令和5年度 学科試験 問18 解説 多導体方式の特徴

多導体方式の最大のメリットは、電線の「等価半径」を大きくして電気的特性を改善することにあります。この性質を理解していれば、コロナ放電に関する記述が誤りであると即座に見抜くことができます。

多導体方式の電気的特性を理解する

単導体（1本の太い電線）を、同じ断面積になるように複数の細い電線に分割して配置する方式を多導体方式と呼びます。これにより、電線全体の形状が太くなったときと同じ効果が得られ、以下の現象が発生します。

• インダクタンス $L$ は減少する
• 静電容量 $C$ は増加する
• 等価半径 $r_{eq}$ が大きくなる

インダクタンスが減少し、静電容量が増加するということは、送電線の特性インピーダンスが下がり、送電効率が向上することを示しています。一方で、この物理的な変化が「電位の傾き」とどう関係するかが、本問を解く鍵となります。

コロナ放電と電位の傾きの関係

コロナ放電は、電線表面の電位の傾き（電界強度）が空気の絶縁破壊電圧を超えたときに発生します。

多導体方式を採用すると、等価半径 $r_{eq}$ が大きくなります。電界強度 $E$ は電線の半径 $r$ に対して反比例する性質があるため、半径が大きくなるほど、電線表面の電位の傾きは小さくなります。

電位の傾きが小さくなるということは、絶縁破壊に至るためのハードルが高くなることを意味します。つまり、コロナ放電が発生する開始電圧が上昇し、結果としてコロナ放電は発生しにくくなります。

選択肢ロでは「コロナ放電が発生しやすい」と述べられていますが、正しくは「発生しにくくなる」ため、これが誤りとなります。

なぜこの知識が送電工学で重要なのか

超高圧送電線において、コロナ放電は単なる放電現象にとどまらず、電線が腐食する原因となったり、電波障害を引き起こしたり、さらには送電ロスを増大させたりする厄介な存在です。

設計者は、送電容量を増やすという目的の他に、これらコロナ障害を抑制するという非常に重要な目的のために多導体方式を採用しています。試験問題としては、物理現象の結果だけでなく、その背景にある「なぜ多導体にするのか」というエンジニアリングの動機を問う意図があります。実務では、送電線の電圧階級が上がるほどコロナ障害の影響が大きくなるため、多導体の本数（2導体、4導体など）を決定する際、この特性の理解は避けて通れません。

参考リンク

• 第一種電気工事士 試験対策ブログ：多導体方式のメリット・デメリット
• 超高圧送電線におけるコロナ放電と多導体方式のシミュレーション（Qiita）
• 送電線路の電気的特性と多導体方式の定義（電気学会 電気工学用語解説）