第一種電工 令和3年度午後 問31｜電気の基礎理論

図の②は、構内の電柱の区分開閉器（GR付PAS）から建物の受電設備まで電気を送る高圧引込ケーブルです。ケーブルの太さは、①ふだん流れる負荷電流に耐えられるか（許容電流）、②事故で短絡電流が流れたとき、遮断されるまでの短い時間その熱に耐えられるか（受電点の短絡電流と電線の短時間耐電流）で決めます。1線地絡電流は、高圧の配電線ではとても小さい電流なので、ケーブルの太さを決める材料にはなりません。正答はイです。

高圧ケーブルの太さは、次の2つの面から選びます。

①常時の条件：最大負荷電流を連続して流しても、導体の温度が許容値を超えないこと（エ 電線の許容電流）。

②事故時の条件：受電点で短絡が起きると大きな短絡電流が流れます。保護装置が動作して電流が止まるまでの短い時間、ケーブルがその熱に耐えなければなりません。そのため「ア 受電点の短絡電流」と「ウ 電線の短時間耐電流」を比べ、短時間耐電流が上回る太さを選びます。

一方、日本の高圧配電線（6.6kV）は中性点を接地しない方式で、1線地絡電流は電線と大地の間の静電容量を通って流れる電流だけです。短絡電流に比べてごく小さいため、ケーブルの太さには影響しません。1線地絡電流は、地絡継電器の整定やB種接地工事の接地抵抗値の計算に使う値です。正答はイです。

本問は、高圧引込ケーブルの導体サイズ選定の考え方を問う問題です。

【選定の3つの観点】

・許容電流：負荷電流を連続して流したときの導体温度上昇で決まる。将来の負荷増加も見込んで選ぶ。

・短絡時の熱的強度：短絡電流Isが流れる時間tの間、導体温度が短時間の許容温度を超えないこと。導体の発熱は Is²×t に比例するので、受電点の短絡電流と保護装置の動作時間から必要な太さが決まる。ケーブルの太さごとに示される短時間耐電流（電流の大きさと流せる時間の組合せ）と比べて選ぶ。

・必要に応じて電圧降下：構内の亘長が長い場合に確かめる。

【受電点の短絡電流の求め方】受電点の三相短絡電流は、一般送配電事業者から示される電源側の百分率インピーダンスなどから計算します。短絡電流が大きい地点ほど、負荷電流から見て十分に余裕がある太さでも、短絡時の熱で太さが決まることがあります。

【1線地絡電流が関係しない理由】中性点非接地方式の高圧配電線では、1線地絡が起きても電流の通り道は線路の対地静電容量だけです。このため地絡電流は短絡電流に比べて桁違いに小さく、ケーブルの発熱は問題になりません。この電流は、受電設備の地絡継電器（GR）が動作するかどうかの検討や、電技解釈第17条のB種接地工事の接地抵抗値（150／Ig などで計算し、Igは変圧器の高圧側電路の1線地絡電流）を決めるときに使います。

【図の他の部分との関係】①のケーブル終端接続部や②の引込ケーブルは、受電点の短絡電流に耐える必要がある一方、GR付PASは地絡事故を検出して開放する装置です。「短絡→ケーブル・遮断器の耐量」「地絡→継電器と接地」という対応で整理すると、本問のような選択肢を見分けやすくなります。