電験三種 令和3年度(2021) 電力 問16(b) 過去問解説

問16(b) 《送電(電線の水平張力)》
支持点の高さが同じで径間距離 150 m の架空電線路がある。電線の質量による荷重が 20 N/m,線膨張係数は1 ℃につき 0.000 018 である。電線の導体温度が $-10$℃のとき,たるみは 3.5 m であった。次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし,張力による電線の伸縮はないものとし,その他の条件は無視するものとする。 (b) (a)と同じ条件のとき,電線の支持点間の最低点における水平張力の値[N]として,最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
  1. (1) 6 272
  2. (2) 12 863
  3. (3) 13 927
  4. (4) 15 638
  5. (5) 17 678
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正解は(2)
使う公式
たるみ $D = \dfrac{WS^2}{8T}$(W:電線1 mあたりの重さ[N/m]、T:最低点の水平張力[N]) 電線の実長 $L = S + \dfrac{8D^2}{3S}$
解説
【考え方】電線が伸びると、たるみが大きくなります。たるみが大きいほど、張力(電線を引っぱる力)は小さくなります。 ■1 35 ℃ のたるみ 解説の図 (a)の長さを実長の式に入れて、たるみについて解きます。 長さは、(a)で四捨五入する前の $L' \fallingdotseq 150.3395\,\mathrm{m}$ を使います。 $L' - S = 150.3395 - 150 = 0.3395\,\mathrm{m}$ 実長の式から $L' - S = \dfrac{8D'^2}{3S}$ これを $D'^2$ について解きます。 $D'^2 = \dfrac{3S(L' - S)}{8}$ $= \dfrac{3 \times 150 \times 0.3395}{8} \fallingdotseq 19.1$ $D' = \sqrt{19.1} \fallingdotseq 4.37\,\mathrm{m}$ ■2 水平張力 たるみの式 $D = \dfrac{WS^2}{8T}$ を T について解きます。 $T = \dfrac{WS^2}{8D'} = \dfrac{20 \times 150^2}{8 \times 4.37}$ $= \dfrac{450\,000}{34.96} \fallingdotseq 12\,900\,\mathrm{N}$ 一番近いのは 12 863 N です。 答えは(2)ピヨ。
出典:令和3年度(2021) 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)電力 問16(b)