最終確認:2026年11月5日
電験三種の電力で、配電の4つの論点をまとめた辞書です。電柱の上の機材、電気方式の比較、配電方式、配電線の保護と電圧調整の順に確かめます。
電力の論点:水力発電①|水力発電②|火力発電①|火力発電②|原子力発電|新エネルギーと分散型電源|変電所|架空送電線路|送電の特性|配電
架空配電線路の機材 ── 事故のすぐ手前の機材が切り、止まるのはその先だけ

| 機材 | 置く所 | 役割 |
|---|---|---|
| 支持物(しじぶつ) | 地上に建てる | 電線を支える電柱。おもに鉄筋コンクリート柱で、支線で傾きを防ぐ |
| がいし | 電柱の腕金の上 | 電線と電柱の間を絶縁する |
| 区分開閉器(くぶんかいへいき) | 高圧配電線の途中 | 負荷電流を開閉し、点検や事故のときに区間を切り分ける |
| 高圧カットアウト(こうあつかっとあうと) | 柱上変圧器の一次側 | ヒューズ入りの開閉器。変圧器と低圧側の事故を高圧側へ広げない |
| 柱上変圧器 | 電柱の上 | 高圧の6.6 kVを、低圧の100 V・200 Vに下げる |
| 避雷器(ひらいき) | 柱上変圧器・区分開閉器の近く | 雷による異常な電圧から機器を守る |
| ケッチヒューズ | 引込線の、電柱の側の取付点 | 引込線の短絡(たんらく)などの過電流から守る |
事故が起きると、その場所のすぐ手前のヒューズや遮断器(しゃだんき)が切り、止まるのはそこから先だけです。区分開閉器は区間を切り分ける開閉器で、短絡電流は切れません。
| よくある誤り | 正しくは |
|---|---|
| 区分開閉器は、おもに短絡事故の電流を遮断するために使う | 負荷電流を開閉して区間を切り分ける。短絡電流を切るのは変電所の遮断器 |
| 高圧カットアウトの形は、箱形の1種類だけ | 箱形のほかに、磁器製の円筒形(えんとうけい)もある |
| 高圧カットアウトのヒューズは、雷サージの短い大電流でもすぐ溶ける | 雷サージのような短い時間の大電流では溶けない。雷から守るのは避雷器 |
| DV線は、高圧の配電線路にも使う | DV線は低圧の引込線に使う電線。高圧には使わない |
- 架空配電線路は、配電用変電所から需要家までの配電線路のうち、電柱を建てて電線を張るものです。
- 配電用変電所は、需要家から見て一番手前の変電所です。ここから高圧(こうあつ)配電線で6.6 kVを送ります。
- 柱上変圧器で100 V・200 Vに下げ、低圧(ていあつ)配電線と引込線(ひきこみせん)で家などへ届けます。
- 配電線路は、柱上変圧器を境に、高圧配電線路と低圧配電線路に分かれます。
- 支持物は、遠心成形で締め固めた鉄筋コンクリート柱が一般的です。鉄柱・木柱も使います。
- 鋼板組立柱は、山間部など、柱を運び込みにくい所で使います。
保護の並びと、高圧カットアウト・区分開閉器
| 置く所 | 機材 | 受け持つ事故 |
|---|---|---|
| 配電用変電所の、高圧配電線の引出口 | 遮断器と保護継電器 | 高圧配電線の短絡・地絡(ちらく) |
| 柱上変圧器の一次側(高圧側) | 高圧カットアウト | 変圧器の中と、低圧配電線の短絡・過負荷 |
| 低圧配電線から引込線への接続点 | ケッチヒューズ(電線ヒューズ) | 引込線の短絡などの過電流 |
| 需要家の屋内 | 配線用遮断器・ヒューズ、漏電遮断器 | 屋内配線の過電流と地絡 |
- 保護の機材は、電気の流れの順に並びます。それぞれ、自分より先(負荷の側)だけを切り離します。
- 引込線のヒューズは、過電流と短絡のためのものです。地絡を守るためのものではありません。
- ケッチヒューズは、電柱の側に付けます。引込線の需要家の側の取付点ではありません。
- 高圧カットアウトの使い道は、変圧器の二次側の短絡と過負荷の保護、変圧器の負荷の開閉です。
- カットアウトから変圧器までの回路の故障と、変圧器の内部の故障も守ります。
- 区分開閉器には、気中形(PAS)・真空形・ガス形があります。操作は、手動式と、制御器による自動式があります。
- 区分開閉器は、開くときのアークを消せます。地絡電流を切れるものもありますが、短絡電流は切れません。
