このページでは、送配電線路の中性点接地と非接地方式について、初心者の方でも解りやすいように、基礎から解説しています。また、電験三種の電力科目の試験で、実際に出題された送配電線路の中性点接地と非接地方式の過去問題も解説しています。 三相交流は大容量の電気を効率よく送るための送電方式です。簡単に言えば、一本のケーブル（または3本1組）で、「発電機で発電された電気を、発電機からそのまま」送る仕組みです。 オムロンのパワコン kp55m-j4の購入を検討しています。仕様で「出力相数」が「単相2線式（接続方式単相3線）」となっているのですが、これは具体的にどういうことなのでしょうか？例えば、「電力販売申込書」や「屋内配線の電圧上昇簡易 電圧は、基準点からの電位の差である。電圧の高さは電位の位置エネルギーと同意で、送電時においてはP = IRで示される電流・電圧の関係式により、同じ電力を送る場合は電圧が高いほど電流が小さくなるため、発熱によるロスが少なくなり、電力を遠くまで送ることが可能である。電圧を理解するために、水圧と比較説明される。水圧が高ければ遠くまで水を送り出す事が可能であるが、強度の高い配管でなければ水圧に負け、破裂する。同様に、電力ケーブルで高電圧を送電する場合、耐電圧性能の高い … 「饋」が常用漢字外であることからATき電方式の優位性は、架線とAT饋電線との電圧が帰線であるレールを単巻変圧器の中点タップに接続することで架線とAT饋電線とが逆位相の同電圧に「自動的に」固定される点にある。そのことからBT饋電方式で弱点であったブースターセクションを廃することができ単巻変圧器も間隔をあけて設置することが可能になった。 鉄道の電化区間において，変電所から列車に電力を供給することを「き電」(饋電－「饋」は贈る，供えるという意味)と言いますが，交流電化区間において，変電所から出力された交流電圧を架線とレールの間に直接印加して列車の運転を行う方式を「直接き電方式」と呼びます．しかし，この方式では架線電流による電磁誘導やレールから大地への漏れ電流などにより，沿線にある通信回線や電子機器に妨害を与える恐れがあります．外国においては沿線に人家などがほとんどない場所も多く，そのような所 … このページでは、単相3線式や三相4線式などの配電理論について、初心者の方でも解りやすいように、基礎から解説しています。また、電験三種の電力科目の試験で、実際に出題された単相3線式や三相4線式などの配電理論の過去問題も解説しています。主に小規模の低圧配電に使用されます。往復2線で単相電圧 100 や 200［V］を供給する方式で、電灯および小形動力回路に採用されます。高低圧混触時に低圧側の対地電圧上昇を抑制するため、低圧側の1線を変圧器端子部分で直接接地（B種接地工事）します。この方式では1種類の電圧しか得られないことと、100［V］系では電圧降下、線路損失が大きくなるので、小規模の電灯、コンセント回路のほかには用いられません。二次低圧側の中性点を直接接地（B種接地工事）して、両外線および中性線の3線を引き出し、外線～中性線間で単相100［V］、両外線間で単相200［V］を供給する電気方式です。この方式では、2種類の電圧が得られることと、単相100［V］負荷が平衡していれば、中性線電流は相殺して零となり、単相2線式に比べ、電圧降下、線路損失の面で有利となります。反面、二次側配線のこう長が長いか、線が細くて電気抵抗が比較的大きい場合には、負荷が不平衡であれば、負荷電圧が不平衡になる欠点があります。この方式で中性線が断線すれば、負荷電圧が極端に不平衡になり機器を損傷するおそれがあるため、電気設備技術基準の解釈第39条に、「多線式電路の中性線には過電流遮断器を施設してはならない」としています。単相3線式配電方式において、不平衡負荷による負荷電圧の不平衡を改善するために負荷端近くに設けられる一種の変圧器をバランサといいます。構造的には単3変圧器の一次巻線を除いた巻数比1：1の単巻変圧器と考えられます。負荷が不平衡であればバランサ巻線に負荷電圧を等しくするように電流が流れます。バランサの設置により、負荷電圧が平衡すると同時に配線損失が少なくなる利点もります。中性線には10［A］の電流が流れます。AB間の電圧 V100=0.1×25+V 線路損失 PP中性線に流れる電流がバランサ側に流れます。AB間の電圧 V100=0.1×20+V線路損失 PP3線に対称三相交流電圧をかけて送電する電気方式です。低圧配電では比較的容量の大きい動力負荷にはこの方式で給電することが多いです。低圧三相3線式配電の公称電圧は 200 または 415［V］であり、変圧器二次側の結線は△またはYあるいはV結線が採用されます。尚、中性点または低圧側の1端子を直接接地（B種接地工事）します。平衡三相交流の瞬時電力は、電圧、電流、力率が一定であれば、原理的に、時間的に一定（すなわち脈動がない）であり、回転機（発電機、電動機など）にとって都合がよいことが、この方式が多く採用される理由です。