平成26年度 上期 学科試験 問34 解説 ケーブル地絡検出

この問題は、高圧ケーブルの地絡事故を確実に検出するための正しい接地（シールド接地）配線を選択する問題です。正解は、ケーブルのシールド接地線が零相変流器（ZCT）の中を貫通しているものを選ぶことで導き出せます。

零相変流器（ZCT）の動作原理

地絡事故を検出する仕組みは、キルヒホッフの法則に基づいています。正常時には、ケーブルの往路（相導体）と復路（シールド層など）に流れる電流のベクトル和はゼロになるため、ZCTには何も出力されません。

しかし、地絡が発生すると電流が大地へ逃げ、往路と復路の電流のバランスが崩れます。この「差し引き」された差分電流（零相電流）をZCTで検出し、地絡継電器を動作させます。もし、シールドの接地線がZCTを通っていないと、シールドを通って流れるはずの電流をZCTが正しくカウントできず、地絡事故を見逃す原因となります。

正しい配線を見分けるための考え方

選択肢の中から正解を選ぶ際は、以下のポイントに注目してください。

1. シールドの接地線は、電源側から接地極に向かう途中で必ずZCTを貫通させる必要がある。
2. これにより、地絡によってシールド層に流れる還流電流を、ZCTが確実に検知できる状態にする。
3. 接地線がZCTの外を通っている場合、その接地線に流れる電流はZCTの監視対象から外れてしまうため、不合格となる。

試験問題の図を確認すると、イの選択肢では、接地線がケーブル本体と一緒にZCTの孔を貫通しています。これにより、ケーブルの導体だけでなく、シールド層を通る電流も含めて総和を監視でき、結果として地絡電流を確実に検出できるようになります。

実務における重要性

この知識は、高圧受電設備の設計や保守管理において極めて重要です。現場では、ケーブルヘッド付近の施工においてシールド接地線をZCTに通し忘れるというミスが起こり得ます。この施工ミスは「無保護状態」を作り出し、万が一の地絡事故時に保護装置が動作せず、事故を拡大させる重大なリスクとなります。

試験においても、この「ZCTを通すか通さないか」という点は非常によく問われます。地絡検出の理論を理解していれば、単なる暗記ではなく、なぜその配線が必要なのかを論理的に判断できるようになります。

参考リンク

• 高圧地絡継電器（DGR）と零相変流器（ZCT）の仕組み
• ZCTの貫通方法を解説した試験対策動画
• 地絡保護の理論を網羅的に学べる解説記事