- 架空電線路の支持物には、絶縁油(ぜつえんゆ)を使う開閉器を置けません。そのため、気中形などを使います。
- 断路器(だんろき)は、負荷電流も故障電流も切れません。保護には使えないので、遮断器と取り違えないようにします。
- 工場などの高圧受電設備でも、変圧器の一次側の開閉器に高圧カットアウトを使います。変圧器が300 kV·A以下のときです。

電線・柱上変圧器・避雷器
| 使う所 | 電線の記号 | 名前 |
|---|---|---|
| 高圧配電線 | OC(OEも) | 屋外用架橋ポリエチレン絶縁電線(屋外用ポリエチレン絶縁電線) |
| 低圧配電線 | OW | 屋外用ビニル絶縁電線 |
| 低圧の引込線 | DV(IVも) | 引込用ビニル絶縁電線 |
| 地中の配電線路 | CV | CVケーブル(しーぶいけーぶる)。架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル |
- 架空配電線路の電線は、感電を防ぐため、絶縁電線を使います。原則として、裸電線は使えません。
- DV線は、交流600 V以下の低圧に使う電線です。高圧の配電線路の機材を選ぶ問では、DV線が外れます。
- 導体は、硬銅線のほかに、鋼心アルミ線なども使います。
- 高圧の配電線路には、中実がいし・柱上開閉器・避雷器・CVケーブルなどを使います。
| 項目 | 中身 |
|---|---|
| 容量 | 5〜100 kV·Aなどの小型が多い。MV·Aの桁ではない |
| 三相に使うとき | 単相の変圧器2台をV結線にして、三相200 Vを出す |
| 電灯と動力の共用 | V結線から中性線を出し、単相3線式(たんそうさんせんしき)の100 V・200 Vも出す(V結線三相4線式) |
| 鉄心 | けい素鋼のほか、鉄損の小さいアモルファス合金(あもるふぁすごうきん)も使う(低損失化) |
| 保護 | 避雷器を内蔵したものもある。負荷時タップ切換装置付きは、大きく重くなるので使わない |
言葉の式 出力比 = V結線の出力 ÷ Δ-Δ結線(3台)の出力
P:変圧器1台の定格容量〔kV·A〕
- V結線(ぶいけっせん)の出力は、同じ変圧器3台のΔ(デルタ)結線の1/√3で、約57.7%です。
- 約86.6%(√3/2)は、V結線の利用率です。比べる相手が違うので、取り違えないようにします。
- V結線三相4線式では、電灯の負荷も受け持つ共用の変圧器のほうが、動力だけの変圧器より容量が大きくなります。
- アモルファス合金の鉄心は、けい素鋼より鉄損(てっそん)がとても小さくなります。ただし高価で、同じ容量では大きくなります。
- 避雷器は、守る機器のできるだけ近くに付けると効きます。配電線の避雷器は、おもに誘導雷(ゆうどうらい)のサージから機器とがいしを守ります。
| 機材 | 関係の深い語 |
|---|---|
| ギャップレス避雷器 | 酸化亜鉛(ZnO)の素子 |
| ガス開閉器 | 六ふっ化硫黄(ろくふっかいおう、SF₆)のガス |
| CVケーブル | 絶縁体が劣化する水トリー(みずとりー) |
| 柱上変圧器 | 鉄損(無負荷損) |
- ギャロッピングは、着氷した架空電線が風で大きく揺れる現象です。配電の機材のどれとも結びつきません。
関連:断路器・負荷開閉器・ヒューズ|避雷器と絶縁協調|変圧器の結線と保全|電線の振動|配電線路の保護と電圧調整
電気方式の比較 ── 電線の電流を小さくできる方式ほど、損失が小さい

| 方式 | 電圧線1本の電流 | 電力損失 |
|---|---|---|
| 単相2線式(たんそうにせんしき) | 1(基準) | 100% |
| 単相3線式 | 1/2 | 25% |
| 三相3線式(さんそうさんせんしき) | 1/√3 | 50% |
| 三相4線式(さんそうよんせんしき) | 1/3 | 約17%(1/6) |
同じ電力を送るなら、電線1本の電流を小さくできる方式ほど、損失が小さくなります。損失は電流の2乗で効き、中性線は負荷がつり合えば電流が流れません。
| よくある誤り | 正しくは |
|---|---|
| 単相3線式では、巻線の両端から出した線の一方を接地する | 接地するのは、巻線の中点から出した中性線 |
