第二種電気主任技術者（一次）「電力」の一問一答

第二種電気主任技術者（一次）の電力に関する一問一答（全75問）の正解と解説の一覧です。上の一問一答で実際に解いてから、ここで復習・確認できます。

1. 問1．水力発電所の理論水力P[kW]は、流量Q[m^3/s]と有効落差H[m]を用いてP=9.8QHで表される。

   正解：○（正しい）

   解説：正しい。理論水力は水の単位体積質量1000kg/m^3と重力加速度9.8m/s^2の積から9.8QH[kW]となり、これに水車効率と発電機効率を乗じたものが発電端出力です。

2. 問2．揚水発電は、電力需要の少ない夜間に上池の水を下池に落として発電し、需要の多い昼間に下池から上池へ汲み上げて蓄える方式である。

   正解：×（誤り）

   解説：誤り。揚水発電は需要の少ない夜間に下池から上池へ揚水（電気エネルギーで位置エネルギーに変換）し、需要ピーク時の昼間に上池から放水して発電します。記述は昼夜が逆です。

3. 問3．ペルトン水車は高落差・小流量の発電所に適した衝動水車で、ノズルから噴出するジェットをバケットで受けて回転させる構造である。

   正解：○（正しい）

   解説：正しい。ペルトン水車はジェットの運動エネルギーをバケットに与える衝動水車で、200〜800m程度の高落差地点に用いられます。フランシス水車は中落差用の反動水車として広く採用されています。

4. 問4．カプラン水車は固定羽根のプロペラ水車で、運転中に羽根角度を変えることはできず、低落差・大流量の地点で部分負荷効率も常に高い。

   正解：×（誤り）

   解説：誤り。カプラン水車は可動羽根を持つ反動水車で、落差・流量変動に応じて羽根角度を運転中に調整できる点が特徴です。固定羽根のプロペラ水車とは区別され、広い負荷域で高効率を維持できます。

5. 問5．水車の比速度nsは、単位落差・単位出力に換算した回転速度を表し、ペルトン水車の比速度はカプラン水車より大きい。

   正解：×（誤り）

   解説：誤り。比速度はペルトン水車が最も小さく（10〜25程度）、フランシス水車が中間、カプラン水車が最も大きい（200〜900程度）。比速度は水車選定の重要指標であり、落差と流量から適切な機種を選びます。

6. 問6．汽力発電において、復水器の真空度を高くすると排気圧力が下がりタービンの熱落差が増加するため、熱効率は向上する。

   正解：○（正しい）

   解説：正しい。復水器真空度を上げて排気圧力を下げると、蒸気の有効熱落差が拡大して仕事量が増えるため、ランキンサイクルの理論熱効率は向上します。冷却水温度が低いほど真空度は高くなります。

7. 問7．ボイラ給水中の溶存酸素は化学的に不活性であり、配管や節炭器の腐食原因にはならないため、脱気器による除去は不要である。

   正解：×（誤り）

   解説：誤り。溶存酸素は鉄を酸化させて点食を引き起こすため、給水ライン上の脱気器（一般には不活性ガス通気と加熱）で物理的に除去し、さらにヒドラジン等の脱酸素剤で化学的に処理する必要があります。

8. 問8．再熱サイクルは、高圧タービンから出た蒸気を再びボイラで加熱して中圧・低圧タービンに送ることで、終段の蒸気湿り度を低減し熱効率も向上させる方式である。

   正解：○（正しい）

   解説：正しい。再熱サイクルにより最終段の蒸気乾き度を高く保てるためタービン翼の壊食を防ぎ、平均吸熱温度上昇による熱効率向上も得られます。大容量機ではほぼ標準装備となっています。

9. 問9．再生サイクルは、タービン中段から蒸気を抽気して復水器を冷却する方式で、ボイラでの加熱量を増やして熱効率を上げる。

   正解：×（誤り）

   解説：誤り。再生サイクルは抽気蒸気で給水加熱器を介して給水温度を上げる方式です。給水温度上昇によりボイラ低温域の加熱量が減少し、平均吸熱温度が上がるため熱効率が向上します。記述は誤った内容です。

10. 問10．コンバインドサイクル発電は、ガスタービンの排熱で蒸気を発生させ蒸気タービンも回す方式で、最新の1500℃級では総合熱効率が60%を超える。

    正解：○（正しい）

    解説：正しい。ガスタービンの高温排ガス（500〜600℃）を排熱回収ボイラで利用するため、ブレイトンサイクルとランキンサイクルを組み合わせ、最新の1700℃級では送電端効率63%以上に達します。

11. 問11．BWR（沸騰水型原子炉）は、原子炉圧力容器内で水を沸騰させた蒸気を直接タービンに送る方式で、PWRよりも一次系の圧力が高い。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。BWRの運転圧力は約7MPaで、PWRの約15MPaよりも低いです。BWRは蒸気発生器を持たず原子炉で直接蒸気を発生させるため低圧で沸騰させる必要があり、構造が単純な反面タービン側にも放射能対策が必要です。

