電験三種 電力 配電｜機材・電気方式・配電方式・保護と電圧調整

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

• 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

• 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

• 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。

• 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。

• 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

• 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。

• 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。

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。

• 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

• 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

• 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

• 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。

• 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

• 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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