電験三種 令和7年度下期 電力 問11｜送電（電気的特性・計算）

電験三種「電力」送電分野の正誤問題（令和7年度下期 問11）。正答は(4)です。

直流送電は，電圧波形が一定（脈動がない）ため，同じ実効値の交流電圧と比べると最大値は低く抑えられます。交流電圧は実効値の√2倍の最大値（波高値）が瞬間的にかかるため，同じ送電電力に対する絶縁設計では直流の方が有利になりやすいのが実際です。(4)は「直流電圧の最大値は同じ実効値の交流電圧より高くなるため，絶縁レベルを増加させる必要がある」としていますが，大小関係が逆であり誤りです。よって正答は(4)です。

直流送電に関する正誤問題（令和7年度下期 問11）。選択肢を順に検討する。

(1) 直流は周波数という概念がないため，異なる周波数の系統どうしを非同期で連系できる。正しい。

(2) 交流送電ではリアクタンスによる電圧降下や同期安定度の制約で送電容量に限界があるが，直流送電にはこれらの制約がなく，電線の許容電流まで送電できるため大電力・長距離送電に適する。正しい。

(3) 直流は電流が常に一方向に流れ，交流のような電流零点（自然に消弧できるタイミング）がないため，大電流の遮断が難しく，直流遮断器の開発が課題となる。正しい。

(4) 波形が一定な直流電圧の最大値は，実効値と等しい（交流のように√2倍にはならない）。したがって同じ実効値どうしで比べると，直流電圧の最大値はむしろ交流より低くなり，絶縁設計上は有利に働く。「直流電圧の最大値が交流より高く，絶縁レベルを増加させる必要がある」という記述は大小関係が逆で誤り。

(5) 直流送電では送受電端に交直変換装置（コンバータ）が必要で，他励式変換装置ではサイリスタのスイッチングにより高調波が発生するため対策が必要になる。正しい。

以上より誤っているのは(4)で，正答は(4)。

本問は電験三種「電力」科目の送電分野から，直流送電（HVDC）の技術的特徴を交流送電と対比して問う正誤問題（令和7年度下期 問11）。

【直流送電の利点（(1)(2)が対応）】

交流送電は，発電機・変圧器などの位相角の同期を保つ必要があり，長距離になるほどリアクタンスによる電圧降下・無効電力の授受・同期安定度の制約が大きくなる。これに対し直流送電は周波数・位相の概念を持たないため，異なる周波数の系統（例えば50Hzと60Hz）どうしを非同期のまま連系でき，また送電線のリアクタンスによる安定度制約を受けないため，電線の熱的な許容電流まで送電容量を使い切ることができる。このため長距離大電力送電や海底ケーブル，異周波数連系（我が国の周波数変換所など）に用いられる。

【直流送電の課題（(3)(5)が対応）】

交流は電流が1サイクルごとにゼロを通過するため，その瞬間にアークを自然に消弧しやすく遮断器の設計が比較的容易である。一方，直流は電流が常に同じ向きに流れ続け電流零点が存在しないため，大電流を強制的に遮断する直流遮断器の実現が技術的課題となる。また，送受電端にはAC/DC変換のための交直変換装置が必要であり，特に他励式（サイリスタ変換器）は矩形波に近い電流波形を作るため第5次・第7次などの高調波が発生し，フィルタ等の対策が必要となる。

【(4)の誤りの核心】

直流電圧は時間的に一定（脈動分を無視すれば波形自体が平坦）であるため，その最大値（波高値）は実効値にほぼ等しい。これに対し交流電圧は正弦波であり，実効値V_rmsに対して最大値はV_m＝√2×V_rmsとなる。したがって，同じ実効値どうしで比べると，交流の方が瞬間的にはより高い電圧（最大値）が絶縁物にかかることになり，直流送電はむしろ絶縁レベルを抑えられる，あるいは同じ絶縁レベルでより高い実効電圧を送電できるという利点がある。(4)はこの大小関係を逆に記述しており，誤り。

【用途の整理】

国内では，北海道・本州間連系設備のように海峡を海底ケーブルで結ぶ連系に直流送電が使われているほか，50Hz系統と60Hz系統をつなぐ周波数変換所も，交流を一度直流に変換して再び交流に戻す直流連系の一種である。なお，北海道と本州はともに50Hzであり，北本連系に直流が使われている理由は周波数の違いではなく，長距離の海底ケーブル区間を含むことにある。(1)の「異周波数間の連系」と(2)の「長距離送電」は別々の利点として押さえておくとよい。