変電設備等の基準【電験3種-法規(施設管理)】

法規

電験3種の法規で出題される変電設備等の施設の基準について、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3種の試験で、実際に出題された過去問題も解説しています。

高圧受電設備の受電方式

 高圧受電設備の受電方式は、1回線受電方式と2回線受電方式があります。さらに、1回線受電方式にはT分岐式と専用線式があり、専用線式の方が供給上信頼性および安定性に優れています。

 2回線受電方式は、一方を常用線、他方を予備線として受電するもので、常用線側で供給支障が生じた場合には予備線に切換えて受電する方式です。この受電方式には同系統2回線受電方式と異系統2回線受電方式があり、電気事業者の1変電所に事故が発生した場合にも受電が確保される異系統2回線受電方式の方が信頼性は高くなります。

キュービクル式受電設備

 キュービクルは、「高圧の受電設備として使用する機器一式を金属箱内に収めたもの」とJIS規格で定義されています。キュービクル式受電設備には、次のような特長があります。

  1. 金属製の箱内、器具一式が収納されているため感電の危険がない
  2. 飛来物、塩害に対し信頼性が高い
  3. 工場での製造・組立てのため信頼性の高い製作が可能
  4. 専用の場所を必要とせず、設置場所の自由度が高い
  5. 工期が短期間
  6. 設備が標準化されており運転、保守が容易
  7. シンプルでコンパクト

CB形受電方式

 キュービクル式高圧受電設備の形式の一つです。受電用遮断器(CB)を設置して、短絡事故や地絡事故に対して保護継電器の検出により遮断器を動作させています。遮断器は、真空遮断器(VCB)が多く採用されています。事故時の遮断をVCB などで行っているため保護協調をきめ細かく行え信頼性が高いことが特徴です。

PF・S形受電方式

 キュービクル式高圧受電設備の形式の一つです。受電用に高圧交流負荷開閉器(LBS)を設置し、その負荷側に高圧限流ヒューズ(PF)を取り付けます。負荷電流の開閉は、高圧交流負荷開閉器で行い、短絡事故に対する保護は高圧限流ヒューズで行います。地絡事故に対しては地絡継電器の動作により高圧交流負荷開閉器をトリップさせます。装置が簡単で安価なため比較的小規模の設備に多く使用されています。

高圧受電設備の全停電作業

 点検などで、高圧受電設備を全停電作業する場合の手順を示します。

  1. 低圧配電盤の開閉器を開放する
  2. 受電用遮断器を開放した後、その負荷側を検電して無電圧を確認する
  3. 断路器を開放する
  4. 柱上区分開閉器を開放した後、断路器の電源側を検電して無電圧を確認する
  5. 受電用ケーブルと電力用コンデンサの残留電荷を放電させた後、断路器の電源側を短絡して接地する

高圧受電設備の保護協調

 高圧受電設備の保護協調の基本的な考え方は、負荷側の保護装置から、先に動作させることです。これを、選択しゃ断保護協調といいます。

 CB形は、主遮断装置にVCBなどの遮断器(CB)を使用し、受電設備に地絡、過負荷、短絡などの故障(事故)が発生したとき、地絡継電器(GR)または地絡方向継電器(DGR)、過電流継電器(OCR)などで検出しCBを遮断させ設備を保護します。

 PF・S形は主遮断装置を開閉器(S)と高圧限流ヒューズ(PF)で組み合わせたもので、地絡事故が発生したときはGRまたはDGRで検出し開閉器をトリップさせ、短絡事故のときは、大電流であるためPFで遮断する方式です。

主な保護継電器

  • 過電流継電器(OCR) … 電線路や電気機器の短絡事故や過負荷を検出し、しゃ断器(CB)等を動作させて、回路を保護する
  • 地絡継電器(DR) … 電線路や電気機器の地絡事故を、零相変流器(ZCT)で検出し、しゃ断器(CB)等を動作させて、回路を保護する
  • 差動継電器(DER) … 発電機、変圧器の内部故障を検出し、しゃ断器(CB)等を動作させて、回路を保護する
  • 不足電圧継電器(UVR) … 電線路や電気機器の電圧低下を、変流器(CT)で検出し、しゃ断器(CB)等を動作させて、回路を保護する。