| 単相3線式の電線1線あたりの供給電力は、単相2線式より小さい | 大きい。許容電流が同じなら、約4/3倍 |
| 三相3線式で送るときの電線の総重量は、単相2線式と同じ | 単相2線式の3/4で済む |
| 単相3線式のバランサは、電源の近くに付けるほど効く | 負荷の近く(線路の末端)に付ける |
- 比べる条件は、送る電力・力率(りきりつ)・電線の長さと太さが同じで、負荷1つにかかる電圧も同じです。
- 負荷1つにかかる電圧は、単相3線式と三相4線式では電圧線と中性線の間、三相3線式では線間です。
- 電線1本の電力損失(でんりょくそんしつ)は、その線の電流の2乗に、1本の抵抗を掛けた値です。
- 方式の損失は、電流の流れる線の本数分を足します。中性線は、負荷がつり合えば電流が0なので数えません。
- 電流が半分になると、損失は1/4になります。本数が増えても、1本の電流が減る効き(2乗)のほうが大きいのです。
- 単相3線式で負荷を上下に分けると、電圧線の電流が減るので、電線での電圧の下がりも単相2線式より小さくなります。
| 方式 | つくり | おもに使う所 |
|---|---|---|
| 単相2線式 | 2本。低圧側の1線を接地する | 小規模な住宅・商店の100 V |
| 単相3線式 | 巻線の両端と中点から3本。中点の中性線を接地する | 一般家庭の多く。100 Vは照明・コンセント、200 Vはエアコン・IH |
| 三相3線式 | 3本。電源の変圧器はΔ結線かV結線 | 6.6 kVの高圧配電線、工場・事務所の200 Vの動力 |
| 三相4線式 | 二次側をY結線(わいけっせん)にし、中性点から中性線を出す | 高層ビル・大規模な工場。415 Vを動力、240 Vを電灯に使う |
- 高圧配電線は、配電用変電所の変圧器の二次側(Δ結線)から出す、6.6 kVの三相3線式が一般的です。
- 電力需要の多い都市部や、工場の多い所では、22 kV・33 kVの三相3線式も使います。
- 低圧では、電灯には単相、動力には三相を使います。
- 単相3線式の外側の2本は電圧線(外線)です。電圧線と中性線の間で100 V、電圧線どうしで200 Vが使えます。
- 三相4線式は、線間電圧と相電圧(そうでんあつ)の両方を使う電灯・動力共用方式です。コンセントには、240 Vを変圧器で100 Vに下げて使います。
- 柱上変圧器のV結線から中性線を出すV結線三相4線式も、電灯と動力を共用する方式です(架空配電線路の機材)。
- 三相方式は、回転磁界(かいてんじかい)が作りやすく、三相誘導電動機を動かしやすいのが利点です。
- 三相の負荷がつり合っていれば、3相の瞬時電力の和は時間によらず一定です。単相の脈動が無いので、同じ出力の発電機を小さく、効率よく作れます。
言葉の式 線路損失 = 3 × 電流² × 線路抵抗
p:線路損失〔W〕 I:負荷電流〔A〕 R:線路抵抗(1線あたり)〔Ω〕 P:三相負荷の有効電力〔W〕 Vr:受電端の線間電圧〔V〕 cosθ:負荷力率
解き方:方式ごとの損失・重量の比
- ① 最初の一手は、送る電力を等しいとおいて、各方式の電圧線1本の電流を、単相2線式の電流で表すことです。
- ② 送る電力は、単相2線式が電圧と電流の積です。単相3線式は2倍、三相3線式は√3倍、三相4線式は3倍の式になります。
- ③ 電力が等しいので、電流は単相3線式が1/2、三相3線式が1/√3、三相4線式が1/3になります。
- ④ 損失は、電流の流れる本数と、電流の2乗と、1本の抵抗の積で比べます。問われているのが損失の比か、抵抗の比かを確かめます。
例の条件を短くまとめます(平成29年度 問11)。単相2線式と三相4線式(Y結線・平衡)で、抵抗負荷へ同じ電力を送ります。1線の抵抗と、負荷1つにかかる電圧は、どちらも同じです。
- 単相2線式の電流を1、1線の抵抗を1とおきます。損失は、2本×1²×1=2です。
- 三相4線式の電流は1/3で、電流が流れるのは電圧線の3本です。損失は、3×(1/3)²=1/3です。
- 比は、1/3÷2=1/6で、約16.7%です。
- 2乗を忘れると50%、単相2線式の本数を1本と数えると33.3%になり、外れます。