12. 問12．PWR（加圧水型原子炉）では、一次冷却系を高圧で沸騰させずに保ち、蒸気発生器を介して二次系で蒸気を発生させる。

    正解：○（正しい）

    解説：正しい。PWRは一次系を約15MPaに加圧し沸騰を抑え、蒸気発生器で熱交換した二次系蒸気でタービンを回します。タービン系の放射能汚染がBWRより小さい利点があります。

13. 問13．原子炉の核燃料サイクルにおいて、再処理工場ではプルトニウムを抽出せず使用済燃料をそのまま地層処分するのが軽水炉サイクルの基本である。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。核燃料サイクルでは再処理工場で使用済燃料からウランとプルトニウムを抽出して再利用（MOX燃料化）するのが基本構想です。直接処分はワンススルー方式で、サイクル方式とは区別されます。

14. 問14．太陽光発電は直流出力なのでパワーコンディショナで交流に変換し、最大電力点追従制御（MPPT）により日射条件に応じた最大電力を取り出す。

    正解：○（正しい）

    解説：正しい。PVモジュールはI-V特性上に最大電力点が存在し、温度や日射で変動するため、パワーコンディショナがDC-DCコンバータでインピーダンスを調整し最大電力点で動作させる制御を行います。

15. 問15．風力発電のプロペラ型風車では、出力は風速の二乗に比例して増加するため、定格風速までは風速2倍で出力4倍となる。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。風車の取り出せる出力は風速の3乗に比例（P=0.5ρAv^3×Cp）するため、風速2倍では出力8倍となります。立地選定では平均風速が極めて重要となります。

16. 問16．地熱発電のフラッシュ方式は、地下から取り出した熱水を減圧して蒸気を発生させ、その蒸気でタービンを回す方式である。

    正解：○（正しい）

    解説：正しい。フラッシュ方式は気水分離器で減圧蒸発させた蒸気のみをタービンに供給します。バイナリー方式は低沸点媒体（ペンタン等）を熱交換器で蒸発させて使用し、低温熱水でも利用可能です。

17. 問17．変圧器の鉄損には、磁束密度の最大値の2乗にほぼ比例するヒステリシス損と、周波数および磁束密度の2乗に比例する渦電流損がある。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。ヒステリシス損は周波数fと磁束密度の1.6〜2乗（Steinmetzの式）に比例し、渦電流損はf^2×Bm^2×t^2に比例します。記述はヒステリシス損の周波数依存を欠いており不正確です。

18. 問18．変圧器の銅損は負荷電流の2乗に比例し、鉄損は印加電圧の変化が小さければほぼ一定であるため、最高効率は鉄損＝銅損の点で得られる。

    正解：○（正しい）

    解説：正しい。効率η=出力/(出力+鉄損+銅損)を負荷率で微分してゼロとおくと、無負荷損（鉄損）と負荷損（銅損）が等しいときに最大効率となります。配電用は50〜70%負荷で最大効率設計が一般的です。

19. 問19．ガス遮断器（GCB）は、SF6ガスの優れた絶縁性能とアーク消弧能力を利用した遮断器で、高電圧大容量の主要遮断器として用いられる。

    正解：○（正しい）

    解説：正しい。SF6ガスは空気の約3倍の絶縁耐力とアーク消弧後の電気的強度回復の速さを持ち、154kV以上の系統では主流の遮断器です。ただしSF6は強力な温室効果ガスのため漏洩管理が重要となります。

20. 問20．断路器は無負荷の回路を開閉するための機器であるが、構造上アーク消弧機構を有するため負荷電流や短絡電流の遮断にも使用できる。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。断路器（DS）はアーク消弧機構を持たず、機器の点検時に明確な絶縁区間を作るためのものです。負荷電流や短絡電流の遮断能力はなく、必ず遮断器で電流を遮断した後に操作する必要があります。

21. 問21．避雷器の制限電圧は、雷インパルス電流が流れた際に避雷器両端に現れる電圧の最大値であり、これより機器の耐電圧（BIL）を高く設計する。

    正解：○（正しい）

    解説：正しい。BIL（基準絶縁強度）は制限電圧に余裕（裕度20%以上）を持たせて設定し、雷サージから機器を保護します。最近はZnO（酸化亜鉛形）素子でギャップレス構造が主流となっています。

22. 問22．電力用コンデンサは遅相無効電力を吸収して系統電圧を下げる作用があり、分路リアクトルは進相無効電力を供給して電圧を上げる作用がある。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。コンデンサは進相無効電力を供給して電圧を上昇させ、分路リアクトルは遅相無効電力を吸収して電圧を低下させる作用です。記述は両者の作用が逆になっています。両者で調相設備を構成します。

23. 問23．架空送電線のたるみD[m]は、径間S[m]、電線の単位長さあたり荷重W[N/m]、水平張力T[N]を用いてD=WS^2/(8T)で近似できる。

    正解：○（正しい）

    解説：正しい。両支持点が同じ高さの場合のたるみは放物線近似でWS^2/(8T)です。実長LはL≒S+8D^2/(3S)となり、設計では氷雪荷重・風圧荷重・温度変化を考慮する必要があります。

