電力
電験三種 令和7年度下期 電力 問11
問題・正答・学習用解説
問題
直流送電に関する記述として，誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。選択肢
正答と解説
正答：（4）
正答の考え方
正解は(4)です。直流電圧は脈動のない一定値なので，その最大値は実効値そのものに等しくなります。一方，交流電圧（正弦波）の最大値（波高値）は実効値の倍です。したがって同じ実効値どうしで比べると，直流の方がむしろ最大値は低く，同じ絶縁レベル（耐電圧）で交流より大きな電圧・電力を送れるという利点があります。よって『直流電圧の最大値は同じ実効値の交流電圧より高くなるため，絶縁レベルを増加させる必要がある』という(4)の記述は事実と逆で誤りです。
各選択肢の解説
選択肢1
直流送電は両端の変換装置で系統を結ぶため周波数に依存せず，非同期連系や50Hz/60Hz間の異周波数連系が可能というのは正しい記述です。日本の周波数変換所がその実例です。
選択肢2
直流送電は線路リアクタンスによる電圧降下や交流の同期安定度の制約を受けず，導体の許容電流限度まで送電できるため大電力・長距離送電に適するという記述は正しいです。
選択肢3
直流は電流が零点を通過しないためアークの自然消弧が難しく，大電流を遮断できる直流遮断器の開発に技術的課題があるという記述は正しいです。交流は半サイクルごとに零点があり消弧しやすいのと対照的です。
選択肢5
直流送電では送受電端に交直変換装置（変換器）が必要で，サイリスタを用いる他励式では変換動作に伴い高調波が発生するためフィルタ等の対策が必要というのは正しい記述です。
周辺知識
直流送電（HVDC）は交流送電にない特長を多く持ちます。(1)線路にリアクタンスによる電圧降下や位相差が生じないため同期安定度の制約を受けず，導体の許容電流いっぱいまで使えて大電力・長距離送電や長距離海底ケーブルに有利。(2)両端を交直変換器で結ぶため，連系する系統の周波数や位相に依存せず，非同期連系や50Hz/60Hzの異周波数連系（日本の周波数変換所FCがその例）ができる。(3)同じ実効値なら絶縁は波高値で決まり，直流は波高値＝実効値なので交流（実効値の倍）より絶縁設計上有利。課題としては，(a)送受電端に高価な交直変換装置が必要で，サイリスタを用いる他励式変換器では多パルス化や交流フィルタによる高調波対策と無効電力供給が必要，(b)直流は電流が零点を通らないためアークが自然消弧せず，大電流を遮断する直流遮断器の実現が技術的に難しい，などがあります。近年は自励式（電圧形）変換器（VSC，IGBT使用）が普及し，無効電力制御や弱系統連系，多端子化が容易になっています。『直流＝波高値が低い・安定度制約なし・遮断が難しい』の3点が頻出です。