単相3線式の例の条件を短くまとめます(令和5年度下期 問13)。単相2線式と単相3線式で、同じ総容量の100 Vの抵抗負荷へ送ります。単相3線式は負荷を上下に均等に分け、損失は単相2線式の1/5でした。
- 単相3線式の電圧線の電流は1/2で、電流が流れるのは2本です。抵抗が同じなら、損失は単相2線式の1/4です。
- 実際の損失は1/5なので、1線の抵抗は、(1/5)÷(1/4)=0.8倍です。
- 損失の比の1/5を答えにしたり、逆数の1.25倍にしたりしないようにします。
送電電力・電線重量・損失は、同じにする条件がそれぞれ違います。単相2線式を100として並べます。表の電圧Vは、負荷1つにかかる電圧です。
| 比べる量 | 同じにする条件 | 単相2線式を100とした値(単相3線式・三相3線式・三相4線式) |
|---|---|---|
| 電線1条あたりの送電電力 | 電圧V・線電流・力率 | 133・115・150 |
| 電力損失 | 送電電力・電圧V・力率・こう長・電線の太さと材質 | 25・50・17 |
| 電線重量 | 送電電力・電圧V・力率・こう長・電力損失・材質 | 37.5・75・33.3 |
- 電圧Vは、単相2線式と三相3線式では線間の電圧、単相3線式と三相4線式では電圧線と中性線の間の電圧です。三相4線式では相電圧にあたります。
- 参考書には、この条件を「線間電圧」と書くものもあります。比の値は、負荷1つにかかる電圧Vをそろえて比べたものとして読みます。
- 損失の比と重量の比を取り違えないようにします。
- 電線重量は、損失を同じにして比べます。電流の小さい方式は、1本の抵抗を大きく(電線を細く)できます。
- 1本の抵抗は、単相3線式で4倍、三相3線式で2倍、三相4線式で6倍にしてよいことになります。
- 重量は、本数と断面積の積に比例し、断面積は抵抗に反比例します。中性線も、電圧線と同じ太さで数えます。
- 三相3線式は、本数が3本で断面積が1/2なので1.5です。単相2線式の2本と比べて、3/4です。
- 1線あたりの供給電力は、許容電流を同じにして比べます。単相2線式の100 Vは、2本で100 V×電流を送ります。
- 単相3線式の100/200 Vは、3本で200 V×電流を送ります。1本あたり約67対50で、単相3線式が大きくなります。
- 同じ配電容量なら、100/200 Vの単相3線式は、100 Vの単相2線式より銅量が少なくて済みます。
単相3線式の中性線とバランサ

- 上と下の負荷が不平衡だと、中性線には上と下の電流の差が流れ、損失が増えます。片側だけの負荷なら、単相2線式と同じ損失です。
- 負荷が不平衡のまま中性線が切れると、上と下の負荷が直列になって、200 Vを分け合います。
- 直列では電流が同じなので、抵抗の大きい側(容量の小さい負荷)に高い電圧がかかります。容量の大きい負荷の電圧は下がります。
- 100 Vの機器に高い電圧がかかり、傷むことがあります。そのため、中性線にはヒューズやブレーカーなどの自動で切れる装置を入れません。
- バランサは、巻数比が1の単巻変圧器(たんまきへんあつき)です。線路の末端に付けます。
- 負荷が不平衡でも、中性線が切れても、上と下の負荷の電圧をそろえます。中性線の電流を0にし、線路損失を減らします。
- バランサは単相3線式の不平衡の対策です。配電線の電圧を上げ下げする機器ではありません。
関連:分圧と分流|Y結線とΔ結線|平衡三相回路の計算|配電方式
- 単相3線式の電圧降下(でんあつこうか)と中性線の電流の計算は、「電力の計算の論点②」の配電線路の計算で扱います。
配電方式 ── 送る道が多い方式ほど停電は狭いが、建設費は高い

| 方式 | しくみ | 長所/短所 |
|---|---|---|
| 樹枝状方式(じゅしじょうほうしき) | 放射状方式とも呼ぶ。変圧器ごとに幹線を出し、分岐線を枝のように出す | 簡単で安く、需要の増加に対応しやすい/事故で先が停電し、損失・電圧変動が大きい |
| ループ方式(るーぷほうしき) | 環状方式とも呼ぶ。幹線を輪にし、結合開閉器はふだん開いておく | 事故のとき結合開閉器を入れて反対側から送り、信頼度が高い/建設費が高い |