動作時限による継電器の種類

  • 瞬時動作形 … 動作電流値で、瞬時動作する
  • 定時限形 … 動作電流値以上で、時限一定で動作する
  • その他 … 反時限形、反時限定時限形がある

電験3種-法規(施設管理)過去問題

1998年(平成10年)問10

キュービクル式高圧受電設備にはCB形とPF・S形があり、CB形は主遮断装置として( ア )が使用されているが、PF・S形は変圧器容量が小さなキュービクルの設備簡素化の目的から、主遮断装置は( イ )と( ウ )の組み合わせによっている。
高圧母線の高圧側の短絡事故に対する保護は、CB形では( エ )と( ア )で行うのに対し、PF・S形は( イ )で行う仕組みになっている。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)に記入する字句として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。

 (ア)(イ)(ウ)(エ)
(1)限流ヒューズ遮断器高圧交流負荷開閉器過電流継電器
(2)高圧交流負荷開閉器限流ヒューズ遮断器過電圧継電器
(3)遮断器高圧交流負荷開閉器限流ヒューズ過電圧継電器
(4)遮断器限流ヒューズ高圧交流負荷開閉器過電流継電器
(5)高圧交流負荷開閉器遮断器限流ヒューズ地絡継電装置

1998年(平成10年)問10 過去問解説

キュービクル式高圧受電設備にはCB形とPF・S形があり、CB形は主遮断装置として( 遮断器 )が使用されているが、PF・S形は変圧器容量が小さなキュービクルの設備簡素化の目的から、主遮断装置は( 限流ヒューズ )と( 高圧交流負荷開閉器 )の組み合わせによっている。
高圧母線の高圧側の短絡事故に対する保護は、CB形では( 過電流継電器  )と( 遮断器 )で行うのに対し、PF・S形は( 限流ヒューズ )で行う仕組みになっている。

答え(4)

1999年(平成11年)問10

次の記述は、図に示す高圧受電設備の全停電作業を開始するときの操作手順を述べたものである。

  1. 低圧配電盤の開閉器を開放する。
  2. 受電用遮断器を開放した後、その( ア )を検電して無電圧を確認する。
  3. 断路器を開放する。
  4. 柱上区分開閉器を開放した後、断路器のは( イ )を検電して無電圧を確認する。
  5. 受電用ケーブルと電力用コンデンサの残留電荷を放電させた後、断路器の( ウ )を短絡して接地する。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)及び(ウ)に記入する字句として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。

 (ア)(イ)(ウ)
(1)電源側電源側負荷側
(2)電源側負荷側負荷側
(3)負荷側電源側負荷側
(4)負荷側電源側電源側
(5)負荷側負荷側電源側

1999年(平成11年)問10 過去問解説

  1. 低圧配電盤の開閉器を開放する。
  2. 受電用遮断器を開放した後、その( 負荷側 )を検電して無電圧を確認する。
  3. 断路器を開放する。
  4. 柱上区分開閉器を開放した後、断路器のは( 電源側 )を検電して無電圧を確認する。
  5. 受電用ケーブルと電力用コンデンサの残留電荷を放電させた後、断路器の( 電源側 )を短絡して接地する。

答え(4)

2000年(平成12年)問8

次の文章は、高圧受電設備の受電方式に関する記述である。

  1. 1回線受電方式には( ア )式と専用線式があるが、専用線式の方が供給上の信頼性及び安定性に優れている。
  2. 2回線受電方式は、一方を常用線、他方を予備線として受電するもので、常用線側で供給支障が生じた場合に予備線に切換えて受電する方式である。この受電方式には( イ )2回線受電方式と ( ウ )2回線受電方式があるが、電気事業者の一変電所に事故が発生した場合にも受電が確保される( ウ )2回線受電方式の方が信頼性が高い。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)及び(ウ)に記入する語句として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。

