電験三種 令和5年度上期 電力 問8｜配電（系統・機器・保護）

電験三種「電力」の配電用機材と関連語句の組合せ問題（令和5年度上期 問8）。正答は(3)です。

ギャップレス避雷器は酸化亜鉛(ZnO)素子を使い、ガス開閉器は六ふっ化硫黄(SF6)ガスで絶縁・消弧します。CVケーブルは絶縁体の水分と電界で劣化する水トリーが代表的な劣化現象で、柱上変圧器は常時励磁されているため鉄損（無負荷損）が課題になります。よって(ｱ)－(c)(ｲ)－(d)(ｳ)－(a)(ｴ)－(b)の組合せとなり、正答は(3)です。

【配電用機材とそれぞれの特徴的な語句】（令和5年度上期 問8）

(ｱ)ギャップレス避雷器－(c)酸化亜鉛(ZnO)：従来の直列ギャップ付き避雷器と異なり、電圧‐電流特性が非線形な酸化亜鉛(ZnO)素子を用いることで、ギャップなしで常時電圧に耐えつつ異常電圧時のみ低インピーダンスとなる避雷器です。

(ｲ)ガス開閉器－(d)六ふっ化硫黄(SF6)：SF6ガスは絶縁耐力・消弧能力に優れたガスで、柱上ガス開閉器など配電用の開閉器の絶縁・消弧媒体として使われます。

(ｳ)CVケーブル－(a)水トリー：CVケーブル（架橋ポリエチレン絶縁ケーブル）の絶縁体内部に水分が浸入し、電界が加わり続けることで樹枝状の絶縁劣化（水トリー）が進行し、長期的な絶縁破壊の原因になります。

(ｴ)柱上変圧器－(b)鉄損：柱上変圧器は負荷の有無にかかわらず常時励磁されているため、鉄心のヒステリシス損・渦電流損からなる鉄損（無負荷損）が常に発生し続け、変圧器の損失管理で重要な要素になります。

(e)ギャロッピングは氷雪が付着した電線に風が当たって起こる振動現象で、本問の4つの配電用機材のいずれとも直接の関係はなく、誤答の選択肢を作るための語句です。(1)(5)は(ｳ)CVケーブルに、(2)は(ｴ)柱上変圧器にギャロッピングを当てているので誤りです。(4)は(ｱ)と(ｲ)の語句を入れ替えており誤りです。

したがって(ｱ)－(c)(ｲ)－(d)(ｳ)－(a)(ｴ)－(b)の組合せである(3)が正答です。

【避雷器・ガス開閉器・CVケーブル・柱上変圧器の技術的背景】（令和5年度上期 問8）

ギャップレス避雷器は、酸化亜鉛(ZnO)素子の非線形抵抗特性（電圧がある値を超えると急激に抵抗が下がる特性）を利用し、直列ギャップなしで常時系統電圧に耐えながら、雷サージや開閉サージなどの異常電圧が加わったときだけ大電流を大地に放電して機器を保護します。旧来の炭化ケイ素(SiC)素子は常時電圧でも電流が流れてしまうため直列ギャップが必要でしたが、ZnO素子は常時電圧ではほとんど電流が流れないためギャップを省略でき、放電後の続流もほとんど生じません。構造が簡単になることから、現在の避雷器の主流となっています。

ガス開閉器に使われるSF6（六ふっ化硫黄）ガスは、空気より絶縁耐力・アーク消弧能力に優れ、化学的に安定で不燃性のガスです。このため柱上ガス開閉器や変電所のガス絶縁開閉装置(GIS)に使われています。一方でSF6は温室効果の非常に大きいガスでもあるため、機器の点検・撤去時には大気に放出せず回収することが求められます。

CVケーブルの水トリー劣化は、絶縁体（架橋ポリエチレン）内部に浸入した水分と電界の作用で、木の枝のような形状の微小な劣化（トリー）が徐々に成長し、最終的に絶縁破壊に至る現象です。長い年月をかけて進行するため、絶縁診断による経年劣化の把握が保守管理上重要です。なおOFケーブルのような油浸紙絶縁では水トリーは問題にならず、水トリーはCVケーブル特有の語句として覚えます。

柱上変圧器の鉄損（無負荷損）は、負荷の有無にかかわらず変圧器が励磁されている限り常に発生する損失です。柱上変圧器は台数が非常に多く、夜間など軽負荷の時間も励磁され続けるため、鉄損の小さいアモルファス鉄心変圧器などの低損失化が進められてきました。この「常時発生する損失」という性質が、柱上変圧器と(b)鉄損を結び付ける根拠になります。