令和6年度第三種電気主任技術者上期試験　電力科目 問110 解説 問11 問11

三相3線式送電は単相2線式と比較して少ない導体量で同等の電力を効率よく送電できるため、選択肢(2)の記述は誤りです。

送電における電線重量の比較原理

送電線に必要な電線の総重量は、送電電力、線間電圧、送電距離、および電力損失が同じ条件であれば、電線の電気抵抗と流れる電流の関係から決まります。

単相2線式と三相3線式を比較する際、基準となるのは「同一の電力、損失、電圧、距離」という条件です。この条件下において、線路に流れる電流の大きさと、必要な電線の断面積（＝重量）を計算すると、三相3線式は単相2線式に比べて約75%（3/4）の重量で済むことが分かります。これは、三相送電の方が電流が複数の導体に分かれて流れることや、電圧利用効率が高いことに起因する、送電方式としての大きな利点です。

比較のための判断手順

1. 送電方式ごとの構成を特定する。単相2線式は2本の電線で電力を送るのに対し、三相3線式は3本の電線を用いて位相のずれた電流を送ります。
2. 電力損失の公式を確認する。電力損失は電流の2乗と抵抗の積（$I^2R$）で表されます。同じ電力と損失を維持するためには、線路の合計抵抗値を調整する必要があります。
3. 導体重量の算出結果を適用する。導体の重量は断面積に比例し、抵抗は断面積に反比例します。同じ損失条件を満たすために必要な断面積の合計を比較すると、三相3線式の方が少ない金属量で送電可能です。
4. 選択肢の内容を評価する。選択肢(2)は「同等である」と述べていますが、実際には三相3線式の方が重量を抑えられるため、この記述は誤りであると判断します。

同じ電力と損失という条件の中で、送電線の合計断面積に注目して導体量を重ねてみると、三相3線式が圧倒的に有利である構造が見えてきます。

参考リンク

• 電気主任技術者試験（電験三種）の過去問解説 - 三相交流の送電効率
• 三相交流のメリットを活かした誘導電動機の回転磁界制御
• 三相交流 - Wikipedia