| バンキング方式(ばんきんぐほうしき) | 同じ幹線の変圧器の二次側を、区分ヒューズを通して並列につなぐ | 電圧降下・損失・フリッカが少なく、停電の範囲が狭い/樹枝状より高く、カスケーディング(かすけーでぃんぐ)が起こりうる |
| スポットネットワーク方式(すぽっとねっとわーくほうしき) | 1つの大口需要家へ、複数の回線(ふつう3回線)から送る | 1回線が止まっても停電しない。電圧変動が小さく、フリッカが少なく、負荷を増やしやすい/回路と保護装置が複雑で高い |
| レギュラーネットワーク方式(れぎゅらーねっとわーくほうしき) | 低圧ネットワーク方式とも呼ぶ。複数の回線から、格子状の低圧線へ送る | 1回線が止まっても停電しない。変圧器の一次側のヒューズや遮断器を省ける/建設費が高い |
負荷へ届く道が多い方式ほど、1か所が止まっても停電が広がりません。そのぶん設備が複雑になり、建設費は高くなります。
| よくある誤り | 正しくは |
|---|---|
| 低圧ネットワークでは、1回線の事故のとき、健全な回線に切り替える間だけ停電する | 停電しない。事故の回線だけをプロテクタが切り離し、残りの回線で送り続ける |
| ネットワーク変圧器の一次側にネットワークプロテクタ、二次側に断路器を置く | 逆。一次側に断路器、二次側にネットワークプロテクタ |
| カスケーディングを防ぐには、区分ヒューズを高圧カットアウトのヒューズより遅く切れるようにする | 短い時間で切れるようにする。区分ヒューズが先に切れる |
| 樹枝状方式は信頼度が高いが、建設費が高い | 反対。構成が簡単で安いが、事故のときの停電の範囲が広い |
- 配電方式は、配電用変電所から需要家まで、配電線をどんな形で張るかの分け方です。
- 高圧の配電線では、おもに樹枝状方式とループ方式を使います。
- 低圧では樹枝状方式が一般的で、わが国のほとんどの低圧の系統で使っています。ほかに、スポットネットワーク・レギュラーネットワーク・バンキングがあります。
- 樹枝状方式は、配電用変圧器ごとに低圧の幹線を引き出します。配電用変電所ごとではありません。
- ループ方式の結合開閉器は、ふだんは開いておきます。事故のときに自動で入れ、健全な道で送り続けます。
- ループ方式は、負荷が密集した地域で使います。
- 2つの配電線の間の連系開閉器を入れて短い時間だけループにし、区分開閉器を開くと、無停電で送り先を切り替えられます。
- このとき見るのは、切り替え先の配電線の過負荷、連系開閉器の両端の電圧の差と位相差(いそうさ)、ループにしたときの短絡容量です。
- 電圧の差や位相差が大きいと、大きなループ電流が流れます。ループの時間は短いので、その間の電力損失は考えなくてよいのです。
ネットワーク方式の並びとプロテクタ
| 働き | 起きるとき | プロテクタ遮断器 |
|---|---|---|
| 無電圧投入 | ネットワーク母線(二次側)が無電圧で、回線(一次側)が充電されたとき | 入れる |
| 差電圧投入 | 両側に電圧があり、一次側の電圧のほうが高いとき | 入れる |
| 逆電力遮断 | 二次側から一次側へ、逆向きに電流が流れるおそれがあるとき | 開く |
- スポットネットワーク方式は、22 kV・33 kVの特別高圧の配電系統から、2回線以上で受電します。都心の高層ビルや大規模な工場などの大口需要家に使います。
- 並びは、特別高圧の側から、断路器→ネットワーク変圧器→プロテクタヒューズ(ぷろてくたひゅーず)→プロテクタ遮断器(ぷろてくたしゃだんき)→ネットワーク母線です。
- 母線の先には、負荷ごとに幹線保護装置を置きます。
- ネットワークプロテクタ(ねっとわーくぷろてくた)は、プロテクタヒューズ・プロテクタ遮断器・電力方向継電器(ネットワークリレー)などでできています。
- 回線で事故が起きると、変電所の遮断器が開きます。すると、母線の側から事故の回線へ、逆向きに電流が流れようとします。
- ネットワークリレーがこれを見つけて、プロテクタ遮断器を開きます。残りの回線はつながったままなので、需要家は停電しません。
- 事故の回線が直って、ネットワーク変圧器が充電されると、プロテクタ遮断器は自動で入ります。
- ネットワーク変圧器の一次側で故障が1か所起きても、停電しません。ネットワーク母線そのものが故障すると、停電します。
