2026年版・2-4

変電:変電所の機器と保護の一問一答

1級電気工事施工管理技士(第一次検定)「電気設備(発電・変電・送配電)」から、変電:変電所の機器と保護に関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。本試験には五肢択一の問題も含まれますが、ここでは4択で出題しています。

問12-4

ガス絶縁開閉装置(GIS)に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①機器を金属容器に収めてSF₆ガスを封入し、小形で塩害に強い。
  • ②機器を空気中に露出して設置するため、広い敷地が必要になる。
  • ③絶縁に絶縁油を用いるため、火災の危険が大きいという欠点がある。
  • ④SF₆ガスは温室効果が小さく、点検時は大気へ放出してよい。
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正解 ①機器を金属容器に収めてSF₆ガスを封入し、小形で塩害に強い。
解説
GISは、遮断器・断路器・母線・計器用変成器などを接地された金属容器に収め、絶縁性能の高いSF₆(六ふっ化硫黄)ガスを封入した開閉装置です。気中絶縁の変電所に比べて大幅に小形化でき、充電部が露出しないため安全性が高く、塩害やじんあいの影響も受けにくいのが特徴です。都市部の地下変電所などで広く使われています。

他の選択肢について
・機器を空気中に露出:これは気中絶縁形(在来形)の変電所の特徴です。
・絶縁油を用いる:GISはSF₆ガスで絶縁します。
・温室効果が小さく大気へ放出してよい:SF₆は温室効果が二酸化炭素の約2万倍以上と非常に大きいガスです。点検や撤去の際は大気へ放出せず回収します。ガス圧力の監視や漏れの点検も必要です。

覚え方のポイント
GISは「小形・安全・塩害に強い、ただし内部を目で見られず、SF₆の管理が必要」。
問22-4

断路器に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①短絡電流を遮断することを主な目的とする機器である。
  • ②負荷電流が流れている状態で開閉してはならない。
  • ③負荷電流を頻繁に開閉するための機器である。
  • ④遮断器より先に開いて、回路を停電させるのが原則である。
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正解 ②負荷電流が流れている状態で開閉してはならない。
解説
断路器は、電路の点検などの際に回路を確実に切り離すための機器で、負荷電流や短絡電流を開閉・遮断する能力はありません。負荷電流が流れている状態で開くとアークが発生し、事故や作業者の負傷につながります。停電操作では、先に遮断器を開いて電流を切ってから断路器を開きます。

他の選択肢について
・短絡電流を遮断:これは遮断器の役割です。
・負荷電流を頻繁に開閉:これは負荷開閉器や電磁接触器の役割です。
・遮断器より先に開く:順序が逆です。停電は「遮断器→断路器」、送電は「断路器→遮断器」の順に操作します。

覚え方のポイント
「断路器は電流を切れない。だから遮断器で切ってから開く」。誤操作を防ぐため、遮断器が閉じているときは断路器を操作できないインタロックを設けます。
問32-4

高圧の配電用変電所や自家用受変電設備で広く用いられる真空遮断器(VCB)に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①絶縁油の中で電極を開き、油の分解ガスでアークを消して遮断する。
  • ②圧縮空気を吹き付けて、電極間のアークを吹き消して遮断する。
  • ③真空容器の中で電極を開き、アークを速やかに消滅させて遮断する。
  • ④電流を遮断する能力はなく、無負荷の回路の切り離しにだけ使う。
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正解 ③真空容器の中で電極を開き、アークを速やかに消滅させて遮断する。
解説
真空遮断器は、高真空の容器(真空バルブ)の中で電極を開いて電流を遮断する遮断器です。真空中ではアークを維持する物質が少ないため、アークが速やかに消滅します。小形・軽量で保守が容易、火災の危険がないことから、高圧回路で最も広く使われています。

他の選択肢について
・絶縁油の中で開く:これは油遮断器(OCB)の説明です。
・圧縮空気を吹き付ける:これは空気遮断器(ABB)の説明です。
・遮断能力がない:遮断能力がないのは断路器です。

覚え方のポイント
消弧の方法で「真空(VCB)」「ガス(GCB、SF₆)」「油(OCB)」「空気(ABB)」。現在の主流は、高圧がVCB、特別高圧がGCBです。
問42-4

