第一種電工 電気の基礎理論 問17：電気の基礎理論

平成30年度第一種電気工事士 問16（電気の基礎理論）。選択肢は「高圧電路の短絡保護」「地絡保護」「雷電圧保護」「過負荷保護」、正答ウ（高圧電路の雷電圧保護）。避雷器（LA：Lightning Arrester）の主目的は雷サージ・開閉サージなどの異常過電圧から高圧電路・機器を保護すること。短絡保護は遮断器・ヒューズ、地絡保護は地絡継電器、過負荷保護は過電流継電器が担当。正答はウ（雷電圧保護）。

平成30年度第一種電気工事士 問16（電気の基礎理論）。高圧受電設備の保護装置と役割の対応を問う問題。正答ウ（高圧電路の雷電圧保護）が避雷器（LA）の役割。

【高圧受電設備の保護装置と役割】

①短絡保護：過電流継電器（OCR）＋遮断器（VCB/CB）、または高圧限流ヒューズ（PF）

②地絡保護：地絡継電器（GR/DGR）＋GR付PAS（構内外の地絡を検知・遮断）

③雷電圧（過電圧）保護：避雷器（LA）← 正答ウ

④過負荷保護：過電流継電器（OCR）の設定値による

【避雷器（LA）の動作原理】

避雷器の主素子：酸化亜鉛（ZnO）バリスタ素子

・通常状態：高インピーダンス（絶縁状態）

・雷サージ時：低インピーダンスに変化 → サージ電圧を大地へ分流

・サージ通過後：自動的に高インピーダンスに復帰（続流遮断）

設置場所：高圧架空電線路からの引込口・変圧器1次側

避雷器（LA：Lightning Arrester）の機能と選定は第一種電気工事士の最重要論点の一つ。正答ウ「雷電圧保護」を起点に、高圧受電設備全体の保護協調設計を解説する。

【保護協調の体系（高圧受電設備）】

保護対象と装置の対応：

①過電流（短絡）保護

・装置：OCR（過電流継電器）+VCB（真空遮断器）、またはPF（高圧限流ヒューズ）+LBS（高圧交流負荷開閉器）

・動作：電流が整定値を超えると一定時限後にVCBを引き外す

・対象：構内の短絡電流（数kA）

②地絡保護

・装置：GR（地絡継電器）またはDGR（地絡方向継電器）

・動作：零相電流・零相電圧（3V₀）を検出してGR付PASを遮断

・対象：1線地絡電流（数A〜数十A）

③雷サージ・開閉サージ保護（正答ウの詳細）

・装置：LA（避雷器、バリスタ型ZnO素子）

・動作：過電圧が制限電圧（残留電圧）を超えると導通しサージを大地へ流す

・対象：雷サージ（1.2/50μs、10〜1000A）、開閉サージ（250/2500μs）

④過負荷保護

・装置：OCRの長限時特性（熱動型・誘導型）

・動作：定格電流の1.25〜1.5倍を数分〜数十分で遮断

【避雷器の技術仕様（第一種で問われる数値）】

定格電圧：7.5kV（6.6kV系）または12kV（11kV系）

制限電圧：定格電圧の2.5倍以下が目安（6.6kV系で≦18.75kV）

接地：A種接地工事（接地抵抗10Ω以下）

【電験三種への接続】

電験三種「電力」では保護継電器の動作原理・保護協調（限時協調・電流協調）、雷サージ解析（行波理論・反射係数）、「法規」では高圧受電設備の規程（内線規程・JEM1425）が出題される。第一種電気工事士で各保護装置の役割分担を正確に理解することが、上位資格の保護システム設計の基礎となる。