- レギュラーネットワーク方式は、大都市の中心部の、多くの低圧需要家に送る方式です。
- レギュラーネットワーク方式は、樹枝状方式より電圧変動や電力損失を小さくできます。
バンキング方式とカスケーディング

- バンキング方式は、同じ幹線から受ける隣り合う変圧器の低圧側を、区分ヒューズでつないで並べる方式です。
- 負荷の電流を何台かの変圧器で分け合うので、低圧の幹線での電圧降下と損失が小さく、負荷が増えても融通できます。
- フリッカは、電圧降下による蛍光灯などのちらつきです。バンキング方式では少なくなります。
- 1台の変圧器が使えなくなると、両隣の変圧器がその負荷も受け持ちます。
- 両隣の余裕が足りないと過負荷になり、両隣の高圧カットアウトのヒューズが切れます。さらに隣へと、次々に切れて停電が広がります。これがカスケーディングです。
- 防ぐには、区分ヒューズ(バンキングブレーカ)を、高圧カットアウトのヒューズより短い時間で切れるようにします(保護協調(ほごきょうちょう))。
- カスケーディングは、広い範囲が一度に停電するブラックアウトとは別の語です。電圧降下は、軽負荷で電圧が上がるフェランチ効果とも別の現象です。
関連:保護継電器|断路器・負荷開閉器・ヒューズ|線路定数とフェランチ効果|架空配電線路の機材
配電線路の保護と電圧調整 ── 時限順送で事故区間を見分け、電圧は段階的に整える

| 置く所 | 機器 | 役割 |
|---|---|---|
| 配電用変電所の引出口(配電線ごと) | 遮断器・過電流継電器(かでんりゅうけいでんき)・地絡方向継電器(ちらくほうこうけいでんき) | 短絡は過電流継電器、地絡は地絡方向継電器で見つけ、遮断器で切る |
| 配電用変電所の6.6 kVの母線 | 地絡過電圧継電器(ちらくかでんあつけいでんき) | 零相電圧で地絡を見つける。どの配電線かは見分けない |
| 配電線の途中 | 区分開閉器 | 区間に分け、事故の区間を切り離す |
| 柱上変圧器 | 高圧カットアウト(一次側)、避雷器(変圧器と並列) | 変圧器と低圧側の短絡、雷などの異常な電圧 |
| 低圧配電線から引込線への接続点 | ケッチヒューズ | 引込線の短絡 |
区分開閉器を電源の側から一定の時間ずつ順に入れ、遮断器が再び開くまでの時間で、事故の区間を見分けます。電圧は、変電所・線路の途中・柱上変圧器で段階的に整えます。
| よくある誤り | 正しくは |
|---|---|
| 6.6 kVの配電線は、1線地絡電流(いっせんちらくでんりゅう)を大きくするため、中性点を接地する | 非接地方式(ひせっちほうしき)にして、1線地絡電流を小さくする |
| 地絡方向継電器は、事故の線と健全な線で地絡電流が同じ位相(いそう)になることを使う | 逆位相(向きが反対)になることを使う |
| 配電線の引出口ごとに、地絡過電圧継電器を置く | 地絡過電圧継電器は母線に置く。配電線ごとに置くのは地絡方向継電器 |
| 力率改善(りきりつかいぜん)のコンデンサは、上流の高圧配電線に付けたほうが効く | 負荷に近い低圧配電線ごとに付けたほうが、改善される範囲が広い |
- わが国の6.6 kVの高圧配電線は、変圧器の中性点を接地しない非接地方式です。
- 1線地絡の電流は、母線につながる全部の配電線の、3線一括の対地充電電流に等しくなります。数A〜数十Aと小さくなります。
- 地絡電流が小さいので、高圧と低圧の線が混触(こんしょく)しても、低圧側の対地電圧の上がりは小さく抑えられます。上がりは、高圧の地絡電流とB種接地の抵抗の積で決まります。
- 地絡電流が小さいので、地絡のときの通信線への誘導障害も、ほとんど問題になりません。
- 6.6 kVの電線路と変圧器は、60 kV以上の送電線より絶縁しやすい設備です。だから、地絡で健全相の電圧が上がっても、問題になりにくいのです。
- 地絡のとき、出口で見る地絡電流(ちらくでんりゅう)の向きは、事故の配電線と健全な配電線で反対(逆位相)になります。
- 地絡方向継電器は、零相電流と零相電圧を計器用変成器(けいきようへんせいき)で取り出し、大きさと位相の関係で働きます。