 ( ア )( イ )( ウ )
(1)π分岐異系統同系統
(2)π分岐同系統異系統
(3)共用線異系統同系統
(4)T分岐異系統同系統
(5)T分岐同系統異系統

2000年(平成12年)問8 過去問解説

  1. 1回線受電方式には( T分岐 )式と専用線式があるが、専用線式の方が供給上の信頼性及び安定性に優れている。
  2. 2回線受電方式は、一方を常用線、他方を予備線として受電するもので、常用線側で供給支障が生じた場合に予備線に切換えて受電する方式である。この受電方式には( 同系統 )2回線受電方式と ( 異系統 )2回線受電方式があるが、電気事業者の一変電所に事故が発生した場合にも受電が確保される( 異系統 )2回線受電方式の方が信頼性が高い。

答え(5)

2000年(平成12年)問9

次の文章は、高圧受電設備の保護装置及び保護協調に関する記述である。

  1. 高圧の機械器具及び電線を保護し、かつ、過電流による火災及び波及事故を防止するため、必要な箇所には過電流遮断装置を施設しなければならない。その定格遮断電流は、その取付け場所を通過する( ア )を確実に遮断できるものを選定する必要がある。
  2. 高圧電路の地絡電流による感電、火災及び波及事故を防止するため、必要な箇所には自動的に電路を遮断する地絡遮断装置を施設しなければならない。また、受電用遮断器から負荷側の高圧電路における対地静電容量が大きい場合の保護継電器としては、( イ )を使用する必要がある。
  3. 上記1及び2のいずれの場合も、主遮断装置の動作電流、( ウ )の整定に当たっては、電気事業者の配電用変電所の保護装置との協調を図る必要がある。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)及び(ウ)に記入する語句として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。  

 (ア)(イ)(ウ)
(1)過負荷電流地絡過電流継電器動作電圧
(2)過負荷電流地絡過電流継電器動作時限
(3)短絡電流地絡過電流継電器動作時限
(4)短絡電流地絡方向継電器動作時限
(5)過負荷電流地絡方向継電器動作電圧

2000年(平成12年)問9 過去問解説

  1. 高圧の機械器具及び電線を保護し、かつ、過電流による火災及び波及事故を防止するため、必要な箇所には過電流遮断装置を施設しなければならない。その定格遮断電流は、その取付け場所を通過する( 短絡電流 )を確実に遮断できるものを選定する必要がある。
  2. 高圧電路の地絡電流による感電、火災及び波及事故を防止するため、必要な箇所には自動的に電路を遮断する地絡遮断装置を施設しなければならない。また、受電用遮断器から負荷側の高圧電路における対地静電容量が大きい場合の保護継電器としては、( 地絡方向継電器 )を使用する必要がある。
  3. 上記1及び2のいずれの場合も、主遮断装置の動作電流、( 動作時限 )の整定に当たっては、電気事業者の配電用変電所の保護装置との協調を図る必要がある。

答え(4)

2003年(平成15年)問10

図は、高圧受電設備の単線結線図の一部である。  

図の空白箇所(ア)、(イ)及び(ウ)に設置する機器又は計器として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。

 (ア)(イ)(ウ)
(1)地絡継電器過電圧継電器周波数計
(2)過電圧継電器過電流継電器周波数計
(3)過電流継電器地絡継電器周波数計
(4)過電流継電器地絡継電器力率計
(5)地絡継電器過電流継電器力率計

2003年(平成15年)問10 過去問解説

アは零相変流器に接続されているので、地絡継電器です。
イは変流器の二次側にあるので、過電流継電器です。
ウは力率計です。

答え(5)