24. 問24．コロナ放電は導体表面の電位の傾きが空気の絶縁破壊強度（約30kV/cm、波高値）を超えると発生し、コロナ損や電波障害の原因となる。

    正解：○（正しい）

    解説：正しい。標準状態の絶縁破壊電界は約30kV/cm（波高値）で、これを超えると電離・発光現象が生じます。多導体化や太径化、表面平滑化でコロナ臨界電圧を上げて抑制することができます。

25. 問25．送電線の誘導障害には静電誘導と電磁誘導があり、静電誘導は送電線電流に、電磁誘導は送電線電圧に比例する。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。静電誘導は送電線「電圧」に、電磁誘導は送電線「電流（特に地絡時の零相電流）」に比例します。記述は両者が逆になっており、三相のねん架や中性点接地方式の選定で抑制する対策が取られます。

26. 問26．CVケーブル（架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル）は、OFケーブルと比べて誘電体損が小さく給油設備が不要だが、水トリーによる絶縁劣化に注意が必要である。

    正解：○（正しい）

    解説：正しい。架橋ポリエチレンは誘電正接tanδが小さく低損失ですが、水分と電界が共存すると樹枝状の水トリーが発生し絶縁破壊の原因となります。乾式設計と止水構造が重要となります。

27. 問27．直流送電は、短距離小容量送電や同一周波数系統内の連系に最も適しており、交流送電と比べて変換所コストは低くなる。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。直流送電は長距離大容量送電や異周波数系統間の連系で有利な方式です。変換所コストは交流送電と比べて高くなる欠点があり、ある程度以上の距離・容量でなければ経済性が成立しません。

28. 問28．FACTS機器のSVC（静止形無効電力補償装置）は、サイリスタ制御により高速に無効電力を調整して系統電圧を安定化させる装置である。

    正解：○（正しい）

    解説：正しい。SVCはサイリスタ制御リアクトル（TCR）とサイリスタ投入コンデンサ（TSC）の組合せで、ミリ秒オーダーで無効電力を連続的に制御し電圧変動・フリッカ・系統安定度改善に寄与します。

29. 問29．中性点直接接地方式は、地絡時の健全相対地電圧上昇が大きく機器絶縁を高くする必要があり、地絡電流が小さいため通信線への誘導障害も小さい。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。直接接地方式は健全相の対地電圧上昇が「小さく」機器絶縁を「低く」できる利点があります。一方、地絡電流は大きくなるため高速度遮断と通信線への誘導対策が必要となります。

30. 問30．消弧リアクトル接地方式は、変圧器中性点をリアクトルで接地し、1線地絡時に対地静電容量電流と打ち消すことで地絡電流を抑制する方式である。

    正解：○（正しい）

    解説：正しい。同調点付近に調整したリアクトルで充電電流と逆位相の電流を流し、地絡点の電流をほぼゼロにしてアーク自己消滅を狙う方式です。66kV系統などで採用されています。

31. 問31．配電線の電圧降下は、抵抗R・リアクタンスXと負荷の有効電流・無効電流から、近似的にΔV=√3(RcosθI+XsinθI)で求められる（三相3線式）。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。標準的な近似式は ΔV=√3 I(Rcosθ+Xsinθ) です。RとXのそれぞれにcosθ・sinθを別々に乗じる形ではなく、線電流Iに括弧内全体を乗じる形となります。記述の式は誤った表現です。

32. 問32．配電線の力率改善のために負荷側に進相コンデンサを並列接続すると、無効電流が減少して線路損失と電圧降下が減少する。

    正解：○（正しい）

    解説：正しい。負荷の遅相無効電力をコンデンサで補償することで線路に流れる電流が減少し、I^2Rの線路損失とI(Rcosθ+Xsinθ)の電圧降下が共に低減します。設備容量にも余裕が生まれます。

33. 問33．配電方式の単相3線式は、100Vと200Vを同時に供給できるが、中性線断線時には100V機器の電圧が常にゼロとなり安全である。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。単相3線式の中性線が断線すると、両外線の負荷が不平衡な場合、軽負荷側の100V機器に過電圧（最悪200V近く）が印加される危険があります。安全のため中性線にはヒューズや遮断器を入れないのが原則です。

34. 問34．導電材料として用いられる電気用銅は、軟銅と硬銅があり、引張強さは硬銅の方が大きいが導電率は軟銅の方が高い。

    正解：○（正しい）

    解説：正しい。冷間加工された硬銅は引張強度が約400N/mm^2と高い一方、軟銅（焼鈍銅）は導電率が約101%IACSと高く加工性に優れます。架空送電線には強度が必要なため硬銅撚線が用いられます。

35. 問35．鋼心アルミより線（ACSR）は、中心にアルミ素線、外周に亜鉛めっき鋼線を配したもので、軽量で導電性が高く長径間送電に適する。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。ACSRは中心に「鋼線」、外周に「アルミ素線」を配します。鋼で機械的強度を、アルミで導電性を確保する構造で、記述は内外が逆になっており不正確です。長径間に適する点は事実です。

