第一種電工 令和6年度 問41｜配線図

配線図中の図記号が示す機器の機能を問う問題です。正答はイの「零相電圧を検出する」です。高圧受電設備の配線図で、EVT（接地形計器用変圧器）またはZVT（零相計器用変圧器）の図記号が示されており、この機器の機能は「零相電圧を検出する」ことです。地絡事故が発生すると零相電圧（3V₀）が発生し、EVT/ZVTがこれを検出してDGR（地絡方向継電器）に送信します。ZCTが零相電流を検出するのに対し、EVT/ZVTは零相電圧を検出します。正答はイです。

高圧受電設備の配線図に登場するEVT（接地形計器用変圧器）の機能を問います。EVTはY-Y-Δ結線の三相変圧器で、通常運転時は一次側の各相電圧が平衡して三次巻線（Δ結線）の出力はゼロです。1線地絡事故が発生すると三相電圧の平衡が崩れ（不平衡電圧＝零相電圧3V₀）が三次Δ巻線に現れます。この電圧をDGR（地絡方向継電器）の電圧要素に入力します。各選択肢の確認：ア（零相電流を検出）：ZCTの機能。イ（零相電圧を検出）：EVT/ZVTの機能で正しい。ウ（異常電圧を検出）：OVR（過電圧継電器）の機能。エ（短絡電流を検出）：CT＋OCR（過電流継電器）の機能。DGRはZCT（零相電流）とEVT（零相電圧）の両方の入力を使い、地絡の方向性（需要家内か配電線か）を判定することで不必要動作を防止します。正答はイです。

本問はEVT（接地形計器用変圧器）の原理と地絡方向保護への適用を問います。高圧需要家が設置するDGR（地絡方向継電器）は、零相電流（ZCT出力）と零相電圧（EVT出力）の位相関係から地絡方向を判定します。

【EVTの構造と動作原理】EVT（Earthed Voltage Transformer）：一次側Y結線（各巻線が各相と中性点の間）・二次側Y結線・三次側Δ結線の三巻線変圧器。一次中性点を確実に接地（A種接地工事）することで「接地形」と呼ばれます。

健全時：三相対称電圧→各相のEVT一次巻線電圧は平衡→三次Δ出力の電圧は3V₀≒0。

1線（例:a相）地絡時：a相対地電圧→0V（地絡点）、b相・c相の対地電圧が√3倍に上昇（健全相過電圧）。EVT二次側（Y結線）の中性点電位が上昇し、三次Δ巻線に3V₀が誘起される（最大値は定格電圧の3倍以上）。

【DGRの動作ロジック】DGRは零相電流I₀（ZCT出力）と零相電圧V₀（EVT出力）のベクトル積（電力の実部）が正になる方向を「地絡方向」と判定します。需要家内地絡の場合：I₀はZCTに流れ込む（位相が系統側と異なる）。一般送配電系統の地絡（他の需要家での事故）の場合：I₀の方向が逆になるためDGRが動作しない（不必要動作防止）。

【ZCTとEVTの組み合わせ（DGR保護）の必要性】対地静電容量の大きな需要家（長尺ケーブル多数）では、一般送配電側の地絡事故で大きな零相電流がZCTに検出され、GR（地絡継電器）が誤動作する可能性があります。DGR（ZCT+EVT）を採用することで方向性を持たせ、他の需要家の地絡事故での不必要動作を防止します。電験三種「電力」科目の地絡保護継電器論点の核心事項です。