変圧器の中性点から1線（中性線）を引き出し、電圧線の3線と中性線との4線で送電する方式です。低圧三相4線式では、公称電圧 240/415［V］（負荷の定格電圧は 230/400［V］）とされており、単相負荷と三相負荷が混在する場合には適当な方式といえます。400V配電は、工場や大形ビルなどの動力負荷の大きい所に採用されています。三相3線式に比べ電流が小さくなり、配線が細くてすむので配線費を節約できます。また同一配線を使用した場合には、電圧降下、線路損失の面で有利となります。この方式の分岐回路は、電灯用には230［V］で、動力用には三相400［V］で供給するのが普通です。また一般の 100［V］回路には 230/100［V］または、400/100［V］の二巻線または単巻の降圧トランスを用いて給電します。低圧三相4線式配電には、異容量V結線（灯動共用4線式などともいう）という配電方式があります。この方式では 100/200［V］の単相3線式の部分で単相負荷に給電し、200［V］三相3線式の部分で三相200［V］負荷に給電します。この場合、通常、共用変圧器の方の容量を大きくするので、「異容量」と呼ばれています。a，b，c間の各線間電圧は 200［Ｖ］ですが、単相３線式部分のn点は通常は接地します。a，b点の対地電圧は 100［Ｖ］となります。c点の対地電圧 E$E_c=200×sin60°=100\sqrt{3 }$［Ｖ］になります。相回転を a，b，c とした場合、ab間に単相負荷を接続する方式を「進み接続」といいます。単相負荷の力率角を θ三相負荷の力率角を θab間に流れる電流は、$\vec{ I_a}=\vec{ I_1}+\vec{ I_{3a}}$ となり、ベクトルを合成して求めることができます。相回転を a，b，c とした場合、bc間に単相負荷を接続する方式を「遅れ接続」といいます。単相負荷の力率角を θ三相負荷の力率角を θbc間に流れる電流は、$\vec{ I_c}=-\vec{ I_1}+\vec{ I_{3c}}$ となり、ベクトルを合成して求めることができます。図のように三相3線式負荷を接続する配電系統がある。各部の電圧が図のとおりであるとき、変圧器の一次側の線電流 I［A］は、次のうちどれか。(1) 16.5 (2) 20.2 (3) 27.7 (4) 28.3 (5) 34.6負荷の皮相電力を S［V・Ａ］とすると、S=160/0.8=200［kV・Ａ］変圧器の1次側電圧を V［V］とすると、V=6000×200/210=5714［V］1次側電圧が V=5714［V］のときに、皮相電力が S=200［kV・Ａ］になる線電流 I［A］は、S=$\sqrt{3 }$VI 答え (2)規模の大きいビルなどの屋内配線に400［V］配線方式の採用が増加しつつある。この配電方式は受電用変圧器の二次側を（ ア ）結線し、中性点を直接接地した（ イ ）で構成される。用途としては、電動機などの動力負荷は電圧線間に接続し、（ ウ ）などの照明負荷は中性線と電圧線との間に接続し、電灯・動力設備の共用、電圧格上げによる供給量の増加を図ったものである。なお、（ エ ）、コンセント回路などは変圧器を介し100［V］で供給する。規模の大きいビルなどの屋内配線に400［V］配線方式の採用が増加しつつある。この配電方式は受電用変圧器の二次側を（ Y ）結線し、中性点を直接接地した（ 三相4線式 ）で構成される。用途としては、電動機などの動力負荷は電圧線間に接続し、（ 蛍光灯及び水銀灯 ）などの照明負荷は中性線と電圧線との間に接続し、電灯・動力設備の共用、電圧格上げによる供給量の増加を図ったものである。なお、（ 白熱電灯 ）、コンセント回路などは変圧器を介し100［V］で供給する。答え (1)100/200［V］単相3線式配電方式に関する記述として、誤っているものは次のうちどれか。バランサは各配線の電流のバランスを補償するために用いるもので、負荷端近くに設置します。答え (4)図のように、電圧線及び中性線の抵抗がそれぞれ 0.1［Ω］及び 0.2［Ω］の 100/200［V］単相3線式配電線に、力率が 100［%］で電流がそれぞれ 60［A］及び 40［A］の二つの負荷が接続されている。(a) バランサに流れる電流［A］の値として、正しいのは次のうちどれか。（１）5 （２）7 （３）10 （４）15 （５）20(b) バランサを接続したことによる線路損失の減少量［W］の値として、正しいは次のうちどれか。（１）50 （２）75 （３）85 （４）100 （５）110(a) バランサを接続したときの、電流の分布を図に示します。それぞれのバランサに流れる電流は 10［A］になります。答え (3)(b) バランサを接続したときの線路損失を PPバランサがない場合の線路損失をPPP答え (4)送配電方式として広く採用されている交流三相方式に関する記述として、誤っているのは次のうちどれか。同一材料の電線を使用して、同じ線間電圧で同じ電力を同じ距離に、同じ損失で送電する場合、三相送電方式の方が電線銅重量が少なくなります。