- 多くの配電線の中から、事故の配電線だけを選んで切れます。地絡過電圧継電器は母線の零相電圧を見て、各配電線の地絡方向継電器と組み合わせて使います。
- 零相変流器(れいそうへんりゅうき)で零相電流の大きさだけを見る地絡継電器(ちらくけいでんき)は、向きを見分けません。地絡過電流継電器とも呼びます。
- 構内のケーブルのこう長が長いと、外の事故でも、構内の充電電流で不要動作することがあります。そのときは、地絡方向継電器を使います。
- 不要動作しやすいのは、ケーブルが「短い」ときではなく「長い」ときです。
- 短絡は、配電線ごとの過電流継電器で見つけます。主要変圧器の二次側の過電流継電器は、配電線の継電器より動作時限を長くします。
- 22 kV・33 kVの配電は、中性点をおもに抵抗接地方式(ていこうせっちほうしき)にします(非接地もあります)。地絡電流を抑えて、通信線への誘導障害を防ぐためです。
- 中性点の直接接地は、187 kV以上の系統で使う方式です。22 kV・33 kVの配電には使いません。
- 22 kV・33 kVの配電は、6.6 kVより電圧対策や供給力の増強に有効です。長い距離の配電や、新しく開発する地域に使います。
- 特別高圧の需要家へは直接送ります。高圧の需要家へは、途中の配電塔で6.6 kVに下げて送ります。
- 33 kVは6.6 kVの5倍なので、負荷と線路定数が同じなら、電流は1/5、電力損失は1/25です。電流が同じなら、送れる容量は5倍です。
- 時限順送方式(じげんじゅんそうほうしき)では、事故の前は、遮断器もすべての区分開閉器も入っています。
- 事故が起きると、保護継電器が見つけて遮断器が開きます。電気が来なくなった区分開閉器も、自分で開きます。
- 区分開閉器の動作時限は、電源の側に電気が戻ってから、その区分開閉器が入るまでの時間です。時限順送方式は、この時限で区分開閉器を電源の側から順に入れます。
- 一定の時間の後、遮断器を自動で入れ直します(再閉路(さいへいろ))。区分開閉器は、電源の側から一定の時間ずつ順に入ります。
- 事故が続いていると、事故の区間の直前の区分開閉器が入った直後に、遮断器がまた開きます。
解き方:時限順送で事故区間を見分ける
- ① 最初の一手は、区分開閉器が入る時刻を、再閉路からの動作時限の倍数で並べることです。
- ② 動作時限が7秒なら、Aは7秒、Bは14秒、Cは21秒、Dは28秒に入ります。
- ③ 遮断器が再び開いた時刻の、直前に入った区分開閉器の先が、事故の区間です。
- ④ 時刻を動作時限で割った整数の部分が、入った台数です。端数は、継電器が事故を見つけるまでの時間です。
| 再閉路から再び開くまで | 直前に入った区分開閉器 | 事故の区間 |
|---|---|---|
| 0〜6.9秒 | なし(遮断器だけ) | a |
| 7〜13.9秒 | A | b |
| 14〜20.9秒 | B | c |
| 21〜27.9秒 | C | d |
| 28秒から後 | D | e とその先 |
- 自作の値で確かめます。動作時限が7秒で、再閉路から15秒で再び開いたとします。
- 15÷7≒2.1で、2台目のBが入った直後です。事故は、Bの先の区間cです。
- 割った数を切り上げて3台目とし、区間dと読むと外れます。

- 入れた直後に停電した区分開閉器は、自分の先に事故があると判断して、入らないように固定します(投入ロック)。
- もう一度遮断器を入れると(再々閉路)、電源の側の健全な区間は、すぐ送電に戻ります。
- 時限順送方式と投入ロックを組み合わせたものが、時限順送式故障区間分離方式です。いまの配電線で一般に使われています。
- 区分開閉器は、自分で入ったり開いたりするので、自動開閉器とも呼びます。
- 樹枝状の高圧配電線では、事故の区間の、電源の側と反対側の区分開閉器を開いて、事故の区間だけを切り離します。
- ループ方式と組み合わせると、事故点の前後の区分開閉器を開いて、事故の区間のほかへは送り続けられます。
電圧調整

| 場所 | 機器・方法 | 中身 |
|---|---|---|
| 配電用変電所 | 負荷時タップ切換変圧器(ふかじたっぷきりかえへんあつき)・負荷時電圧調整器(LRA) | 送り出しの電圧を、重負荷のときは高めに、軽負荷のときは低めにする |
