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電験に出題される送電線の異常電圧(直撃雷|誘導雷|開閉電圧)を学ぶ(送電分野⑤)

雷事故対策を理解する

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今回の記事では、雷事故対策を説明する。

電験三種「送電分野」の代表格問題だ。

さらには電験2種、1種の一次試験ではもう少し難しくなって出題される。さらに二次試験においては、「事象説明から始まり、異常電圧がどう影響するか、その対策は何か」といった問題も出題されることから、完全に理解し、自分で説明できるようにしておこう。

 

まずは「送電線における異常電圧」から説明する。

異常電圧の発生原因

異常電圧の発生原因には大きく分けて、2種類ある。

「外部異常電圧」
「内部異常電圧」

外部異常電圧

外部異常電圧とは、主に雷によるものだ。
さらに分けて「直撃雷」「誘導雷」と呼んで区別している。

直撃雷とは、雷が送電線に直撃してしまったときに発生する異常電圧のことを示す。また、架空地線や鉄塔に直撃し、一見送電線には影響がないと思いがちだが、鉄塔から大地に電流が流れることで鉄塔の電位が上昇するので、鉄塔から電線に逆フラッシオーバーしてしまうことがあるのだ。送電線に直撃した場合よりも影響度は低いものの、異常電圧が発生することに変わりはない。

誘導雷とは、雷雲が送電線に接近した場合もしくは近隣に落雷が生じた時に発生する。
静電誘導によって、送電線に反対極性の電荷が表れる現象だ。

内部異常電圧

内部異常電圧とは、送電線路を開閉する際に発生する「開閉サージと周波数異常電圧」によるものだ。

活線状態の送電線を遮断器で開閉すると、正常ではない交流波形が生じる。また、活線ではない状態の送電線であっても、電荷が充電していることもあって、同じような現象が起こることがある。これらは論文等で実際の解析波形を見ておくとイメージがつきやすいだろう。しかしながら「そこまではいいや」という方は、遮断器の開閉で異常電圧(電圧サージ)、周波数異常が瞬時だが発生すると覚えておこう。 

異常電圧の対策を学ぶ

耐雷設備の説明をする。
かなりの確率で試験に出題されるので理解しておこう。合否を左右すると言っても過言ではないからだ。

①架空地線
送電線の頂部に布設してある線で、直撃雷、誘導雷から送電線を守る役割を持つ。
架空地線の下に送電線があればあるほど、遮蔽効果がある。送電線を軸方向から見た時、架空地線が送電線の直下からどのぐらいの角度で離れているかを「遮蔽角」と呼んでいる。

②アークホーン
フラッシオーバー時において、碍子の破損を防止する。

碍子や送電線を落雷から保護するための設備である。

電線支持構造物は碍子を介して電線を支持する。落雷があった場合に碍子の表面から放電が発生すると、碍子等が破損してしまう。

そこで耐電設計を施したアークホーンが放電してくれて、エネルギーを逃すのだ。



③埋設地線
鉄塔から地面へ布設している線のこと。この線があることで、鉄塔の足の接地抵抗を小さくしている。スムーズに電流が流れるようにしているのだ。

④避雷器
異常電圧が送電線にかかったとき、電荷を逃がす装置だ。これにより、異常電圧の波高値を抑制することができる。
碍子付近に設置される。各社メーカーにより製品の形状が多少違うが、大体縦長の棒みたいな形状の装置だ。外出した際には送電鉄塔の碍子付近を見てみるといい。
ここからは電験には出題されていないので参考までに。
避雷器は異常電圧がある値以上になったときに電荷を逃がす。ある値以下になったとき、電荷放出を止める。よく現場で「続流」といった言葉が使われるが、避雷器においてはこのようにして続流を止めているのである。
 

まとめ

以上「【電験完全攻略】電力科目「雷事故対策(異常電圧対策)」」の記事になります。
この記事を見て、異常電圧の種類、異常電圧の防止設備の復習をしましょう。
自分はもう何度も復習してきたので、この分野だけはかなり頭に入っています。避雷器の海外製品や論文も見ました。必要な知識を記してありますので、覚えて欲しいです。
電験合格目指して共に頑張りましょう。

 

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