電験三種 平成27年度(2015) 電力 問10 過去問解説

問10 《地中送電(ケーブルの誘電体損)》
電圧 $66\,\mathrm{kV}$,周波数 $50\,\mathrm{Hz}$,こう長 $5\,\mathrm{km}$ の交流三相3線式地中電線路がある。ケーブルの心線1線当たりの静電容量が $0.43\,\mathrm{\mu F/km}$,誘電正接が0.03 %であるとき,このケーブル心線3線合計の誘電体損の値[W]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) 141
  2. (2) 294
  3. (3) 883
  4. (4) 1 324
  5. (5) 2 648
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正解は(3)
使う公式
誘電体損(3線合計) $W = \omega C V^2 \tan\delta$(ω=2πf:角周波数[rad/s]、C:1線の静電容量[F]、V:線間電圧[V]、tanδ:誘電正接)
解説
【考え方】誘電体損は、ケーブルの絶縁体の中で、電圧によって熱になる損失です。式に、単位をそろえた数字を入れます。 ■1 3線合計の式 1線あたりの損失は $\omega C E^2 \tan\delta$(E は相電圧 $\dfrac{V}{\sqrt{3}}$)です。 3線分なので3倍すると $3 \times \omega C \left(\dfrac{V}{\sqrt{3}}\right)^2 \tan\delta = \omega C V^2 \tan\delta$ ■2 数字を整理する 静電容量は、1 km あたり 0.43 μF で 5 km なので $C = 0.43 \times 5 = 2.15\,\mathrm{\mu F} = 2.15 \times 10^{-6}\,\mathrm{F}$ 誘電正接(絶縁体の損失の大きさを表す値) 0.03 %=$3 \times 10^{-4}$ 線間電圧 $V = 66\,\mathrm{kV} = 66 \times 10^3\,\mathrm{V}$ 角周波数 $\omega = 2\pi \times 50 \fallingdotseq 314.2$ ■3 式に入れる $W = \omega C V^2 \tan\delta$ を、前から順に計算します。 $V^2 = (66 \times 10^3)^2 = 4.356 \times 10^9$ $\omega C = 314.2 \times 2.15 \times 10^{-6}$ $\fallingdotseq 6.755 \times 10^{-4}$ $\omega C V^2 = 6.755 \times 10^{-4} \times 4.356 \times 10^9$ $\fallingdotseq 2.942 \times 10^6$ $W = 2.942 \times 10^6 \times 3 \times 10^{-4} \fallingdotseq 883\,\mathrm{W}$ 答えは(3)ピヨ。
出典:平成27年度(2015) 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10