第三種電気主任技術者・2009年度・法規

2009年度 法規 問11(a)

図に示すような、相電圧 EE [V]、周波数 ff [Hz] の対称三相3線式低圧電路があり、変圧器の中性点に B種接地工事が施されている。B種接地工事の接地抵抗値を RBR_B [Ω\Omega]、電路の一相当たりの対地静電容量を CC [F]とする。
この電路の絶縁抵抗が劣化により、電路の一相のみが絶縁抵抗値 RGR_G [Ω\Omega] に低下した。このとき、次の(a)及び(b)に答えよ。
ただし、上記以外のインピーダンスは無視するものとする。

劣化により一相のみが絶縁抵抗値 RGR_G [Ω\Omega] に低下したとき、B種接地工事の接地線に流れる電流の大きさを IBI_B [A] とする。この IBI_B を表す式として、正しいのは次のうちどれか。
ただし、他の相の対地コンダクタンスは無視するものとする。

2009年度 法規 問11(a)の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2009年度 法規 問11(a)

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正答:(5)

要点

正解は(5)。一相地絡時の計算です。漏れ電流は、絶縁抵抗 RGR_G とB種接地抵抗 RBR_B の直列回路と、他の2相の対地静電容量によるインピーダンスとの並列回路等の合成で考えられますが、B種接地線に流れる電流 IBI_B は、電源電圧 EE が絶縁抵抗 RGR_G とB種接地抵抗 RBR_B を通して環流する成分が主となります。

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一相地絡時の計算です。漏れ電流は、絶縁抵抗 RGR_G とB種接地抵抗 RBR_B の直列回路と、他の2相の対地静電容量によるインピーダンスとの並列回路等の合成で考えられますが、B種接地線に流れる電流 IBI_B は、電源電圧 EE が絶縁抵抗 RGR_G とB種接地抵抗 RBR_B を通して環流する成分が主となります。
詳細な回路解析(テブナンの定理等)を行うと、B種接地線に流れる電流 IBI_B の大きさは以下の式で表されます。
IB=E(RG+RB)2+(3ωCRBRG)2 I_B = \dfrac{E}{\sqrt{(R_G + R_B)^2 + (3\omega C R_B R_G)^2}}
ここで ω=2πf\omega = 2\pi f を代入すると、リアクタンス項は (6πfCRBRG)2=36π2f2C2RB2RG2(6\pi f C R_B R_G)^2 = 36\pi^2 f^2 C^2 R_B^2 R_G^2 となります。
よって、分母は (RG+RB)2+36π2f2C2RB2RG2\sqrt{(R_G+R_B)^2 + 36\pi^2 f^2 C^2 R_B^2 R_G^2} となり、選択肢(5)が正解です。

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