答え (2)2台の単相変圧器（容量 75［kVA］の T(a) 問題の図において、$\dot{ V} _a $ を基準とし、$\dot{ V }_{ab} $，$\dot{ I } _a$，$\dot{ I } _1$ の大きさと位相関係を示す図として、正しいのは次のうちどれか。(b) 単相変圧器 T（１）23 （２）36 （３）45 （４）49 （５）58(a) $\dot{ I } _a$ は $\dot{ V }_a$ より、π/6［rad］進んだベクトルになります。また、$\dot{ I } _1$ は $\dot{ V }_{ab} $ と同じ向きになります。ベクトル図は(2)になります。答え (2)(b) 三相平衡負荷の消費電力 P［W］は、$P=\sqrt{3 }×線間電圧×線電流×力率$単相変圧器 T$I_1= \displaystyle \frac{ 75}{ V_{ab} }-I_a=\displaystyle \frac{ 45}{ V_{ab} }$単相負荷 P［kW］は、$P=V_{ab}×I_1=V_{ab}×\displaystyle \frac{ 45}{ V_{ab} }=45$ ［kW］答え (3)図のような単相3線式配電線路がある。系統の中間点に図の通り負荷が接続されており、端末のAC間に太陽光発電設備が逆変換装置を介して接続されている。各部の電圧及び電流が図に示された値であるとき、次の(a)及び(b)に答えよ。(a) 図中の回路の空白箇所(ア)，(イ)及び(ウ)に流れる電流［A］の値として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。(b) 図中AB間の端子電圧 V(1) 104.0 (2) 104.5 (3) 105.0 (4) 105.5 (5) 106.0(a) キルヒホッフの第１法則を適用します。I答え (2)(b) 回路図を示します。外周にキルヒホッフの第2法則を適用します。105=0.5-1.5+V答え (4)配電で使われる変圧器に関する記述として、誤っているのは次のうちどれか。下図を参考にして答えよ。三相4線式（V結線）の変圧器容量の選定は、単相と三相の負荷割合やその負荷曲線及び電力損失を考慮して決定します。通常は共用変圧器の方の容量を大きくします。答え (3)一次電圧 6400［V］、二次電圧 210［V］/105［V］の柱上変圧器がある。図のような単相3線式配電線路において三つの無誘導負荷が接続されている。負荷１の電流は 50［A］、負荷２の電流は 60［A］、負荷３の電流は 40［A］である。L問題文を図示すると次のようになります。キルヒホッフの第2法則を適用します。VV一次側と二次側の容量は等しくなりますので、6400×I答え (1)図のように、2台の単相変圧器による電灯動力共用の三相4線式低圧配電線に、平衡三相負荷 45kW（遅れ力率角30°）1個及び単相負荷 10kW（力率＝1）2個が接続されている。これに供給するための共用変圧器及び専用変圧器の容量の値［kV・A］は、それぞれいくら以上でなければならないか。値の組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。単相負荷は平衡しているので、各単相負荷に流れる電流を I$P=2×I_1×\displaystyle \frac{ V_{ab} }{ 2 }$三相負荷に流れる電流を I$P=\sqrt{ 3 }V_{ab} I_3cosθ$共用変圧器の容量 P$\begin{eqnarray}P_{ab} &=& V_{ab} ×(I_1+I_3) \\\\&=& V_{ab} ×\left(\displaystyle \frac{ 20×10^3 }{ V_{ab} }+\displaystyle \frac{ 30×10^3 }{ V_{ab} }\right)\\\\&=&50×10^3［W］\end{eqnarray}$$\begin{eqnarray}P_{bc} &=& V_{bc} ×I_3 \\\\&=& V_{ab} ×I_3\\\\&=&V_{ab} ×\displaystyle \frac{ 30×10^3 }{ V_{ab} }\\\\&=&30×10^3［W］\end{eqnarray}$答え (5)図に示すように、中性点をリアクトルLを介して接地している公称電圧 66kV の系統があるとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。(a) 送電線の線路定数を測定するために、図中のA点で変電所と送電線を切り離し、A点で送電線の3線を一括して、これと大地間に公称電圧の相電圧相当の電圧を加えて充電すると、一括した線に流れる全充電電流は 115A であった。このとき、この送電線の１相当たりのアドミタンスの大きさ［mS］として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。