36. 問36．絶縁油は変圧器の絶縁と冷却を兼ねる液体絶縁材料で、酸化劣化や水分混入で絶縁耐力が低下するためシリカゲル吸湿呼吸器等で水分管理を行う。

    正解：○（正しい）

    解説：正しい。鉱油系絶縁油は絶縁とともに自然または強制循環で熱を運ぶ役割を持ち、水分は絶縁耐力を著しく低下させるため、コンサベータと吸湿呼吸器で外気との接触を制御します。

37. 問37．磁性材料の方向性けい素鋼板は、特定方向の磁束密度を高めるよう圧延・熱処理した冷間圧延材で、大容量変圧器の鉄心に用いられ鉄損が小さい。

    正解：○（正しい）

    解説：正しい。方向性けい素鋼板は{110}<001>のGoss方位を発達させ圧延方向の透磁率を高めた材料で、変圧器のように磁束方向が固定の機器で鉄損低減効果が大きく、無方向性は回転機に使われます。

38. 問38．フェライト磁性材料は金属磁性材料に比べて電気抵抗率が低く、高周波領域では渦電流損が大きくなるため使用できない。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。フェライトは酸化物セラミックで電気抵抗率が「高く」、高周波領域でも渦電流損が小さいため、スイッチング電源やインバータ用変圧器の高周波コアとして広く用いられます。

39. 問39．理論水力1000kWの水力発電所で、水車効率90%、発電機効率95%のとき、発電端出力[kW]に最も近いのはどれか。

    • ア．805 kW
    • イ．855 kW
    • ウ．905 kW
    • エ．950 kW

    正解：イ．855 kW

    解説：発電端出力=理論水力×水車効率×発電機効率=1000×0.90×0.95=855kW。総合効率は0.855となり、機器効率の積で算出します。水力発電では水車効率と発電機効率を分けて評価することが重要です。

40. 問40．有効落差80m、流量25m^3/sの水力発電所で、総合効率（水車・発電機）85%としたとき、発電端出力に最も近い値はどれか。

    • ア．13300 kW
    • イ．15000 kW
    • ウ．16700 kW
    • エ．19600 kW

    正解：ウ．16700 kW

    解説：理論水力P0=9.8QH=9.8×25×80=19600kW。発電端出力=P0×η=19600×0.85≒16660kW。選択肢中16700kWが最も近い値となり、設計時の出力計算の典型例です。

41. 問41．水車の種類と適用落差範囲の組合せとして適切なものはどれか。

    • ア．クロスフロー水車 — 超高落差専用
    • イ．カプラン水車 — 高落差小流量
    • ウ．ペルトン水車 — 低落差大流量
    • エ．フランシス水車 — 中落差

    正解：エ．フランシス水車 — 中落差

    解説：ペルトンは200〜800mの高落差衝動水車、フランシスは50〜500mの中落差反動水車、カプラン（プロペラ）は5〜80m程度の低落差大流量に適します。クロスフローは小水力で数十m級です。

42. 問42．汽力発電のランキンサイクルにおいて、熱効率を向上させる方策として最も効果が小さいものはどれか。

    • ア．給水ポンプ容量の増大
    • イ．再熱・再生サイクル採用
    • ウ．復水器真空度の向上
    • エ．主蒸気の高温高圧化

    正解：ア．給水ポンプ容量の増大

    解説：復水器真空度向上・蒸気の高温高圧化・再熱・再生はいずれも平均吸熱温度上昇または平均放熱温度低下に寄与し効率向上効果が大きい一方、ボイラ給水ポンプの容量を単純に増やすこと自体は所内動力を増やすだけで熱効率向上には直結しません。

43. 問43．ボイラの構成機器のうち、主な目的が「燃焼用空気を加熱して熱効率を高めること」であるものはどれか。

    • ア．過熱器
    • イ．空気予熱器
    • ウ．節炭器（エコノマイザ）
    • エ．脱気器

    正解：イ．空気予熱器

    解説：空気予熱器は煙道ガスの熱で燃焼用空気を予熱し、ボイラ効率を高めます。節炭器（エコノマイザ）は給水加熱、過熱器は飽和蒸気を過熱蒸気にする機器、脱気器は溶存ガス除去用です。役割を整理して覚えることが重要です。

44. 問44．コンバインドサイクル発電の特徴として誤っているものはどれか。

    • ア．熱効率が60%以上に達する高効率発電である
    • イ．ガスタービン入口温度上昇で効率向上する
    • ウ．復水器が不要で冷却水を一切必要としない
    • エ．起動・停止時間が短く負荷追従性が高い

    正解：ウ．復水器が不要で冷却水を一切必要としない

    解説：コンバインドサイクルは熱効率が高く、起動時間も汽力に比べ短い特徴があります。ガスタービン入口温度を高くするほど効率が向上します。冷却水は蒸気タービン側で必要なため、汽力単独に比べ復水器規模は縮小しますがゼロにはなりません。

