令和5年度第三種電気主任技術者下期試験 電力科目 問100 解説 問10 問10
問10 我が国の地中送電線路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) 地中送電線路は，電力ケーブルを地中に埋設して送電する方式である。同じ送電容量の架空送電線路と比較して建設費が高いが，都市部においては用地の制約や，保安，景観などの点から地中送電線路が採用される傾向にある。
- (2) 主な電力ケーブルには，架橋ポリエチレンを絶縁体としたCVケーブルと，絶縁紙と絶縁油を組み合わせた油浸紙を絶縁体としたOFケーブルがある。OFケーブルには油通路が設けられており，絶縁油の加圧によりボイドの発生を抑制して絶縁強度を確保するための給油設備が必要である。
- (3) 電力ケーブルの電力損失において，抵抗損とシース損はケーブルの導体に流れる電流に起因した損失であり，誘電体損は電圧に対して絶縁体に流れる同位相の電流成分に起因した損失である。CVケーブルとOFケーブルの誘電体損では，一般にOFケーブルの方が小さい。 ✓ 正答
- (4) 電力ケーブルの布設方法において，直接埋設式は最も工事費が安く，工期が短いが，ケーブル外傷等の被害のリスクが高く，ケーブル布設後の増設も難しい。一方で，管路式と暗きょ式(洞道式)は，ケーブル外傷等のリスク低減やケーブル布設後の増設にも優れた布設方式である。中でも暗きょ方式は，電力ケーブルの熱放散と保守の面で最も優れた布設方式である。
- (5) 地中送電線路で地絡事故や断線事故が発生した際には，故障点位置標定が行われる。故障点標定法としては，地絡事故にはパルスレーダ法とマーレーループ法が適用でき，断線事故にはパルスレーダ法と静電容量測定法が適用できる。
解説
選択肢(3)において、誘電体損の原因となる電流成分は電圧に対して同位相ではなく、90度進み位相であるため、この記述が誤りです。
電力ケーブルの損失と誘電体損のメカニズム
電力ケーブルの損失は、大きく分けて導体に電流が流れることに起因する損失と、絶縁体に電圧がかかることに起因する損失の二つに大別されます。
導体に流れる電流に起因する損失には、導体の電気抵抗による「抵抗損」と、ケーブルの金属シースや遮へい層に誘起される電流による「シース損（または遮へい層損）」があります。これらは電流の2乗に比例して発生します。
一方、絶縁体に電圧がかかると、絶縁体内部の誘電分極やわずかな漏れ電流によってエネルギーが熱として失われます。これが「誘電体損」です。理想的なコンデンサであれば電流は電圧より90度進みますが、実際の絶縁材料では誘電損失が存在するため、その電流成分は90度進み位相からわずかにずれを生じます。この「90度進み位相からのずれ（損失角の正接、tan δ）」があるために、電圧と電流の積として熱が発生します。
地中送電における電力ケーブルの性質と判断
地中送電線路の各構成要素と特性について、設問の選択肢に基づき整理します。
- 誘電体損の特性を確認します。誘電体損は、絶縁体に印加される電圧と、それに伴う90度進み位相の充電電流に関連する現象です。選択肢(3)は「同位相の電流成分」と述べており、これが誤りの根拠となります。
- CVケーブルとOFケーブルの誘電体損の大小を比較します。誘電体損の大きさは、絶縁材料の誘電率と誘電正接（tan δ）によって決まります。架橋ポリエチレン（XLPE）を絶縁体とするCVケーブルは、絶縁紙を用いるOFケーブルと比較して、一般的に誘電正接が極めて小さいため、誘電体損も小さいという特徴があります。したがって、この比較においても選択肢(3)の記述は逆となります。
- ケーブル布設方法の特性を確認します。直接埋設式は経済性に優れますが、保守や将来の増設には不向きです。管路式や暗きょ式はメンテナンス性や増設の容易さに優れており、特に暗きょ式は、ケーブルが空間内に配置されるため熱放散が良好で、保守作業も行いやすいという利点があります。
- 故障点標定の適用範囲を確認します。地中送電線路の事故形態に対し、パルスレーダ法は地絡・断線の双方に利用可能です。マーレーループ法は主に地絡故障の標定に用いられ、静電容量測定法は断線故障の標定に有効であり、それぞれの適用手法は適切に分類されています。
電力ケーブルの絶縁体に見られる損失角の微小な広がりと、電圧・電流の位相関係に目を向けると、エネルギーが熱に変わる瞬間の様子が見えてきます。
参考リンク
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