電験三種 法規 2023年度 下期 問11(b)
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図は,線間電圧V[V],周波数f [Hz]の中性点非接地方式の三相3線式高圧配電線路及びある需要設備の高圧地絡保護システムを簡易に示した単線図である。高圧配電線路一相の全対地静電容量をC1[F],需要設備一相の全対地静電容量をC2[F]とするとき,次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし,図示されていない負荷,線路定数及び配電用変電所の制限抵抗は無視するものとする。 (b) 小問(a)の地絡電流Igは高圧配電線路側と需要設備側に分流し,需要設備側に分流した電流は零相変流器を通過して検出される。上記のような需要設備構外の事故に対しても,零相変流器が検出する電流の大きさによっては地絡継電器が不必要に動作する場合があるので注意しなければならない。地絡電流Igが高圧配電線路側と需要設備側に分流する割合はC1とC2の比によって決まるものとしたとき,Igのうち需要設備の零相変流器で検出される電流の値[mA]として,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。ただし,V =6600V, f =60Hz,C1 =2.3μF,C2 =0.02μFとする。
正解と解説
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(a)の式I_g=2√3πfV(C₁+C₂)にV=6600V、f=60Hz、C₁+C₂=2.3+0.02=2.32μFを代入すると、I_g=2√3×π×60×6600×2.32×10⁻⁶≒10.0Aとなる。図のとおりこの地絡電流は配電線路側のC₁と需要設備側のC₂に分流し、需要設備の零相変流器を通過するのはC₂を流れる分であるから、静電容量の比で按分してI_g×C₂/(C₁+C₂)=10.0×0.02/2.32≒0.086A、すなわち約86mAとなる。構外事故であってもこの程度の零相電流が検出されるため、地絡継電器の整定によっては不必要動作を生じる点に注意を要する。