2005年(平成17年)問9

高圧受電設備設置者と一般電気事業者との間の保安上の( ア )の負荷側電路には、( ア )に近い箇所に主遮断装置が設置されている。
キュービクル式高圧受電設備は、主遮断器によりCB形とPF・S形に大別される。CB形は主遮断装置として( イ )が使用されているが、PF・S形は変圧器設備容量の小さなキュービクルに用いられ、その設備簡素の目的から、主遮断装置は( ウ )と( エ )の組み合わせになっている。
高圧母線等の高圧側の短絡事故に対する保護は、CB形では( イ )と( オ )で行うのに対し、PF・S形は( ウ )で行う仕組みとなっている。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)及び(オ)に記入する語句として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。

(ア)(イ)(ウ)(エ)(オ)
(1)責任分界点限流ヒューズ遮断器高圧交流負荷開閉器過電流継電器
(2)安全境界線高圧交流負荷開閉器限流ヒューズ遮断器過電圧継電器
(3)責任分界点遮断器限流ヒューズ高圧交流負荷開閉器過電流継電器
(4)安全境界線遮断器高圧交流負荷開閉器限流ヒューズ地絡継電器
(5)責任分界点高圧交流負荷開閉器遮断器限流ヒューズ過電圧継電器

2005年(平成17年)問9 過去問解説

高圧受電設備設置者と一般電気事業者との間の保安上の( 責任分界点 )の負荷側電路には、( 責任分界点 )に近い箇所に主遮断装置が設置されている。
キュービクル式高圧受電設備は、主遮断器によりCB形とPF・S形に大別される。CB形は主遮断装置として( 遮断器 )が使用されているが、PF・S形は変圧器設備容量の小さなキュービクルに用いられ、その設備簡素の目的から、主遮断装置は( 限流ヒューズ )と( 高圧交流負荷開閉器 )の組み合わせになっている。
高圧母線等の高圧側の短絡事故に対する保護は、CB形では( 遮断器 )と( 過電流継電器 )で行うのに対し、PF・S形は( 限流ヒューズ )で行う仕組みとなっている。

答え(3)

2005年(平成17年)問10

高圧受電設備の点検、保守に関する記述として、不適切なものは次のうちどれか。(高圧受電設備規定による。)

(1)日常(巡視)点検は、主として運転中の電気設備を目視により点検し、異常の有無を確認するものである。
(2)定期点検は、比較的長期間(1年程度)の周期で、主として運転中の電気設備を目視、測定器具等により点検、測定及び試験を行うものである。
(3)精密点検は、長期間(3年程度)の周期で電気設備を停止し、必要に応じて分解するなど目視、測定器具等により、点検、測定及び試験を実施し、電気設備が電気設備の技術基準等に適合しているか、異常の有無を確認するものである。
(4)臨時点検は、電気事故その他の異常が発生したときの点検と、異常が発生するおそれがあると判断したときの点検である。点検、試験によってその原因を探究し、再発を防止するためにとるべき措置を講じるものである。
(5)保守は、
① 各種点検において異常があった場合
② 修理・改修の必要を認めた場合
③ 汚損による清掃の必要性がある場合
等に内容に応じた措置を講じるものである。

2005年(平成17年)問10 過去問解説

高圧受電設備の点検、保守の方法を示します。

定期点検は電気設備を停止して行う点検ですので(2)の記述が誤りです。

答え(2)

2006年(平成18年)問9

次の文章は、高圧受電設備の地絡保護協調に関する記述である。(「高圧受電設備規定」による。)

a.高圧電路に地絡を生じたとき、( ア )に電路を遮断するため、必要な箇所に地絡遮断装置を施設すること。
b.地絡遮断装置は、電気事業者の配電用変電所の地絡保護装置との( イ )をはかること。
c.地絡保護装置の( ウ )整定にあたっては、電気事業者の配電用変電所の地絡保護装置との( イ )をはかるため電気事業者と協議すること。
d.地絡遮断装置から( エ )の高圧電路における対地静電容量が大きい場合は、地絡方向継電装置を使用することが望ましい。

上記の記述の空欄箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)に当てはまる語句として、正しいものを組合せたのは次のうちどれか。