変電所に設置する避雷器の主な役割として、最も適当なものはどれか。

  • ①短絡事故の電流を遮断して、変圧器などの機器を保護する。
  • ②負荷の変動に応じて、変電所から送り出す電圧を一定に保つ。
  • ③変電所の建物に落雷するのを防ぐために、屋上に設ける。
  • ④雷などの異常電圧を大地へ放電し、機器の絶縁を保護する。
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正解 ④雷などの異常電圧を大地へ放電し、機器の絶縁を保護する。
解説
避雷器は、雷や開閉操作による異常電圧(サージ)が侵入したとき、それを大地へ放電して電圧を一定の値以下に制限し、変圧器などの機器の絶縁を保護する装置です。現在は、電圧が低いときはほとんど電流を流さず、高くなると急に電流を流す性質をもつ酸化亜鉛(ZnO)素子を使ったものが主流です。

他の選択肢について
・短絡電流を遮断:これは遮断器の役割です。
・電圧を一定に保つ:これは負荷時タップ切換変圧器などの役割です。
・建物への落雷を防ぐ:これは避雷針(受雷部)の役割です。避雷器は電路に接続して異常電圧を処理する機器です。

覚え方のポイント
「避雷針=建物を直撃雷から守る」「避雷器=電路の異常電圧から機器を守る」。名前が似ていても役割はまったく違います。
問52-4

変電所の調相設備に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①重負荷時には電力用コンデンサ、軽負荷時には分路リアクトルを用いて電圧を調整する。
  • ②重負荷時には分路リアクトル、軽負荷時には電力用コンデンサを用いて電圧を調整する。
  • ③電力用コンデンサは、遅れの無効電力を増加させて、系統の電圧を下げる。
  • ④分路リアクトルは、進み無効電力を供給して系統の電圧を上げる役割がある。
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正解 ①重負荷時には電力用コンデンサ、軽負荷時には分路リアクトルを用いて電圧を調整する。
解説
調相設備は、無効電力を調整して系統の電圧を適正に保つ設備です。重負荷時は遅れの無効電力が増えて電圧が下がるため、電力用コンデンサで進みの無効電力を供給して電圧を上げます。軽負荷時は線路の静電容量による進み電流で電圧が上がるため(フェランチ効果)、分路リアクトルで遅れの無効電力を吸収して電圧を下げます。

他の選択肢について
・重負荷時にリアクトル・軽負荷時にコンデンサ:使い方が逆です。
・コンデンサは遅れ無効電力を増加させて電圧を下げる:コンデンサは進み無効電力を供給して電圧を上げます。
・リアクトルは進み無効電力を供給して電圧を上げる:リアクトルは遅れ無効電力を消費して電圧を下げます。

覚え方のポイント
「重負荷→電圧が下がる→コンデンサで上げる」「軽負荷→電圧が上がる→リアクトルで下げる」。ほかに同期調相機や静止形無効電力補償装置(SVC)も調相設備です。
問62-4

変圧器の負荷時タップ切換装置(LTC)に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①変圧器を停止してからでなければ、タップを切り換えることはできない。
  • ②負荷をかけたまま、変圧器の巻数比を切り換えて電圧を調整する。
  • ③変圧器の内部故障を検出して、変圧器を系統から切り離す。
  • ④変圧器の冷却用の油を、強制的に循環させるためのポンプである。
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正解 ②負荷をかけたまま、変圧器の巻数比を切り換えて電圧を調整する。
解説
負荷時タップ切換装置は、変圧器に負荷をかけたまま巻線のタップを切り換えて巻数比を変え、二次側の電圧を調整する装置です。配電用変電所などでは、負荷の変化に応じて送り出し電圧を自動的に調整するために使われます。

他の選択肢について
・停止しないと切り換えられない:これは無電圧タップ切換器の説明です。
・内部故障を検出して切り離す:これは比率差動継電器などの保護装置の役割です。
・冷却用の油を循環させるポンプ:これは送油式の冷却装置です。

覚え方のポイント
「負荷時タップ=通電中に電圧を調整」「無電圧タップ=停止中に設定を変える」。
問72-4

電力系統の中性点接地方式に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①我が国の6.6kVの高圧配電系統では、主に直接接地方式が用いられている。
  • ②非接地方式は、地絡電流が大きいため地絡の検出が最も容易な方式である。
  • ③我が国の187kV以上の超高圧系統では、主に直接接地方式を用いる。
  • ④直接接地方式では、地絡時の健全相の電圧上昇が最も大きい方式となる。
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正解 ③我が国の187kV以上の超高圧系統では、主に直接接地方式を用いる。
解説
我が国では、187kV以上の系統では主に直接接地方式、66〜154kVの系統では抵抗接地方式、6.6kVの高圧配電系統では非接地方式が用いられています。直接接地方式は、地絡時の健全相の電圧上昇が小さく、機器の絶縁を低減できる利点があるため、超高圧系統に適しています。