| 線路の途中(電圧を直接変える) | ステップ式自動電圧調整器(すてっぷしきじどうでんあつちょうせいき)・昇圧器 | こう長が長い、分散型電源が多いなどで電圧の変動が大きいとき、タップで電圧を直接整える |
| 線路の途中(無効電力を変える) | 電力用コンデンサ(でんりょくようこんでんさ)・分路リアクトル(ぶんろりあくとる)・静止形無効電力補償装置(せいしけいむこうでんりょくほしょうそうち) | コンデンサは重い負荷で下がった電圧を上げ、リアクトルは軽い負荷で上がりすぎた電圧を下げる。SVCはどちらの向きにも整える |
| 柱上変圧器 | 柱上変圧器のタップ(ちゅうじょうへんあつきのたっぷ)の調整、負荷の中心に置く | 低圧の需要家への電圧を、適正な範囲に収める |
| 配電線の増強 | 太線化・複線化・配電線の増設・配電電圧の格上げ | 電圧降下そのものを減らす |
言葉の式 電圧降下 ≒ √3 × 電流 ×(抵抗 × cosθ + リアクタンス × sinθ)
v:電圧降下〔V〕 I:負荷電流〔A〕 R:線路抵抗(1線あたり)〔Ω〕 X:線路リアクタンス(1線あたり)〔Ω〕 θ:負荷の力率角(遅れ)〔rad または °〕
- 電圧降下は、電流と、線路の抵抗とリアクタンスで決まります。電流・抵抗・リアクタンスのどれを小さくする手段かで、効くかどうかを判断します。
- 送り出しの電圧を上げる、力率を改善して電流を減らす、太い電線に張り替える、のはどれも有効です。
- 配電線のこう長を延ばすと、抵抗もリアクタンスも増えて、電圧降下は大きくなります。逆効果です。
- 柱上変圧器を負荷の中心に置くと、低圧の線が短くなって、電圧降下が減ります。
- ステップ式自動電圧調整器(SVR)は、変圧器・タップ切換装置・制御部などでできています。高圧配電線の途中に置き、電圧降下に応じて自動で電圧を整えます。
- 単相3線式のバランサは、上と下の負荷の不平衡の対策です。配電線の電圧調整の機器ではありません。
- 負荷時タップ切換変圧器(LRT)は、タップ切換器を付けた変圧器です。LRAは、タップ切換器を、単巻変圧器や直列巻線を持つ変圧器と組み合わせたものです。
- 力率改善の効果は、コンデンサをつないだ所より上流(電源の側)に及びます。負荷に近い所に付けるほど、改善される範囲が広くなります。
- 太陽光発電の逆潮流(ぎゃくちょうりゅう)による電圧の上がりすぎは、パワーコンディショナの電圧調整機能で抑えるものがあります。
- 電圧降下の値の計算は、「電力の計算の論点②」の電圧降下で扱います。
関連:中性点接地方式|保護継電器|変電所の役割と調相設備|分散型電源の系統連系|架空配電線路の機材
まとめ
電柱の上の機材は電気の流れの順に並び、事故のすぐ手前が切れて、止まるのはその先だけです。
同じ電力なら、電線1本の電流を小さくできる方式ほど損失が小さく、中性線は平衡なら電流が流れません。
道の多い配電方式ほど停電は狭く、時限順送で事故区間を見分け、電圧は変電所・線路・柱上変圧器で整えます。
次に読む
- 前:送電の特性の論点
- 次:地中電線路と電気材料の論点
- 関連:変電所の論点|新エネルギーと分散型電源の論点|電力の計算の論点②(電圧降下・配電線路の計算)
- 準備編・理論:分圧と分流|Y結線とΔ結線|平衡三相回路の計算
参考文献
- 『みんなが欲しかった!電験三種 電力の教科書&問題集』TAC出版 初版(2018年) CH07 配電の章(SEC01 架空配電線路、SEC02 電気方式、SEC03 配電の構成と保護)、CH05 変電所の章(保護継電器)
- 『電験3種過去問マスタ 電力の20年間』2026年版 電気書院 第7章 配電
- 『絵とき 自家用電気技術者実務読本』大浜 庄司 オーム社 第3章 高圧受電設備の主回路結線と機器配置
- 第三種電気主任技術者試験 電力 問題(電気技術者試験センター) 平成28年度・平成29年度・令和元年度・令和2年度・令和3年度・令和4年度上期・令和4年度下期・令和5年度上期・令和5年度下期・令和6年度上期・令和6年度下期・令和7年度上期・令和7年度下期・令和8年度上期
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