電験三種 令和7年度下期 電力 問6｜変電（変圧器・変電所・保護）

電験三種「電力」変電分野の避雷器に関する空欄補充問題（令和7年度下期 問6）。正答は(1)です。

避雷器は，雷や開閉サージによる過電圧の波高値（ｱ）がある値を超えたとき放電して過電圧を抑えます。特性要素には酸化亜鉛（ZnO）（ｲ）が広く使われ，ZnO素子は電圧に対して電流が急激に変化する非線形（ｳ）な抵抗特性を持つため，過電圧時だけ大電流を流し，正常電圧に戻れば電流（続流，ｴ）をほぼ流さず自動的に遮断できます。この優れた特性により，火花ギャップを使わないギャップレス（ｵ）避雷器が主流です。よって(ｱ)〜(ｵ)＝波高値・ZnO・非線形・続流・ギャップレスとなり，正答は(1)です。

避雷器に関する空欄補充問題（令和7年度下期 問6）。文章の流れに沿って各空欄を確定する。

(ｱ) 避雷器が動作するきっかけは，過電圧の瞬時の大きさ（ピーク値）がある基準値を超えたときであり，これを「波高値」という（波頭長は立ち上がりの速さを表す別の量）。

(ｲ) 現代の避雷器の特性要素として広く用いられるのは酸化亜鉛（ZnO）素子である（旧式は炭化けい素SiC）。

(ｳ) ZnO素子は，印加電圧がある値を超えると抵抗が急激に下がり大電流を流す「非線形」抵抗特性を持つ（線形抵抗ではこのような保護動作はできない）。

(ｴ) 過電圧による放電電流を流したあと，正常電圧に戻れば素子の抵抗が元の高い値に戻り，電源から流れ続けようとする電流（続流）をほぼ遮断できる。

(ｵ) ZnO素子は電圧-電流特性に優れ放電遅れがないため，直列ギャップを設けない「ギャップレス」構造の避雷器が発変電所用として主流である。

以上から(ｱ)〜(ｵ)＝波高値，ZnO，非線形，続流，ギャップレスとなり，選択肢(1)と一致する。正答は(1)。

本問は電験三種「電力」科目の変電分野から，避雷器（サージアレスタ）の動作原理を問う空欄補充問題（令和7年度下期 問6）。

【避雷器の基本機能】

避雷器は，雷や回路の開閉操作に伴う異常な過電圧（サージ）が系統に侵入したとき，その電圧の瞬時最大値（波高値）がある値を超えた場合にのみ放電し，過電圧を大地に逃がして電気施設の絶縁を保護する装置である。平常時には系統電圧に対して高抵抗を保ち，系統の正常な運転に影響を与えない。

【ZnO素子の非線形抵抗特性】

現在の避雷器の特性要素には酸化亜鉛（ZnO）が広く用いられる。ZnO素子は，印加電圧が基準値以下では極めて高い抵抗を示す一方，基準値を超えると抵抗値が急激に（桁違いに）低下し大電流を流すという鋭い非線形抵抗特性を持つ。これにより，過電圧の発生時だけ選択的に大電流を大地へ放電し，電圧が平常値に戻れば素子の抵抗が瞬時に高い値へ回復するため，電源側から継続的に流れ込もうとする電流（続流）を自ら遮断できる。この「続流を自己遮断できる」という性質が，旧来の炭化けい素（SiC）素子と直列ギャップを組み合わせた避雷器（ギャップ付き）に対するZnO避雷器の大きな技術的優位点である。

【ギャップレス構造の意義】

SiC素子は非線形性が比較的緩やかで常時電流が流れ続けてしまうため，平常時は電流を阻止し過電圧時のみ導通させる直列ギャップ（火花ギャップ）を設ける必要があった。しかしギャップ方式は放電開始までにわずかな時間遅れが生じ，また動作後のアーク遮断性能にも制約がある。ZnO素子は非線形性が極めて急峻で，ギャップなしでも平常時の電流（漏れ電流）を無視できる水準に抑えられるため，ギャップを省いた「ギャップレス構造」が実現し，放電遅れがなく放電耐量も大きい避雷器として発変電所用に広く採用されている。

【誤りの選択肢に使われた語】

「制限電圧」は放電電流が流れている間に避雷器の両端に残る電圧のことで，放電後に遮断する対象ではない（(2)(3)の(ｴ)は誤り）。この制限電圧が被保護機器の基準衝撃絶縁強度（BIL）より十分低くなるように選ぶのが絶縁協調の考え方である。「波頭長」はサージが立ち上がるまでの時間で，動作の基準となる大きさではない（(2)(5)の(ｱ)は誤り）。SF₆はガス遮断器やGISに使われる絶縁・消弧ガスであって避雷器の特性要素ではなく（(3)(5)の(ｲ)は誤り），「線形」の抵抗では過電圧時だけ大電流を流す動作ができない（(3)(4)の(ｳ)は誤り）。直列ギャップ付きは旧来のSiC形の構成であり，放電遅れのない方式とは言えない（(3)(4)(5)の(ｵ)は誤り）。