電験三種 令和5年度上期 電力 問10｜送電（地中ケーブル）

電験三種「電力」の地中送電線路の線路定数に関する正誤問題（令和5年度上期 問10）。正答は(2)です。

交流電流が導体を流れると、表皮効果（電流が導体表面に偏る現象）と近接効果（隣接導体の影響で電流分布がさらに偏る現象）により、電流が流れる実効的な断面積が減ります。断面積が減れば抵抗は増えるので、交流の実効抵抗は直流抵抗より大きくなります。選択肢(2)は「小さくなる」としているため誤りで、正答は(2)です。

【表皮効果・近接効果と地中ケーブルの線路定数】（令和5年度上期 問10）

各選択肢を検討します。

(1) 地中送電線路でも架空送電線路と同様に、導体抵抗・インダクタンス・静電容量を線路定数として考える、という記述は正しいです。

(2) 表皮効果は、交流電流が周波数に応じて導体の表面に偏って流れる現象で、近接効果は隣接する導体（他相の導体やシース）の磁界の影響でさらに電流分布が偏る現象です。どちらも電流が流れる実効的な断面積を減らすため、交流の実効抵抗（交流抵抗）は直流抵抗より大きくなります。「小さくなる」とする記述は逆で、誤りです。

(3) 導体抵抗は温度が上がると抵抗率が増すため、温度上昇とともに大きくなる、という記述は正しいです。

(4) インダクタンスは導体間の距離が小さいほど小さくなります（L∝log(D/r)）。地中ケーブルは導体間の距離が架空線よりはるかに近いため、インダクタンスは架空送電線路に比べて小さい、という記述は正しいです。

(5) 地中ケーブルは導体間距離が近く絶縁体を介して対向するため、静電容量は架空送電線路に比べてかなり大きい、という記述は正しいです。

以上より、誤っているのは(2)です。

【表皮効果・近接効果の仕組みと地中ケーブルの線路定数の特徴】（令和5年度上期 問10）

表皮効果は、交流電流が作る磁界の変化によって導体内部に誘導される渦電流が、導体中心部の電流を打ち消す方向に、表面付近の電流を強め合う方向に働くために生じます。この結果、電流は導体の表面近くに集中して流れるようになり、電流が実際に流れる断面積（実効断面積）が直流の場合より小さくなるため、同じ導体でも交流抵抗は直流抵抗より大きくなります。表皮効果の度合いは周波数が高いほど、導体の透磁率・導電率が高いほど顕著になります。

近接効果は、複数の導体（地中ケーブルでは3心一括や並行布設された他相のケーブルなど）が近接しているときに、互いの磁界の影響で電流分布がさらに偏る現象です。地中ケーブルは架空送電線路に比べて導体間の距離が近いため、この近接効果の影響が大きくなりやすく、交流抵抗の増加がより顕著になる傾向があります。これらの効果により生じる抵抗の増加分を考慮した抵抗値を「交流実効抵抗」と呼び、ケーブルの許容電流や損失計算ではこの実効抵抗を用います。

地中ケーブルの線路定数が架空送電線路と異なる点も重要です。地中ケーブルは、導体間の距離が架空線よりはるかに近く、絶縁体（誘電率の高い固体絶縁物）を介して対向しているため、静電容量は架空線よりかなり大きくなります。一方でインダクタンスは、磁束が通る空間的な広がりが小さいことから架空線より小さくなります。この「静電容量が大きい」という特性は、軽負荷時・無負荷時の充電電流を増加させ、フェランチ効果（受電端電圧が送電端電圧より高くなる現象）を起こしやすくする要因にもなります。

整理すると、距離が近いことは「インダクタンスを小さく、静電容量を大きく」する方向に働き、さらに絶縁体の誘電率が空気より大きいことが静電容量をいっそう大きくします。(4)(5)はこの関係どおりで正しく、(3)も金属導体の抵抗が正の温度係数をもつことから正しい記述です。本問は、表皮効果・近接効果が抵抗を「大きく」する、という向きだけを逆にした(2)を見抜く問題です。