令和6年度第三種電気主任技術者上期試験　電力科目 問90 解説 問9 問9

絶縁協調とは、発生する過電圧そのものを低減する技術ではなく、電力設備の絶縁強度を、予想される過電圧の大きさに対して経済的かつ合理的に配置・調整する考え方であるため、最初の選択肢の記述が誤りです。

絶縁協調の概念と目的

電力系統において、すべての設備に過剰な絶縁強度を持たせることはコスト面で非現実的です。そこで、発生する可能性がある過電圧に対して、各設備の絶縁強度を適切にランク付けし、最も重要な設備が損傷しないように、かつ全体として経済的な保護設計を行うことを絶縁協調と呼びます。

この設計において重要な基準となるのが、設備が耐えうる絶縁強度（耐電圧）と、避雷器などの保護装置が制限する電圧（保護レベル）の適切な関係です。ここで重要となるのが、放電現象を利用した保護の考え方です。

絶縁設計の考え方

送電線や発変電所の絶縁設計を行う際は、以下のステップで保護の強弱を検討します。

1. 外部過電圧（雷サージ）への対応を確認する。雷サージは非常に大きな電圧となるため、すべての設備を雷サージに耐えるように設計するとコストが過大になります。そのため、架空送電線路など一部では完全に防ぎきれないことを許容し、発変電所の重要設備については、避雷器を用いて電圧を制限し、設備が耐えられる電圧以下に抑える設計を行います。
2. 内部過電圧（開閉サージ等）への対応を確認する。内部過電圧は、系統の開閉操作や事故時に発生します。これらは系統の絶縁設計において必ず耐えなければならない基本条件であり、発変電所や送電線路の設備は、少なくとも内部過電圧に対しては十分に耐えられるよう絶縁強度が設計されます。
3. 避雷器の役割を理解する。避雷器は、異常電圧が侵入した際に速やかに大地へ放電することで機器の電圧を一定値以下に下げ、その後に流れる商用周波電流（続流）を確実に遮断して、系統を正常な状態へ復帰させるための装置です。避雷器の制限電圧は、保護対象となる機器の絶縁耐力よりも十分に低く設定される必要があります。

選択肢(1)では、絶縁協調を過電圧そのものの低減と説明していますが、これは避雷器などの保護装置が果たす個別の機能であり、絶縁協調の定義とは異なります。架空送電線路の絶縁耐力と発変電所内の避雷器の保護特性を比較しながら、系統図上に各設備の配置を重ねてみると、電力設備の絶縁レベルが階層的に守られている様子が見えてきます。

参考リンク

• 電気主任技術者試験の過去問解説｜絶縁協調と避雷器
• 避雷器の仕組みと役割を理解する（動画解説）
• 絶縁協調の技術的定義と適用規格（JEC規格）