電力ケーブルの損失の種類は？

導体の抵抗損、絶縁体の誘電体損、金属シースのシース損の3つです。いちばん大きいのは抵抗損です。

誘電体損の式は？

三相ケーブル3線で Wd＝ωCV²tanδ です。Cは1線あたりの静電容量、Vは線間電圧、tanδは誘電正接です。

三相3線で Qc＝ωCV²＝2πfCV² です。Cは1線あたりの静電容量、Vは線間電圧を使います。

シース回路損はクロスボンド接地方式で、渦電流損は薄いシースや導電率の低いシースで減らします。

電圧と同相の電流が増えるので、誘電体損は大きくなります。tanδの測定が劣化の診断に使われます。

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電力ケーブルの損失は、導体の抵抗損、絶縁体の誘電体損、金属シースのシース損の3つで、いちばん大きいのは抵抗損です。三相3線の誘電体損 ωCV²tanδ と充電容量 ωCV² の導き方は導き方の節、数字は例題で確かめられます。

地中に埋める電力ケーブルは、中心の導体（銅やアルミの電線）を絶縁体で包み、その外側を金属シース（遮へい層）で覆ったつくりです。損失は、この3つの層それぞれで生じます。

損失	どこで生じるか	原因	減らし方
抵抗損	導体	電流が導体の抵抗を流れて熱になる（I²R）。交流では表皮効果・近接効果で電流が偏り、抵抗が直流より大きくなる	導体を太くする、分割導体・素線絶縁導体を使う、ケーブルの間隔を広げる
誘電体損	絶縁体	交流電圧をかけると、絶縁体に電圧と同じ位相の小さな電流が流れて熱になる	誘電率と誘電正接（tanδ）の小さい絶縁体を使う
シース損	金属シース	導体の電流がつくる磁界で、シースに電流が誘導される。長手方向に流れるシース回路損と、シースの中をうず巻く渦電流損がある	シース回路損はクロスボンド接地方式、渦電流損は薄いシース・導電率の低いシース

ケーブルの導体と金属シースの間は、絶縁体をはさんだコンデンサと同じです。交流電圧をかけると、コンデンサを充電する電流（充電電流）が流れます。

実際の絶縁体には、電圧と同じ位相のわずかな電流 I_R も流れます。この電流と充電電流の比が誘電正接 tanδ（タンデルタ）です。I_R＝I_C×tanδ なので、3相分の誘電体損は充電容量に tanδ を掛けた値になります。

線間電圧22kV・60Hz・こう長3kmの三相ケーブルで、1線あたりの静電容量が0.3μF/km、tanδが0.05％とします（数値は計算用の仮の値です。実際の値はケーブルの仕様書で確かめてください）。

電力ケーブルの損失は、正誤問題と計算問題の両方で繰り返し出題されています。

年度・問題	形式	ポイント
令和8年度上期問10	誤りを選ぶ	誤りは「導電率の高い金属シースで渦電流損を減らす」。正しくは導電率の低いシース
平成29年度問10	誤りを選ぶ	誤りは「導電率の高いシース材は渦電流損の低減に効果」。最も大きい損失は抵抗損
平成25年度問10	誤りを選ぶ	誤りは「誘電体損は90°進んだ電流成分で生じる」。正しくは電圧と同相の成分
平成27年度問10	計算	66kV・50Hz・5km・0.43μF/km・tanδ0.03％ → 誘電体損約883W
平成24年度問11	計算	6.6kV・50Hz・1.5km・0.35μF/km → 充電容量約7.2kV·A
令和6年度下期問10	計算	6.6kV・60Hz・2km・0.5μF/km → 充電容量約16.4kV·A

よくある間違い	正しい考え方
誘電体損は充電電流で生じる	電圧と同相の小さな電流で生じる。充電電流（90°進み）は熱にならない
導電率の高いシースで渦電流損が減る	導電率の高いシースほど渦電流が流れやすく、損失は増える
充電容量に相電圧を使ってωCV²とする	ωCV²のVは線間電圧。相電圧で計算するなら3倍する
静電容量を3線分にしてから3倍する	Cは1線あたり。ωCV²の式の中で3線分になっている
tanδを％のまま掛ける	0.03％は0.0003に直す