第三種電気主任技術者・2024年度 下期・電力

2024年度 下期 電力 問13

図のように高低差のない支持点A, Bで支持されている径間 SS が100mの架空電線路において、導体の温度が30℃のとき、たるみ DD は2mであった。
導体の温度が60℃になったとき、たるみ DD の値 [m][\mathrm{m}] 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、電線の線膨張係数は1℃につき 1.5×10−51.5 \times 10^{-5} とし、張力による電線の伸びは無視するものとする。

(図:A-B間 S=100mS=100\mathrm{m}、たるみ D=2mD=2\mathrm{m})

2024年度 下期 電力 問13の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2024年度 下期 電力 問13

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正答:(3)

要点

正解は(3)。温度変化で電線が伸びると、こう長が増えてたるみも増えます。30 ℃ と 60 ℃ の実長差を、近似式 L=S+8D23SL=S+\dfrac{8D^2}{3S} と熱膨張でつないで解く問題です。

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温度上昇による電線伸びと、たるみの近似式を組み合わせて解く問題です。

電線の実長 LL は、近似式 L=S+8D23SL = S + \dfrac{8D^2}{3S} で求められます。
30℃のとき:
L30=100+8×223×100=100+32300≈100.1067 [m] L_{30} = 100 + \dfrac{8 \times 2^2}{3 \times 100} = 100 + \dfrac{32}{300} \approx 100.1067 \ [\mathrm{m}]
温度上昇 Δt=60−30=30 [∘C]\Delta t = 60 - 30 = 30 \ [\mathrm{^\circ C}] による伸び ΔL\Delta L は、
ΔL=L30×α×Δt≈100×1.5×10−5×30=0.045 [m] \Delta L = L_{30} \times \alpha \times \Delta t \approx 100 \times 1.5 \times 10^{-5} \times 30 = 0.045 \ [\mathrm{m}]
(L30L_{30} はほぼ100mとして計算)
60℃のときの実長 L60L_{60}:
L60=L30+ΔL=100.1067+0.045=100.1517 [m] L_{60} = L_{30} + \Delta L = 100.1067 + 0.045 = 100.1517 \ [\mathrm{m}]
60℃のときのたるみ D′D' を求めると、
100.1517=100+8D′2300 100.1517 = 100 + \dfrac{8 D'^2}{300}
0.1517=8D′2300 0.1517 = \dfrac{8 D'^2}{300}
D′2=0.1517×3008≈5.689 D'^2 = \dfrac{0.1517 \times 300}{8} \approx 5.689
D′=5.689≈2.385 [m] D' = \sqrt{5.689} \approx 2.385 \ [\mathrm{m}]
したがって、最も近い(3)が正解です。

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