が生じ、電線が上下に定常的に振動する。平地・径間長が長い、張力が大きいほど起こりやすい

対策：ダンパ（振動吸収材）アーマロッド（電線の補強）などの防振装置

ギャロッピング

馬が駆けるように電線が上下に大きく振動する。電線に幸也氷がくっついたところに風が吹いてきた際に起こる。

対策：相間スペーサ、オフセットの設置

ストリートジャンプ

電線の上に積もった雪が落下する際にその反動で電線が飛び上がる現象

対策：相間スペーサ、オフセットの設置

コロナ振動

雨が降って電線の下側に水滴がついているとき、水滴表面の電位傾度が高くなるとコロナ放電が発生。その反動で電線が細かく振動

対策：多導体方式、がいしの重さを調整

サブスパン振動

サブスパン（スペーサとスペーサで区切られた区間）風が原因。振動回数が多い、比較的振幅が大きい。

$$ \begin{array}{cccccc}
& （ア） & （イ） & （ウ） & （エ） & （オ） \\
\hline
(1) & 軽　い & 長　い & 大きい & ギャロッピング & スリートジャンプ \\
\hline
(2) & 重　い & 短　い & 小さい & スリートジャンプ & ギャロッピング \\
\hline
(3) & 軽　い & 短　い & 小さい & ギャロッピング & スリートジャンプ \\
\hline
(4) & 軽　い & 長　い & 大きい & スリートジャンプ & ギャロッピング \\
\hline
(5) & 重　い & 長　い & 大きい & ギャロッピング & スリートジャンプ \\
\hline
\end{array}$$ $$$$ $$$$ $$$$ $$$$ $$$$ Ans.(1)

電線のたるみ

$$D = \frac{W S^2}{8 T},L = S + \frac{8 D^2}{3 S}$$

電線熱膨張

$$L_2 = L_1\{ 1 + \alpha (t_2-t_1)\}$$

$$温度t_1[℃]の時の長さL_1[m],温度t_2の時の長さL_2,\alpha :線膨張係数$$

温度変化によるたるみの変化

$$D_2 = \root \of {D^2 + \frac38 S^2 \alpha t}$$

$$t:温度変化量$$

$$温度30℃の時の電線の長さ = 100 + \frac{8 2^2}{3 \times 100} = 100.10667$$ $$60℃の時の電線の長さ = 100.10667\times \{ 1 + 1.5\times 10^{-5} (60-30)\} = 100.1517$$ $$60℃の時のたるみはL = S + \frac{8 D^2}{3 S}　より$$ $$D = \root \of {frac{3S(L-S)}{8}} = 2.386$$ $$別解$$ $$$D_2 = \root \of {D^2 + \frac38 S^2 \alpha t}$$$ $$= \root \of {2^2 + \frac38 100^2 \times 1.5\times 10^{-5} (60-30)}$$ $$= 2.385$$ Ans.(3)

送電線の雷害対策

架空地線の設置、埋没地線の設置、アークホーンの導入、アーマロットの導入、不平等絶縁方式（不平衡絶縁方式）、高速度再閉路方式、送電用避雷装置

逆フラッシュオーバは架空地線や鉄塔への雷撃による現象。塔脚接地抵抗の軽減で発生を抑制できる。
Ans.(5)

送電線の塩害対策

がいしの増結、がいしの洗浄、撥水性コンパウンドの塗布、ルートの選定

多導体方式はコロナ放電の防止
Ans.(3)

誘電障害

電力線に近接した通信線や人に対して誘導電圧が発生すること

静電誘導障害

電力線と通信線間、通信線間と大地の間に静電容量。前者の静電容量が大きい時には通信線に電圧が生じ、通信障害や感電。

対策：遮へい線を設ける。電力線と通信線との間隔を広くする。２回戦送電線では両回線の相順を逆に。１線地絡時でも健全相の対地電圧が小さくなるように接地。

電磁誘導障害

送電線と通信線の間の相互インダクタンスによって生じる障害

対策：遮へい線を設ける。電力線と通信線との間隔を広くする。通信線にケーブルを用い避雷器を設置。１線地絡時の地絡電流が小さい設置方式に。送電線をねん架（送電線の配置箇所を区間ごとに入れ替え）

$$コロナ臨界電圧は，気圧が高くなるほど上昇し，また，絶対温度が高くなるほど上昇する。$$ Ans.(2)

電力線と通信線の間に導電率の大きい地線を布設することは，電磁誘導障害対策としても静電誘導障害対策としても有効 Ans.(4)

避雷器

発電、変電、送電、配電系統の電力機器や電力の供給を受ける需要家の需要機器、有線通信回線、空中線系、通信機器などを雷などにより生じる過渡的な異常高電圧から保護するサージ防護機器

異常電圧

外部異常電圧

誘導雷：静電誘導作用によって電線上に雷雲と反対極性の拘束電荷を誘導し、電線路を伝搬する進行波

直撃雷

内部異常電圧

開閉サージ：遮断器、断路器の開閉操作によって生じる衝撃性電圧

持続性異常電圧：負荷遮断時のフェランチ現象。１線地絡時の健全相の対地電圧上昇。

フェランチ現象：送電線に進み電流が流れ、受電端電圧のほうが送電端よりも高くなってしまう現象

Ans.(1)

ケーブルの充電電流と充電容量

ケーブルの静電容量

$$C = \frac{2 \pi \varepsilon_0 \varepsilon_s}{\log_e{\frac{D}{d}}}$$

充電電流

$$I_c = 2 \pi f C E = 2 \pi f C \frac{V}{\root \of 3}$$ $$C:１回線一相の静電容量E:相電圧V:線間電圧$$

充電容量

$$Q = \frac{V}{\root \of 3} I_c n[VA],n:回線数$$

$$C = 0.35 \times 10^{-6}\times 1.5 = 0.525 \times 10^{-6},n =3 $$ $$充電容量=2 \pi f C \frac{V}{\root \of 3}\root \of 3 V n$$ $$ = 2 \pi \times 50 \times 0.525 \times 10^{-6} \times (\frac{6.6 \times 10^3}{\root \of 3})^2 \times 3$$ $$= 7.18[kVA]$$ $$$$ $$$$ Ans.(3)

地中送電線の故障点評定法

マーレ―ループ法：ホイートストンブリッジの原理

交流ブリッジ法：線路のインピーダンスやアドミタンス

静電容量法：静電容量を測定

パルスレーダ法：ある点から故障点に向けてパルス電圧を印加、故障点で反射

$$ブリッジの平衡条件より r:導体１メートル当たりの抵抗[Ω/m]$$ $$rx times (1000-a) = r(2L -x) times a$$ $$x = \frac{aL}{500}$$ Ans.(2)

中性点接地

直接設置方式：中性点から大地までの間に抵抗なし。地絡電流はかなり大きい。$$I = \frac{E}{Z}、Z:線路インピーダンス$$

抵抗接地方式：間に抵抗を設置$$I = \frac{E}{R}$$

非接地方式：中性点を接地しない。$$I = \frac{V}{\root \of 3}3 \omega C, C:対地静電容量$$

消弧リアクトル方式：中性点と大地の間にリアクトル。$$\omega L = \frac{1}{\omega C}のリアクトル…地絡電流０$$

送電系統の中性点接地方式に抵抗接地方式を採用することは，地絡電流を効果的に抑制できるが，送電容量の増加は期待できない Ans.(5)