解答
（2）が正しい。
解説
なぜ配電線路に三相 3 線式が採用されるかという問題です。配電線路に用いられる導体量が同じ場合、三相 3 線式の方が多くの電力を送電することができます。類題も多いのでしっかり慣れておきたい問題です。
単相 2 線式と三相 3 線式の線間電圧を V [V] 、単相 2 線式配電線 1 線あたりの許容電流を I [A] とし、 VI [W]となる電力を供給する場合を考える。
単相２線式では、力率 cosθ とすると、最大供給電力 P₂ [W]は
\(\ \ \ P_{2}=VI\cos\theta\\
\)
題意より、使用する導体量が等しいので、次式が成り立つ。単相 2 線式の断面積を S₂ [m²] 、三相 3 線式の断面積を S₃ [m²] 、送電線の長さを L [m] とする。
\(\ \ \ 2S_2L=3S_3L\\
\ \ \ \ \ \ ∴\displaystyle S_3=\frac{2}{3}\\
\)
三相３線式配電線 1 線あたりの導体の断面積は、単相 2 線式配電線と比べて\(\frac{2}{3}\)となる。したがって、許容電流は導体の断面積に比例するので、三相 3 線式配電線 1 線あたりの許容電流は\(\frac{2}{3}I\)となる。三相 3 線式での最大供給電力 P₃ [W]は、力率 cosθ とすると、
\(\ \ \ \displaystyle P_{3}=\sqrt3V\frac{2}{3}I\cos\theta\\
\ \ \ \ \ \ \displaystyle =\frac{2}{\sqrt3}VI\cos\theta\\
\)
つまり、同導体量での三相３線式での最大供給電力 P₃ [W] を、単相２線式での最大供給電力 P₂ [W] の比で表すと、
\(\displaystyle \frac{P_3}{P_2}=\frac{\frac{2}{\sqrt3}VI\cos\theta}{VI\cos\theta}\\
\ \ \ \ \ \ =\displaystyle \frac{2}{\sqrt3}\\
\ \ \ \ \ \ =1.15\\
\)
したがって、同導体量での三相 3 線式の最大供給電力は，単相 2 線式の\(\frac{2}{\sqrt3}\)倍となる。したがって、三相 3 線式の最大送電電力は，単相 2 線式のおよそ 115% となる。