＜問題 2019年問18＞
高圧ケーブルの電力損失として、該当しないものは。
＜解答の選択肢＞
- 抵抗損
- 誘電損
- シース損
- 鉄損
— 答え —
高圧ケーブルの電力損失として、抵抗損、誘電損、シース損はある。該当しないのは鉄損。
解法と解説
方針
高圧ケーブルの電力損失の問題は、電験の電力科目で出題されるが、電工１試験では極めて珍しい問題。合格レベルに達してから学習で充分。
ふくラボ流攻略法
この問題を解くには、変圧器(トランス)の電力損失を思い出すと良い。
変圧器の電力損失を図(?)で示すと
ケーブルに電流を流したときの損失は、大きく３つ
- 抵抗損
- 誘電体損
- シース損
抵抗損
名前の通り、ケーブルの中の電線の抵抗による損失。
電線の抵抗は小さいとはいえ、０ではない。このため、電線に電流が流れると、Q = I 2 R のジュール熱が発生し、これが損失となる。 いわゆるジュール損。
というわけで、ケーブルの抵抗損は、変圧器における銅損(ジュール損)に似たやつ。
誘電損
“誘電”という言葉は、電工１では電子レンジの加熱方式で出てくる言葉。
誘電体＝絶縁体。
絶縁体に交流電圧をかけると、絶縁体自身には電流は流れないが、絶縁体の中にある原子、分子は、”電気的”に回転することができる。
で、交流の周波数が低ければ、原子・分子は交流の＋／－の変化に合わせて回転できるが、周波数が高くなっていくと、いつかは回転が追い付かなくなる。
この回転が追い付かない状態になると、熱が発生する。これが誘電体損。
高圧ケーブル、特に高圧 CV の断面をみてみると、中心から
・導体
・内部半導電層
・架橋ポリエチレン
・外部半導電層
・銅シールド
・ビニルシース
という構造である。
導体と銅シールドの間に架橋ポリエチレンという名の絶縁層がある。
銅シールドは接地され、導体に交流電流が流れるから、この架橋ポリエチレン層に交流電圧が印加される。
ここで誘電損失が発生する。
シース損
シース損は、ケーブルの金属シースに誘導される電流により発生する損失。
シースは英単語では sheath。もともとは”刀の鞘”、(道具の)覆い という意味。
電気工事の世界では、シースはケーブル外側の被覆のことで、絶縁体の損傷を防ぐ。あなたのよくご存じ VVF は、Vinyl insulated Vinyl sheathed Flat-type cable の略。
シースとして使用される材質はケーブルの用途に合わせられる。
電工１試験では主にポリ塩化ビニル(VVFケーブル)、架橋ポリエチレン (CVケーブル) がよく出るが、鉛(OFケーブル)、アルミニウム(超高圧用CVケーブル)などの金属が使われることも。
ケーブルに電流が流れると、右ねじの法則にしたがって導体の周りに磁界が発生するが、シースが金属の場合、この磁界によってシースに電磁誘導が起こり、起電力が生まれる。
起電力が生じたということは、金属シースには電流が流れる。この電流のうち、シースの縦方向(長手方向)に発しする電流を回路電流、シースの横方向(円周方向)に流れる電流を渦電流と呼ぶ。
で、金属シースも抵抗があるから、電流が流れれば熱が発生する。これがシース損の正体。
このシース損は、ちょうど変圧器における鉄損のうちのうず電流損に相当する。
鉄損
変圧器の損失の一つ。
まとめ
高圧ケーブルの電力損失の問題は、電工１試験では極めて珍しい問題。合格レベルに達してから学習で充分。
ケーブルに電流を流したときの損失は、大きく３つ
- 抵抗損
- 誘電体損
- シース損
変圧器の損失と比較すると、理解しやすい。
