電験三種 令和7年度下期 電力 問7｜配電（系統・機器・保護）

電験三種「電力」の「配電（系統・機器・保護）」に関する問題（令和7年度下期 問7）。正答は(3)です。

高圧受電設備の地絡過電流継電器（OCGR）は、零相変流器（ZCT）で零相電流の大きさだけを見て動作し、電流の向きは判別しません（無方向性）。構外（配電線側）で地絡が起きると、構内の高圧ケーブルの対地静電容量を通って充電電流がZCTを流れます。この電流はケーブルが「長い」ほど大きくなるので、不要動作が問題になるのは「こう長が長い場合」です。(3)は「短い場合」としているので誤りです。

【論点】6.6 kV 非接地方式配電線と高圧受電設備の地絡・短絡保護（令和7年度下期 問7）

【各選択肢の検討】

(1) 正しい。OCGRはZCTで零相電流を検出して動作する。DGR（地絡方向継電器）は零相電流に加えて零相電圧も取り込み、両者の位相関係から事故が構内か構外かを判別する。

(2) 正しい。時限順送方式は、変電所の遮断器で故障を遮断した後、再閉路で電源側から区分開閉器を一定時間ずつ順に投入し、故障区間に送電した時点で再び遮断して故障区間を特定・分離する。健全区間には再送電される。

(3) 誤り。構外で地絡が起きると、構内ケーブルの対地静電容量を通る充電電流がZCTを流れる。静電容量はケーブルこう長にほぼ比例するので、不要動作が問題になるのはこう長が「長い」場合である。この対策としてDGRを使う。

(4) 正しい。非接地系では地絡電流が小さいため、配電用変電所では母線の零相電圧を見る地絡過電圧継電器（OVGR）と、各配電線の地絡方向継電器を組み合わせて事故回線を選択遮断する。

(5) 正しい。短絡事故は大電流になるため、各配電線に過電流継電器を設置して遮断する。

よって誤っているものは(3)。

【核心論点】非接地系の地絡電流は「対地静電容量を流れる充電電流」で決まる（令和7年度下期 問7）。正答は(3)です。

【非接地系の地絡電流の大きさ】

6.6 kV 配電系統は中性点非接地のため、1線地絡時の地絡電流は系統全体の対地静電容量を通って戻る電流だけになる。一相の対地静電容量を C、相電圧を E とすると完全地絡時の地絡電流は Ig = 3ωCE で、短絡電流に比べてはるかに小さい。このため短絡保護の過電流継電器では検出できず、零相電流・零相電圧を使う専用の地絡保護が必要になる。

【OCGRが不要動作するしくみ】

構外（配電線側）で地絡が起きると、系統の各所に零相電圧 V₀ が現れる。すると構内の高圧ケーブル（対地静電容量 Cc）からも 3ωCc·V₀ 程度の充電電流が流れ出し、その電流は受電点のZCTを通過する。OCGRは電流の向きを判別できないため、この電流が整定値を超えると、構内は健全なのに受電遮断器を開放してしまう（いわゆるもらい事故による不要動作）。Cc はケーブルのこう長にほぼ比例するので、こう長が長い需要家ほどこの不要動作が起きやすい。(3)は「短い場合」としており、ここが誤り。

【対策：地絡方向継電器（DGR）】

DGRは零相電流 I₀ と零相電圧 V₀ の位相を比べる。構内事故と構外事故では、ZCTを通る零相電流の向き（V₀ に対する位相）が逆になるので、構内事故のときだけ動作させることができる。零相電圧の検出には、受電設備ではコンデンサ形の零相電圧検出装置（ZPD）が広く使われ、配電用変電所では接地形計器用変圧器（EVT）が使われる。

【他の選択肢の位置づけ】

(1)はOCGR・DGRの検出方式、(2)は時限順送方式による故障区間分離、(4)は配電用変電所の地絡過電圧継電器と地絡方向継電器の組合せ、(5)は短絡保護の過電流継電器で、いずれも標準的な保護方式の記述として正しい。

【学習のポイント】

「非接地系の地絡電流＝静電容量の充電電流」「ケーブルが長いほど充電電流が大きい」の2点を押さえれば、OCGRの不要動作・DGRの必要性・地絡電流の計算（Ig = 3ωCE）を一つの筋で理解できる。法規科目のB種接地工事の接地抵抗値（150/Ig など）の計算でも、この1線地絡電流の考え方がそのまま使われる。