解答
公式標準解答
1. 系統の大容量化・集中化により増大する短絡電流を抑制するために、変圧器の仕様及び変圧器の機器設計で考慮すべき事項を述べよ。
➀変圧器の仕様
短絡電流を抑制するために、変圧器のインピーダンスを大きく設定する。
変圧器のインピーダンスを大きくすれば、電圧変動率が大きくなり、系統安定度が悪くなる方向にいくので、システムコーディネーションの観点から、系統と機器のバランスを考え、変圧器のインピーダンス値を選定している。
例えば、500kV 変圧器で一般的なインピーダンスが 14 [%] に対して、高インピーダンスでは 23 [%] が用いられることが多い。
➁変圧器の機器設計で考慮すべき事項
高いインピーダンスにするために、巻回数の増大、巻線径増大が行われる。
2. 大都市に電力を供給するために 275 [kV] の大容量の電力ケーブルを使用した系統が導入されている。架空系統と異なり、地中系統に用いられる送電線用遮断器、リアクトル開閉用遮断器及び計器用変圧器についてそれぞれ考慮すべき事項を述べよ。
➀地中送電線用遮断器
地中送電線路では、充電遮断電流の値が架空送電線路より大きいため、進み小電流遮断電流値として、架空送電線路より大きな値が必要である。
例えば、275kV 系統では、充電遮断電流は、架空送電線用では200 [A] に対して、地中送電線用では 500 [A] が規格化されている。
➁リアクトル開閉用遮断器
275 [kV] ではケーブルの充電容量が大きいため、それを補償するためにリアクトルが設置されることが多い。リアクトル開閉用遮断器には、再発弧サージへの考慮が必要である。その抑制対策として、開極位相制御が採用されている。
➂計器用変圧器
ケーブル系統では残留電荷の減衰時定数が長いため、計器用変圧器によって残留電荷を放電する機能が求められる。
3. 500kV 送電線では、開閉過電圧が送電鉄塔の大きさを決める大きな要因である。この開閉過電圧を抑制するために、変電所の機器で採用している対策を述べよ。
送電線に発生する開閉過電圧を抑制するため、500kV 変電所に設置される送電用の遮断器に、抵抗投入方式を採用している。投入抵抗値は 1 000 [Ω] が用いられ、開閉過電圧は 2 [p.u.] 以下に抑制されている。最近では、変電所の送電線回路に高性能避雷器を併用する場合も多く、より効果的に送電線に発生する開閉過電圧の抑制が行われている。
解説
電力系統設備の協調に関する問題です。一種らしく、幅広く一歩踏み込んだ知識を必要とする出題となっています。一種受験者なら触れたことのある内容であるので、落ち着きて解答することが大切です。
難易度３（★★★☆☆）
追加学習は変電所の学習帳で