電験三種 電力 問43：電気材料・絶縁

電験三種「電力」の「電気材料・絶縁」に関する問題（令和6年度上期 問14）。正答は(5)です。

これは正誤判断問題です。各選択肢を公式・定義・法則に照らして正誤を判定。「誤っているもの」を選ぶ問題では、正しい選択肢を消去法で除外する。

【基本公式・定義】ヒステリシス損Ph∝f×Bm^1.6〜2。渦電流損Pe∝f²×Bm²×t²（t:板厚）。絶縁耐力：空気≈3kV/mm、SF₆≈8kV/mm

【正答(5)の根拠】硬銅線は軟銅線と比較して曲げにくく，電線の導体として使われることはな い。——磁性材料の損失：①ヒステリシス損（BH曲線の囲む面積×周波数に比例→磁束の周りに誘導電流が生じることが原因ではなく、磁区反転エネルギーが原因）②渦電流損（導体中の誘導電流による発熱→薄い鋼板の積層・絶縁処理で低減）。強磁性体：鉄・ニッケル・コバルトとその合金。軟磁性：高透磁率・低保磁力（変圧器コア）。硬磁性：高保磁力（永久磁石）。

電験三種は各科目60点以上で合格（科目合格制・3年以内に4科目合格で免状交付）。「電気材料・絶縁」は電力科目の頻出論点で確実に押さえましょう。

【電気材料・絶縁の解法と要点】（令和6年度上期 問14）

【基本公式・定義】

ヒステリシス損Ph∝f×Bm^1.6〜2。渦電流損Pe∝f²×Bm²×t²（t:板厚）。絶縁耐力：空気≈3kV/mm、SF₆≈8kV/mm

【問題本文の概要】

電線の導体に関する記述として，誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。…

【解法ステップ】

① 各選択肢を定義・公式・法則に照らして評価

② 明らかに正しい選択肢から消去

③ 紛らわしい選択肢は具体的な数値や原理で検証

④ 「誤っているもの」の設問では残った一つが正答

【核心知識】

絶縁材料の劣化：部分放電（ボイド内の気体が先に絶縁破壊→固体絶縁を徐々に侵食）→長時間継続で最終的に固体絶縁破壊。気体絶縁は液体・固体より電気抵抗率・誘電率が低く絶縁破壊強度も低い（加圧・真空で改善可）。電線の導体：硬銅線（高強度・架空電線）・軟銅線（高可とう性・地中ケーブル導体）。アルミは銅より導電率低いが同抵抗・同長さなら重量が約1/3（ACSR：鋼心アルミより線で強度補完）。

【正答(5)根拠】

「硬銅線は軟銅線と比較して曲げにくく，電線の導体として使われることはな い。」——上記の原理・公式を適用すると正答は(5)と確定できる。他の選択肢はいずれも定義の正確な記述であり、誤りを含まない（または計算値が一致しない）。

【出題傾向】

「電気材料・絶縁」は電験三種A問題の頻出論点。公式の暗記だけでなく物理的意味の理解が合否を分ける。

【電気材料・絶縁の深層解析と電験三種合格戦略】（令和6年度上期 問14）

【核心論点と正答根拠】

本問は電験三種「電力」科目の「電気材料・絶縁」を問う。正答(5)「硬銅線は軟銅線と比較して曲げにくく，電線の導体として使われることはな い。」。

電験三種：第三種電気主任技術者試験（国家試験・経済産業大臣指定）。4科目各60点以上→免状交付→50kV未満・最大5000kW未満の事業用電気工作物の保安監督権限を有する。

【電気材料・絶縁の基本理論（電験三種レベル）】

【公式】ヒステリシス損Ph∝f×Bm^1.6〜2。渦電流損Pe∝f²×Bm²×t²（t:板厚）。絶縁耐力：空気≈3kV/mm、SF₆≈8kV/mm

【基礎知識】磁性材料の損失：①ヒステリシス損（BH曲線の囲む面積×周波数に比例→磁束の周りに誘導電流が生じることが原因ではなく、磁区反転エネルギーが原因）②渦電流損（導体中の誘導電流による発熱→薄い鋼板の積層・絶縁処理で低減）。強磁性体：鉄・ニッケル・コバルトとその合金。軟磁性：高透磁率・低保磁力（変圧器コア）。硬磁性：高保磁力（永久磁石）。

【応用・計算テクニック】絶縁材料の劣化：部分放電（ボイド内の気体が先に絶縁破壊→固体絶縁を徐々に侵食）→長時間継続で最終的に固体絶縁破壊。気体絶縁は液体・固体より電気抵抗率・誘電率が低く絶縁破壊強度も低い（加圧・真空で改善可）。電線の導体：硬銅線（高強度・架空電線）・軟銅線（高可とう性・地中ケーブル導体）。アルミは銅より導電率低いが同抵抗・同長さなら重量が約1/3（ACSR：鋼心アルミより線で強度補完）。

【正答選択肢の詳細検討】

正答(5)「硬銅線は軟銅線と比較して曲げにくく，電線の導体として使われることはな い。」について：

この選択肢が誤りである理由を論点ベースで説明すると——SiC（炭化ケイ素）・GaN（窒化ガリウム）パワーデバイス：Siの限界（1.1eVバンドギャップ）を超える3.3eV・3.4eV→耐圧10倍・高温動作（200℃超）・スイッチング損失1/5以下→EV・再エネPCSへ急速普及。アモルファス合金

他の選択肢との区別：問題文の数値・定義・物理的メカニズムを正確に把握することで正答を確定できる。

【電験三種A問題対策】

A問題（14問×5点=70点）で高得点を取ることが合格の鍵。「電気材料・絶縁」は複数年度にわたり出題される重要論点。本問の令和6年度上期以外にも過去問を横断学習することで出題パターンを掴む。

【最新技術動向と上位資格への接続】

SiC（炭化ケイ素）・GaN（窒化ガリウム）パワーデバイス：Siの限界（1.1eVバンドギャップ）を超える3.3eV・3.4eV→耐圧10倍・高温動作（200℃超）・スイッチング損失1/5以下→EV・再エネPCSへ急速普及。アモルファス合金（Fe-Si-B系）：急冷凝固で非晶質化→ヒステリシス損が珪素鋼の1/10→配電変圧器無負荷損の大幅低減。ネオジム磁石（Nd-Fe-B）：最高エネルギー積・EV/HEVモータに必須だがレアアース調達リスクあり→ジスプロシウム削減・ジスプロシウムフリー化研究。電験二種では磁性材料のB-H特性・鉄損計算・絶縁材料の耐熱クラスが詳細に出題。

【電験二種・電験一種・実務への展開】

電験三種→電験二種（二次試験あり・170kV未満設備の保安監督）→電験一種（電圧制限なし）の体系。電験二種の「電力」二次試験では「電気材料・絶縁」の論点がさらに深く問われ、証明・設計・保護協調計算まで要求される。実務では電気主任技術者として本問の知識を活かした定期点検・保安規程策定・事故原因分析・設備更新計画が求められる。