 (ア)(イ)(ウ)(エ)
(1)機械的動作協調感 度電源側
(2)自動的短絡強度協調感 度負荷側
(3)自動的動作協調動作時限負荷側
(4)機械的動作協調動作時限電源側
(5)機械的短絡強度協調動作時限負荷側

2006年(平成18年)問9 過去問解説

高圧電路に地絡を生じた場合、自動的に電路を遮断する。事業者の変電所の継電器が動作するまでに地絡部分を遮断するために、動作協調を図っておかなければならりません。

a.高圧電路に地絡を生じたとき、( 自動的 )に電路を遮断するため、必要な箇所に地絡遮断装置を施設すること。
b.地絡遮断装置は、電気事業者の配電用変電所の地絡保護装置との( 動作協調 )をはかること。
c.地絡保護装置の( 動作時限 )整定にあたっては、電気事業者の配電用変電所の地絡保護装置との( 動作協調 )をはかるため電気事業者と協議すること。
d.地絡遮断装置から( 負荷側 )の高圧電路における対地静電容量が大きい場合は、地絡方向継電装置を使用することが望ましい。

答え(3)

2011年(平成23年)問10

キュービクル式高圧受電設備には主遮断装置の形式によってCB形とPF・S形がある。CB形は主遮断装置として( ア )が使用されているが、PF・S形は変圧器設備容量の小さなキュービクルの設備簡素化の目的から、主遮断装置は( イ )と( ウ )の組み合わせになっている。
高圧母線等の高圧側の短絡事故に対する保護は、CB形では( ア )と( エ )で行うのに対し、PF・S形は( イ )で行う仕組みとなっている。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)に当てはまる組合わせとして、正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

(ア)(イ)(ウ)(エ)
(1)高圧限流ヒューズ高圧交流遮断器高圧交流負荷開閉器過電流継電器
(2)高圧交流負荷開閉器高圧限流ヒューズ高圧交流遮断器過電圧継電器
(3)高圧交流遮断器高圧交流負荷開閉器高圧限流ヒューズ不足電圧継電器
(4)高圧交流負荷開閉器高圧交流遮断器高圧限流ヒューズ不足電圧継電器
(5)高圧交流遮断器高圧限流ヒューズ高圧交流負荷開閉器過電流継電器

2011年(平成23年)問10 過去問解説

キュービクル式高圧受電設備には主遮断装置の形式によってCB形とPF・S形がある。CB形は主遮断装置として( 高圧交流遮断器 )が使用されているが、PF・S形は変圧器設備容量の小さなキュービクルの設備簡素化の目的から、主遮断装置は( 高圧限流ヒューズ )と( 高圧交流負荷開閉器 )の組み合わせになっている。
高圧母線等の高圧側の短絡事故に対する保護は、CB形では( 高圧交流遮断器 )と( 過電流継電器 )で行うのに対し、PF・S形は( 高圧限流ヒューズ )で行う仕組みとなっている。

答え(5)

2013年(平成25年)問10

図は、高圧受電設備 (受電電力 500 [ kW ]) の単線結線図の一部である。

図の矢印で示す(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ) に設置する機器及び計器の名称(略号を含む)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。

(ア)(イ)(ウ)(エ)
(1)ZCT電力量計避雷器過電流継電器
(2)VCT電力量計避雷器過負荷継電器
(3)ZCT電力量計逆相コンデンサ過電流継電器
(4)VCT電力計避雷器過負荷継電器
(5)ZCT電力計逆相コンデンサ過負荷継電器

2013年(平成25年)問10 過去問解説

アはGR 付 PAS の内部に設置しているものですので、零相変流器( ZCT )です。
イは計器用変圧器( VT )と変流器( CT )の二次側にあるので、電力量計です。
ウはVCB の架空電線路側で電路と大地を繋いでいる機器ですので、避雷器です。
エは変流器の二次側にあるので、過電流継電器です。

答え(1)

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