令和3年度 電験2種 2次試験 電力・管理 問5の過去問解説（送配電・変電・管理：地中送電線の水トリー劣化診断と事故点測定法の論説問題）

地中送電線の絶縁劣化診断法と事故点測定法について、次の問に答えよ。

（1）表1は、CVケーブルの絶縁劣化である水トリーに関する絶縁劣化診断法についての記述である。表中の（A）～（D）に当てはまる適切な語句についてそれぞれ答えよ。

（2）表2は、地中送電線の事故点測定法である「マーレーループ法」と「パルスレーダー法（送信形パルス法）」の原理並びにそれぞれの長所及び短所についての記述である。表中の（E）～（I）に当てはまる適切な語句についてそれぞれ答えよ。

表1

表2

解答・解説

小問（1）：CVケーブルの水トリー絶縁劣化診断法

試験センター 標準解答

（A）：高調波

（B）：残留

（C）：直流

（D）：交流

出展：令和3年度 第2種電気主任技術者二次試験 標準解答

代表的な水トリー測定法

代表的なCVケーブルの水トリー測定法は、
①損失電流法
②直流漏れ電流測定
③残留電荷法
があります。

損失電流法

解図1に示すように、正弦波電圧を印加すれば、90°の進み電流と、印加電圧の同相の電流が流れます。流れる電流の中から90°進み電流のみを除去し、印加電圧と同相となる電流を抜き出します。

解図1

抜き出した同相成分について電流波形を見たとき、水トリーが進展していれば、解図2に示すように3次高調波分が多く含まれるため、ここから劣化診断を行います。

解図2

直流漏れ電流測定法

ケーブル絶縁体（導体-シース間）に直流高電圧を印加し、漏れ電流を測定します。

本来絶縁体は絶縁されていてコンデンサとして機能するので、静電容量いっぱいに充電されればそれ以上の電流は流れません。

しかし、水トリーがあれば漏れ電流が流れ続け、解図3に示すような電流波形になります。

ポイントとして、
①電流が大きい
②電流キック現象がある
③電流は時間とともに増加する
といったところが判定のポイントです。

解図3

残留電荷法

残留電荷法は、(a)直流電圧を印加してケーブルを充電し、(b)電源を切り離した後ケーブルを接地し、水トリーのみに電荷が残った状態にします。その後、(c)交流電圧を印加することで、水トリーに残留していた電荷を回収し、劣化診断を行います。

(a)直流電圧の印加	(b)ケーブルの接地
(c)交流電圧の印加

解図4

小問（2）：地中送電線の事故点測定法

試験センター 標準解答

（E）：ホイートストンブリッジ
（F）：1線
（G）：断線
（H）：三相
（I）：反射

出展：令和3年度 第2種電気主任技術者二次試験 標準解答

マーレーループ法：地絡故障点の測定法

マーレーループ法は、地絡故障時に地絡故障点の位置を誤差1%程度の精度で測定する手法です。

可変抵抗を用いてホイートストンブリッジと同じ原理で地絡故障点を算出します。

解図5に示すように、1線地絡が生じたとき、健全なケーブルと地絡しているケーブルを短絡線で結び、可変抵抗を通して直流電源を接続した場合を考えます。

この時、解図5のa～dは解図6のa～dに対応することになり、まさにホイートストンブリッジになります。

解図5

解図6

ここである可変抵抗の目盛が$\alpha\left[{\rm Ω}\right]$のときに平衡した（検流計の値が$0\left[{\rm A}\right]$）になったとき、対角成分の抵抗の積が等しくなるので、

$$\left(1000-\alpha\right)R×L_FR_C=\alpha R×\left(L+L-L_F\right)R_C$$

$$L_F=\frac{2\alpha L}{1000}\left[{\rm m}\right]$$

となって、地絡故障点を算出できます。

マーレーループ法では、断線故障には対応できません。

また、健全相との間でループを形成することが前提にあるので、三相全てが地絡し、健全相が存在しない場合も、同様に適用することができません。

パルスレーダー法：断線故障点の測定法

主に断線故障に適用されます。

ケーブルに対してパルスの伝搬速度が既知であるため、パルス信号を与え、断線個所で反射し戻ってくるまでの時間を測定することで、断線個所を測定します。

測定精度は2%～5%程度で、パルスの観測には熟練した経験が必要です。