100/200 V単相3線式は,変圧器二次巻線の中点を中性線として引き出し,外側線と中性線の間で100 V,外側線どうしの間で200 Vを取り出す方式である。
令和7年度 上期 第三種電気主任技術者 電力 問11
100/200 V単相3線式配電方式に関する記述として,誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
選択肢
解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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バランサは巻数比1:1の単巻変圧器で,両外側線間に接続し,その中点を中性線に接続する。負荷が不平衡だと中性線に電流が流れ,線路の電圧降下が両側で異なるため負荷電圧が不平衡になる。バランサを線路の末端(負荷側)に設けると,不平衡分の電流をバランサが分担し,線路の中性線電流がほぼ零になって両外側の電圧がそろう。電源(変圧器)の近くでは電圧はもともと平衡しており,そこに設けても線路上の中性線電流は減らないので効果は小さい。したがって「電源の近くに設ける方が効果が大きい」とする(3)が誤りである。
補足Layer 3展開閉じる
【参考:銅量比の計算】
送電電力P,外側線と中性線間の電圧V(=100 V),線路こう長,電力損失,力率が等しく,単相3線式の3線を同一太さとし負荷が平衡している条件で比較する。
・単相2線式(100 V):電流 I₂ = P/V,損失 = 2·I₂²·R₂
・単相3線式(100/200 V):外側線電流 I₃ = P/(2V),中性線電流 0,損失 = 2·I₃²·R₃
損失を等しくおくと 2(P/V)²R₂ = 2(P/2V)²R₃ より R₃ = 4R₂,すなわち断面積 A₃ = A₂/4。
銅量比 = (3·A₃)/(2·A₂) = (3/4)/2 = 3/8 = 37.5 %
よって単相3線式の方が銅量は少なくてすむ。
各選択肢の解説
- (1)
単相200 V負荷の使用が可能である。
正しい。両外側線の間から200 Vが得られるので,単相200 V負荷を接続して使用できる。
- (2)
配電容量が等しい場合,100 V単相2線式配電方式より電線の銅量が少なくてすむ。
正しい。負荷が平衡し(中性線電流0)力率が等しい条件で,電力・電圧(対地電圧100 V)・電力損失・こう長を等しくし,3線を同一太さとして比較すると,単相3線式の所要銅量は単相2線式の3/8(37.5 %)になる。
- (3)
バランサは,電源の近くに設ける方が効果が大きい。
誤り。バランサは線路の末端(負荷側)に設けることで,線路の中性線電流を打ち消し,両側の電圧降下をそろえて負荷電圧の不平衡を是正する。電源の近くでは電圧はもともと平衡しており,線路の中性線電流も減らないため効果は小さい。
- (4)
負荷の分布によっては,負荷電圧が不平衡になることがある。
正しい。外側線と中性線の間に接続される100 V負荷が両側で不均等だと中性線に電流が流れ,両側の電圧降下が異なるため,負荷電圧が不平衡になる。
- (5)
中性線が断線すると,異常電圧を発生することがある。
正しい。中性線が断線すると,両側の100 V負荷が直列に200 Vへ接続された状態になり,200 Vが負荷のインピーダンスに比例して分圧される。負荷の小さい側(インピーダンスの大きい側)には100 Vを超える異常電圧が加わり,機器を損傷するおそれがある。
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