45. 問45．原子炉の減速材として軽水を用い、燃料として低濃縮ウランを使用し、原子炉内で直接蒸気を発生させる型式はどれか。

    • ア．PWR
    • イ．GCR
    • ウ．CANDU
    • エ．BWR

    正解：エ．BWR

    解説：BWR（沸騰水型原子炉）は軽水を減速材兼冷却材として用い、炉内で直接沸騰させて発生した蒸気をタービンへ送ります。PWRは蒸気発生器経由、CANDUは重水＋天然ウラン、GCRは黒鉛減速・CO2冷却の方式です。

46. 問46．風車の出力特性に関する記述として、最も適切なものはどれか。

    • ア．風車出力は風速の3乗に比例しBetz限界が存在する
    • イ．風車出力は風速の2乗に比例する
    • ウ．風車出力は風のエネルギーの最大100%を取り出せる
    • エ．風速が大きいほど常に出力が増加する

    正解：ア．風車出力は風速の3乗に比例しBetz限界が存在する

    解説：風車の理論最大出力は風速の3乗に比例し、Betz限界により風のエネルギーの最大59.3%しか取り出せません。風速がカットアウト風速を超えると安全のため停止します。Cpは羽根設計と運転条件で決まり一定ではありません。

47. 問47．太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナの主な機能として誤っているものはどれか。

    • ア．最大電力点追従（MPPT）制御
    • イ．蓄電池の充放電制御（蓄電池非搭載時）
    • ウ．直流から交流への変換
    • エ．単独運転検出による系統保護

    正解：イ．蓄電池の充放電制御（蓄電池非搭載時）

    解説：パワーコンディショナはMPPT制御、DC-AC変換、系統連系保護（単独運転検出等）が主な機能です。蓄電池がない一般的なPVシステムでは充放電制御は行いません（蓄電池併設システムでは別途PCSが担当します）。

48. 問48．地熱発電のバイナリー方式の特徴として最も適切なものはどれか。

    • ア．燃焼器でガスを燃やしてタービンを回す
    • イ．高温の蒸気を直接タービンに送り発電する
    • ウ．低沸点媒体を熱交換器で蒸発させて発電する
    • エ．高圧水を減圧して蒸気にする

    正解：ウ．低沸点媒体を熱交換器で蒸発させて発電する

    解説：バイナリー方式はペンタンやアンモニア等の低沸点媒体を熱交換器で蒸発させてタービンを回すため、80〜150℃程度の比較的低温の地熱流体でも利用可能です。フラッシュ方式は150℃以上の高温流体が必要となります。

49. 問49．変圧器の電圧変動率εは、百分率抵抗降下p[%]、百分率リアクタンス降下q[%]、負荷力率cosθのとき近似的にどのように表されるか。

    • ア．ε=pcosθ−qsinθ
    • イ．ε=psinθ−qcosθ
    • ウ．ε=psinθ+qcosθ
    • エ．ε=pcosθ+qsinθ

    正解：エ．ε=pcosθ+qsinθ

    解説：電圧変動率は近似式 ε≒pcosθ+qsinθ で表されます。遅れ力率で正の値、進み力率で負（電圧上昇）となります。より厳密には2次項を含む式となりますが、通常はこの一次近似で十分です。

50. 問50．定格容量500kVAの変圧器の鉄損が2kW、全負荷銅損が5kWである。最高効率となる負荷率に最も近い値はどれか。

    • ア．約 63 %
    • イ．約 80 %
    • ウ．約 40 %
    • エ．約 100 %

    正解：ア．約 63 %

    解説：最高効率の条件は鉄損Pi＝負荷率^2×全負荷銅損Pc。負荷率α=√(Pi/Pc)=√(2/5)≒0.632で約63%。配電用変圧器の最大効率点を50〜70%付近に設計するのはこのためです。

51. 問51．高圧遮断器の遮断方式と消弧媒体の組合せとして適切でないものはどれか。

    • ア．ガス遮断器 — SF6ガス
    • イ．真空遮断器 — 窒素ガス
    • ウ．空気遮断器 — 圧縮空気
    • エ．油遮断器 — 絶縁油

    正解：イ．真空遮断器 — 窒素ガス

    解説：ガス遮断器はSF6ガス、真空遮断器は高真空、空気遮断器は圧縮空気、油遮断器は絶縁油を消弧媒体とします。「真空遮断器が窒素ガスを消弧媒体とする」は誤りで、真空中の電子の急速拡散により消弧します。

52. 問52．ZnO形避雷器の特徴として最も適切なものはどれか。

    • ア．応答時間が遅く雷インパルスに弱い
    • イ．常時大きな漏れ電流が流れる
    • ウ．強い非直線V-I特性によりギャップレス構造が可能
    • エ．炭化けい素（SiC）より制限電圧が必ず高い

    正解：ウ．強い非直線V-I特性によりギャップレス構造が可能

    解説：ZnO（酸化亜鉛形）避雷器は強い非直線V-I特性を持ち、ギャップを設けなくても常時電流が極めて小さいため、ギャップレス構造が可能です。応答性も速く制限電圧の安定性が高いのが特徴となります。

