令和4年度 第一種電気工事士 筆記試験 問19 解説 中性点接地方式
送電用変圧器の中性点接地方式に関する 記述として、誤っているものは。
- イ. 非接地方式は、中性点を接地しない方式で、異常電圧が発生しやすい。
- ロ. 直接接地方式は、中性点を導線で接地する方式で、地絡電流が大きい。
- ハ. 抵抗接地方式は、地絡故障時、通信線に対する電磁誘導障害が直接接地 方式と比較して大きい。 ✓ 正答
- ニ. 消弧リアクトル接地方式は、中性点を送電線の対地静電容量と並列共振 するようなリアクトルで接地する方式である。
解説
この問題は、各接地方式の「地絡電流の大小」と「通信線への影響(電磁誘導障害)」という2つの観点を比較するだけで正誤を判定できます。
直接接地方式は地絡電流が非常に大きく、結果として通信線への誘導障害も大きくなります。一方で抵抗接地方式は、中性点に抵抗を挿入することで地絡電流を意図的に抑制する方式です。したがって、電磁誘導障害は直接接地方式よりも小さくなります。「大きい」と断言している選択肢ハが誤りであると即座に判断できます。
各接地方式と地絡電流の基本構造
送電系統の接地方式は、地絡事故が発生した際に流れる電流の大きさと、それによる被害をどう制御するかという考え方の違いで分類されます。
非接地方式は接地を全く行わないため、地絡電流は対地静電容量を介して流れるわずかな電流のみとなります。しかし、地絡時に健全相の対地電圧が上昇しやすく、異常電圧が発生しやすい欠点があります。
直接接地方式は中性点を直接大地に接続します。故障時に地絡電流が非常に大きくなるため、遮断器の動作は確実ですが、地絡電流が大きい分だけ近接する通信線に対して大きな電磁誘導電圧を誘起し、深刻な通信障害を引き起こす可能性があります。
抵抗接地方式は、直接接地と非接地の中間的な性質を持ちます。中性点に適切な抵抗を挿入することで、地絡電流を必要な値まで制限します。これにより、地絡時の異常電圧上昇を抑えつつ、通信線への電磁誘導障害も直接接地方式に比べて大幅に軽減できるという利点があります。
誘導障害の仕組みと試験での思考プロセス
通信線への電磁誘導障害は、送電線に流れる不平衡電流や地絡電流が磁界を発生させ、それが通信線に電圧を誘起することで生じます。この誘導電圧の大きさは、送電線の地絡電流の大きさに比例します。
試験でこの種の問題を解く際は、以下の順序で頭の中を整理してください。
- 選択肢のキーワードから、その接地方式がどの程度の地絡電流を流すのか(大・中・小)を思い浮かべる。
- その地絡電流の大きさと通信障害(電磁誘導)の強さが比例関係にあることを確認する。
- 今回のように「抵抗接地は直接接地より大きい」といった比較対象の大小関係が逆転していないかをチェックする。
「直接接地=電流大=誘導障害大」「抵抗接地=電流制限=誘導障害小」というセットで記憶しておけば、選択肢の正誤判断に迷いはなくなります。
実務における接地方式の選択基準
この知識は、電力設備の保護協調や通信設備との離隔距離を決定する際に非常に重要です。例えば、送電線が通信線と並走する区間では、地絡電流を抑えるために抵抗接地方式が採用されることが多くあります。
一方で、高電圧の超高圧送電系統では、絶縁コストを低減するために直接接地方式が採用されます。ここでは誘導障害対策として、通信ケーブルを光ファイバ化して絶縁を図ったり、送電線と通信線の離隔距離を十分に確保したりといった、系統全体での総合的な対策が必要となります。
電気工事士として設備の設計や保守に関わる際、こうした接地方式の違いが「なぜその設備構成になっているのか」という意図を理解するヒントになります。特に誘導障害は、電力会社と通信事業者間の協調問題として現場で取り扱われることが多いため、基本原理を正しく理解しておくことは極めて実践的です。