他の選択肢について
・6.6kVは直接接地:6.6kVの高圧配電は、主に非接地方式です。
・非接地は地絡電流が大きく検出が容易:非接地方式は地絡電流が小さく、地絡の検出には零相電圧・零相電流を組み合わせる必要があります。
・直接接地は健全相の電圧上昇が最も大きい:直接接地方式は電圧上昇が最も小さく、非接地方式が最も大きくなります。

覚え方のポイント
「超高圧=直接接地(電圧上昇小・地絡電流大)」「高圧配電=非接地(地絡電流小・電圧上昇大)」。長所と短所が表裏の関係になっています。
問82-4

変電所の母線方式に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①単母線方式は、二重母線方式より母線事故時の影響範囲が小さい。
  • ②二重母線方式は、単母線方式より設備が簡素で経済的である。
  • ③環状母線方式は、単母線方式より母線事故時の停電範囲が広い。
  • ④二重母線方式は、単母線方式より運用の自由度と信頼度が高い。
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正解 ④二重母線方式は、単母線方式より運用の自由度と信頼度が高い。
解説
二重母線方式は、2組の母線を設け、各回線をどちらの母線にも接続できるようにした方式です。一方の母線を点検・事故で停止しても、もう一方の母線で供給を続けられるため、運用の自由度と供給の信頼度が高くなります。その分、断路器などの機器が増え、設備費は高くなります。

他の選択肢について
・単母線の方が事故時の影響範囲が小さい:単母線方式は母線事故で全回線が停電するため、影響範囲は大きくなります。
・二重母線の方が簡素で経済的:簡素で経済的なのは単母線方式です。
・環状母線は停電範囲が広い:環状母線方式は母線を輪のようにつなぐため、1か所で切り離しても他の経路で供給を続けられ、停電範囲は単母線方式より小さくなります。

覚え方のポイント
「単母線=簡単・安い・信頼度低」「二重母線=複雑・高い・信頼度高」。重要な変電所ほど二重母線を採用します。
問92-4

送電線の保護に用いられる距離継電器に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①設置点から事故点までのインピーダンスを測り、一定値以下で動作する。
  • ②変圧器の一次電流と二次電流の差が、一定の値を超えたときに動作する。
  • ③系統の電圧が一定の値を超えて上昇したときにだけ動作する。
  • ④系統の周波数が一定の値以下に低下したときにだけ動作する。
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正解 ①設置点から事故点までのインピーダンスを測り、一定値以下で動作する。
解説
距離継電器は、設置点の電圧と電流から、事故点までの線路のインピーダンス(距離に比例する)を測定し、それが設定値以下のとき、つまり保護区間内で事故が起きたときに動作する継電器です。インピーダンスの大きさで区間を分けて動作時間に差をつけることで、選択的に事故区間を切り離せるため、送電線の保護に広く用いられています。

他の選択肢について
・一次電流と二次電流の差で動作:これは比率差動継電器の動作です。
・電圧の上昇で動作:これは過電圧継電器の動作です。
・周波数の低下で動作:これは周波数低下継電器の動作です。

覚え方のポイント
「距離継電器=インピーダンス(距離)を測る→送電線」「比率差動=出入りの差→変圧器・母線」。
問102-4

変電所の遮断器と断路器の操作順序に関する次の記述のうち、最も適当なものはどれか。

  • ①停電時は断路器→遮断器の順に開き、送電時は遮断器→断路器の順に閉じる。
  • ②停電時は遮断器→断路器の順に開き、送電時は断路器→遮断器の順に閉じる。
  • ③停電時も送電時も、断路器を遮断器より先に操作するのが原則である。
  • ④停電時は遮断器→断路器の順に開き、送電時は遮断器→断路器の順に閉じる。
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正解 ②停電時は遮断器→断路器の順に開き、送電時は断路器→遮断器の順に閉じる。
解説
断路器には電流を開閉する能力がないため、電流が流れていない状態でだけ操作します。停電させるときは、まず遮断器を開いて電流を切ってから断路器を開きます。送電するときは、まず断路器を閉じて回路をつないでから、最後に遮断器を閉じて電流を流します。

他の選択肢について
・停電時に断路器を先に開く:負荷電流が流れた状態で断路器を開くことになり、アークによる事故の原因になります。
・どちらも断路器を先に操作:停電時は遮断器が先です。
・送電時に遮断器を先に閉じる:遮断器を先に閉じると、後から閉じる断路器で電流を入れることになり、アークが発生します。送電時は断路器が先、遮断器が最後です。

覚え方のポイント
「電流を切るのも入れるのも遮断器の仕事」。だから遮断器は「停電のとき最初、送電のとき最後」です。

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※本ページの問題・解説は、生成AI(人工知能)を活用して作成しています。

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