53. 問53．電力用コンデンサに直列リアクトル（標準6%）を接続する主な目的として最も適切なものはどれか。

    • ア．コンデンサ容量を増加させるため
    • イ．投入時の進相無効電力を増やすため
    • ウ．コンデンサの絶縁耐力を上げるため
    • エ．高調波電流の増大を抑制し回路を誘導性に保つため

    正解：エ．高調波電流の増大を抑制し回路を誘導性に保つため

    解説：直列リアクトルはコンデンサに流入する高調波（特に第5調波）の増大を抑制し、回路を誘導性に保ち突入電流も抑えます。リアクタンス比6%は第5調波（500/600Hz相当）共振を避けるために選定されます。

54. 問54．径間200m、電線質量2kg/m、水平張力20000Nの架空送電線のたるみ[m]として最も近い値はどれか。重力加速度は9.8m/s^2とする。

    • ア．4.9 m
    • イ．6.4 m
    • ウ．3.5 m
    • エ．8.2 m

    正解：ア．4.9 m

    解説：W=2×9.8=19.6N/m、D=WS^2/(8T)=19.6×200^2/(8×20000)=19.6×40000/160000=4.9m。たるみは径間とともに2乗で増加するため、長径間設計では張力管理が重要となります。

55. 問55．送電線のコロナ放電を抑制する方策として効果が小さいものはどれか。

    • ア．多導体化（複導体・4導体）
    • イ．電線表面の塗装色を黒系に変更
    • ウ．導体太径化
    • エ．電線表面の平滑化

    正解：イ．電線表面の塗装色を黒系に変更

    解説：多導体化・太径導体・スペーサ最適化は導体表面電界を下げる有効な対策です。一方、電線色を黒系に変更することはコロナ抑制と直接関係せず、表面電界には影響しません。表面電界を下げることが本質となります。

56. 問56．送電線における誘導障害のうち、地絡時に大きな問題となる電磁誘導障害の主な原因はどれか。

    • ア．送電線の対地静電容量による電圧結合
    • イ．コロナ放電による電磁波放射
    • ウ．地絡時の零相電流による磁気結合
    • エ．高調波電流による熱的影響

    正解：ウ．地絡時の零相電流による磁気結合

    解説：電磁誘導障害は地絡時の零相電流（不平衡電流）が並行する通信線に磁気的に結合して誘起電圧を生じます。中性点接地方式の選定・送電線のねん架・通信線の遮へい等で抑制する対策が取られます。

57. 問57．地中送電に用いられるCVケーブルの絶縁劣化現象として、絶縁体内に侵入した水分と電界の作用により樹枝状に進展するものはどれか。

    • ア．熱劣化
    • イ．電気トリー
    • ウ．コロナ劣化
    • エ．水トリー

    正解：エ．水トリー

    解説：水トリーは絶縁体（架橋ポリエチレン）中に水分と電界が共存することで樹枝状に発生・進展する現象で、長期的な絶縁劣化の主因です。電気トリーは部分放電に伴うもので、より急速に絶縁破壊に至ります。

58. 問58．直流送電の利点として誤っているものはどれか。

    • ア．変圧器による電圧変換が直接容易
    • イ．長距離海底ケーブル送電で有利
    • ウ．周波数の異なる系統間の連系が可能
    • エ．安定度限界を受けず大容量送電が可能

    正解：ア．変圧器による電圧変換が直接容易

    解説：直流送電は長距離送電で誘電体損・充電電流がない、非同期連系が可能、安定度限界を受けない等の利点があります。一方、変圧が容易なのは交流の特徴で、直流は変圧器が直接使えず変換装置を要するため、変圧の容易さは利点ではありません。

59. 問59．FACTS機器のうち、自励式変換器を用いて無効電力を高速かつ電圧によらず連続的に補償できるものはどれか。

    • ア．TCR（サイリスタ制御リアクトル）
    • イ．STATCOM（自励式静止形無効電力補償）
    • ウ．TSC（サイリスタ投入コンデンサ）
    • エ．SVC（他励式SVC）

    正解：イ．STATCOM（自励式静止形無効電力補償）

    解説：STATCOM（自励式無効電力補償装置）はGTO・IGBT等の自己消弧素子による電圧形変換器で、SVCと異なり系統電圧が低下しても無効電力出力を維持できます。SVCはサイリスタによる他励式となります。

60. 問60．中性点接地方式のうち、1線地絡時の地絡電流が最も小さくなる方式はどれか。

    • ア．直接接地方式
    • イ．抵抗接地方式
    • ウ．消弧リアクトル接地方式
    • エ．非接地方式

    正解：ウ．消弧リアクトル接地方式

    解説：消弧リアクトル接地（ペーターゼンコイル）は対地静電容量電流と逆位相の電流をリアクトルから供給し打ち消すため、地絡電流をほぼゼロにできます。一方、直接接地は地絡電流が最も大きくなります。