(1) 0.58 (2) 1.0 (3) 1.7 (4) 3.0 (5) 9.1(b) 図中のB点のa相で１線地絡事故が発生したとき、地絡点を流れる電流を零とするために必要なリアクトルLのインピーダンスの大きさ［Ω］として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし、送電線の電気定数は、(a)で求めた値を用いるものとする。(1) 111 (2) 196 (3) 333 (4) 575 (5) 1000(A) アドミタンス Y（単位［S］：ジーメンス）は、インピーダンス Z [Ω] の逆数です。電流 I［A］と電圧 E［V］との関係は、$I=\displaystyle \frac{ E}{ Z }＝EY$［A］A点で送電線の3線を一括して、これと大地間に公称電圧の相電圧相当の電圧を加えて充電したときの等価回路を示します。 リアクタンスを $\displaystyle \frac{ 1}{ ωC }=X_C$ とすれば、等価回路図より$X_C=\displaystyle \frac{3E }{ I }=\displaystyle \frac{3×\displaystyle \frac{66000 }{ \sqrt{3} } }{ 115 }=994$[Ω]$Y=\displaystyle \frac{1 }{ X_C }=\displaystyle \frac{1 }{ 994 }=0.001$［S］答え (2)(b) 地絡点を流れる電流を零とするには、容量性リアクタンスと誘導性リアクタンスの大きさが等しくなれば良いということです。つまり、並列共振が起これば良いということです。$X_L=\displaystyle \frac{X_C }{ 3 }=\displaystyle \frac{1 }{ 3Y }＝333$[Ω]答え (3)三相3線式と単相2線式の低圧配電方式について、三相3線式の最大送電電力は、単相2線式のおよそ何％となるか。最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。(1) 67 (2) 115 (3) 133 (4) 173 (5) 260両低圧配電方式の線路こう長を L［m］、単相2線式の断面積を S$2×S_2×L=3×S_3×L$許容電流は導体の断面積に比例するので，単相2線式の許容電流を I$2S_2=3S_3$ ⇒ $2I_2=3I_3$単相2線式の最大送電電力を P$P_2=VI_2cosθ$$P_3=\sqrt{ 3 }VI_3cosθ$$\begin{eqnarray}\displaystyle \frac{ P_3}{P_2 } &=& \displaystyle \frac{ \sqrt{ 3 }VI_3cosθ}{VI_2cosθ } \\\\&=& \displaystyle \frac{ \sqrt{ 3 }I_3}{I_2 } \\\\&=&\displaystyle \sqrt{ 3 }×\frac{ 2}{3}＝1.15\end{eqnarray}$答え (2)図のような、線路抵抗をもった 100/200V 単相3線式配電線路に、力率が 100%で電流がそれぞれ 30A及び 20Aの二つの負荷が接続されている。この配電線路にバランサを接続した場合について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。(a) バランサ接続後a’－b’間に流れる電流の値［A］として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。(1) 5 (2) 10 (3) 20 (4) 25 (5) 30(b) バランサ接続前後の線路損失の変化量の値［W］として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。(1) 20 (2) 65 (3) 80 (4) 125 (5) 145(a) バランサを接続したときの、電流の分布を図に示します。それぞれのバランサに流れる電流は 5［A］になります。答え (1)(b) バランサを接続したときの線路損失を PPバランサがない場合の線路損失を PPP答え (1)訂正しました。線路損失は電線の太さは、負荷損（電線抵抗による発熱損＝ジュール損）を考慮しなければなりません。大きな電流を流すには、断面積をより大きくします。これは電線抵抗を少なくして、電線が発熱しないようにするためです。この負荷損は、流れる電流の二乗に比例します。配電容量が同じ場合は、単相３線式は単相２線式に比べて電流を５０％程度に抑えることができます。という理由で、単相３線式のほうが、細い電線を使うことができます。2003年（平成15年）問13理由を教えて下さい。email confirmpost date日本語が含まれない投稿は無視されますのでご注意ください。（スパム対策）