61. 問61．187kV以上の超高圧系統で広く採用される中性点接地方式とその主な理由の組合せとして最も適切なものはどれか。

    • ア．非接地方式 — 誘導障害が小さい
    • イ．消弧リアクトル接地 — 機器絶縁を低くできる
    • ウ．抵抗接地方式 — 地絡電流をゼロにできる
    • エ．直接接地方式 — 健全相の対地電圧上昇を抑え絶縁低減

    正解：エ．直接接地方式 — 健全相の対地電圧上昇を抑え絶縁低減

    解説：187kV以上の系統では直接接地（または抵抗接地）が採用され、健全相の対地電圧上昇を抑制して機器絶縁階級を低くできることが主な理由です。地絡電流は大きくなるため高速度遮断と通信線対策が必要となります。

62. 問62．三相3線式の配電線で、線路抵抗0.2Ω、リアクタンス0.3Ω、線電流100A、力率0.8（遅れ）のとき、概略の電圧降下[V]として最も近い値はどれか。

    • ア．59 V
    • イ．47 V
    • ウ．76 V
    • エ．29 V

    正解：ア．59 V

    解説：ΔV=√3 I(Rcosθ+Xsinθ)=1.732×100×(0.2×0.8+0.3×0.6)=1.732×100×(0.16+0.18)=1.732×100×0.34≒58.9V。約59Vが最も近い値で、配電設計の基本計算です。

63. 問63．負荷100kW、力率0.7（遅れ）の負荷を力率0.95に改善するために必要なコンデンサ容量[kvar]として最も近い値はどれか。

    • ア．35 kvar
    • イ．69 kvar
    • ウ．52 kvar
    • エ．85 kvar

    正解：イ．69 kvar

    解説：改善前無効電力Q1=P×tan(cos^-1 0.7)=100×1.020=102.0kvar。改善後Q2=100×tan(cos^-1 0.95)=100×0.329=32.9kvar。Qc=Q1−Q2≒69kvar。力率改善コンデンサの基本計算です。

64. 問64．配電方式の特徴に関する記述として最も適切なものはどれか。

    • ア．単相2線式は電圧降下が最も小さい
    • イ．三相3線式は中性線断線で機器に過電圧がかかる
    • ウ．単相3線式は100V/200V同時供給ができ平衡時に中性線電流ゼロ
    • エ．三相4線式は日本の一般家庭向け標準方式

    正解：ウ．単相3線式は100V/200V同時供給ができ平衡時に中性線電流ゼロ

    解説：単相3線式は中性線の活用で電圧降下と銅損を低減し100V/200V併用が可能。三相3線式は動力配電に、三相4線式は欧米で一般的、単相2線式は最も基本的な方式となっています。

65. 問65．配電線の電圧調整方法として、変電所からみて末端方向に向けて電圧を順次調整する装置はどれか。

    • ア．LRT（負荷時タップ切替変圧器）
    • イ．SC（電力用コンデンサ）
    • ウ．SR（分路リアクトル）
    • エ．SVR（ステップ式電圧調整器）

    正解：エ．SVR（ステップ式電圧調整器）

    解説：SVR（自動電圧調整器）は配電線途中に設置して下流側の電圧を自動制御する単巻変圧器型の装置です。LRTは変電所変圧器のタップ切替、SCはコンデンサ、SRはリアクトルで主に無効電力調整に使われます。

66. 問66．高圧配電線が地絡したときに使用される地絡継電器の動作原理として最も適切なものはどれか。

    • ア．零相電流（三相和）を零相変流器で検出
    • イ．周波数の変動を検出
    • ウ．線間電圧の不平衡を検出
    • エ．高調波含有率を検出

    正解：ア．零相電流（三相和）を零相変流器で検出

    解説：地絡時には三相電流の和（零相電流）が発生するため、ZCTで零相電流を検出し動作します。電圧要素も併用する地絡方向継電器（DGR）では零相電圧（GPT/ZPD）との位相関係で方向判別を行います。

67. 問67．導電材料の特徴に関する記述として誤っているものはどれか。

    • ア．軟銅の導電率は約101%IACSである
    • イ．同断面積ではアルミニウムが銅より低抵抗である
    • ウ．硬銅は軟銅より引張強さが大きい
    • エ．鋼心アルミより線は架空送電線に広く用いられる

    正解：イ．同断面積ではアルミニウムが銅より低抵抗である

    解説：アルミニウムは銅の約61%の導電率（IACS）を持ち、同じ抵抗にするには断面積を約1.6倍にする必要があります。重さは銅の約1/3で軽量。よって「同断面積でアルミが銅より低抵抗」は誤りです。

68. 問68．絶縁材料の絶縁耐力に関する記述として最も適切なものはどれか。

    • ア．空気の絶縁耐力は圧力に依存せず一定である
    • イ．絶縁油の絶縁耐力は水分混入で増加する
    • ウ．SF6ガスの絶縁耐力は空気の約3倍である
    • エ．固体絶縁の絶縁破壊電圧は厚みに完全比例する

    正解：ウ．SF6ガスの絶縁耐力は空気の約3倍である

    解説：気体絶縁では一般に圧力上昇とともに絶縁耐力が増加します（パッシェン曲線の高圧側）。SF6ガスは空気の約3倍の絶縁耐力を持ちます。固体絶縁は厚みに対して絶縁破壊電圧は単純比例しません（厚み効果）。

69. 問69．けい素鋼板に関する記述として最も適切なものはどれか。

    • ア．けい素含有率を高めると渦電流損が増加する
    • イ．無方向性けい素鋼板は変圧器の鉄心に主に用いられる
    • ウ．けい素鋼板は積層せず一体材として使用するのが一般的
    • エ．方向性けい素鋼板は圧延方向の透磁率が高い

    正解：エ．方向性けい素鋼板は圧延方向の透磁率が高い

    解説：けい素鋼板はけい素含有率を高めると電気抵抗率が増加し渦電流損が減少しますが、磁気特性は飽和磁束密度がやや低下します。方向性は変圧器用、無方向性は回転機用に使い分けて利用されます。

70. 問70．高周波スイッチング電源の変圧器コアに広く用いられる磁性材料はどれか。

    • ア．ソフトフェライト
    • イ．無方向性けい素鋼板
    • ウ．希土類磁石（NdFeB）
    • エ．方向性けい素鋼板

    正解：ア．ソフトフェライト

    解説：ソフトフェライト（Mn-Zn系等）は電気抵抗率が高く高周波での渦電流損が極めて小さいため、kHz〜MHz帯のスイッチング電源・インバータ・通信用変圧器に多用されます。電源小型化の鍵となります。

71. 問71．発電方式とその主な特徴の組合せとして適切でないものはどれか。

    • ア．原子力 — 燃料費比率が小さいベース電源
    • イ．揚水発電 — ベースロード電源として常時運転
    • ウ．石油火力 — 起動性に優れピーク電源
    • エ．石炭火力 — 燃料費中程度のミドル電源

    正解：イ．揚水発電 — ベースロード電源として常時運転

    解説：原子力は燃料費比率が小さくベース電源、汽力（石炭）は燃料費が中程度でミドル、揚水と石油火力はピーク電源として運用されます。「揚水発電がベースロード電源」は誤りで、揚水は需要ピーク時のピーク電源です。

72. 問72．変電所の保護装置に関して、変圧器内部の油中分解ガス・油の急激な流れを検出する装置はどれか。

    • ア．過電流継電器（OCR）
    • イ．比率差動継電器（RDF）
    • ウ．ブッフホルツ継電器
    • エ．距離継電器（ZR）

    正解：ウ．ブッフホルツ継電器

    解説：ブッフホルツ継電器は変圧器本体とコンサベータの間の配管に設置され、内部故障で発生する油中ガスを上部フロートで、急激な油流動を下部フロートで検出し、それぞれ警報・遮断信号を出します。

73. 問73．送電線の架線金具・付属品とその主な目的の組合せとして適切でないものはどれか。

    • ア．アーマロッド — 支持点での電線疲労防止
    • イ．ダンパ — 微風振動の抑制
    • ウ．スペーサ — 多導体の素導体間隔保持
    • エ．アークホーン — コロナ放電の抑制

    正解：エ．アークホーン — コロナ放電の抑制

    解説：アーマロッド（補強線）は支持点付近の電線疲労を防ぐ補強材、ダンパは振動防止、スペーサは多導体間隔保持。アークホーンはがいし両端に取り付け、フラッシオーバ時のアークをがいしから離して破損を防ぐ装置で、コロナ抑制が主目的ではありません。

74. 問74．配電線の電力損失を低減する方策として最も効果が小さいものはどれか。

    • ア．需要家側機器の高調波抑制（配電線損失目的）
    • イ．力率改善コンデンサの設置
    • ウ．電線の太径化
    • エ．配電電圧の昇圧（6.6→22kV）

    正解：ア．需要家側機器の高調波抑制（配電線損失目的）

    解説：配電電圧の昇圧（6.6→22kV等）、力率改善、電線太径化は線路電流または抵抗を下げて損失を低減します。一方、需要家側機器の高調波発生抑制は損失低減には限定的で、配電線損失への直接効果は他の対策より小さくなります。

75. 問75．電力系統の周波数調整に関する記述として最も適切なものはどれか。

    • ア．周波数調整は経済負荷配分（EDC）のみで行う
    • イ．短周期の周波数変動はガバナフリー（GF）で対応する
    • ウ．周波数は需要のみで決まり供給側制御は不要である
    • エ．周波数調整に発電機の出力変更は使われない

    正解：イ．短周期の周波数変動はガバナフリー（GF）で対応する

    解説：周波数調整は短周期成分をGF（ガバナフリー）、中短周期をLFC（負荷周波数制御）、長周期をEDC（経済負荷配分）が担当します。需要と供給の瞬時アンバランスは周波数の変化として現れるため、複数時間域で分担して制御します。