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送電方式とは? 発電所から家庭まで電気を届ける仕組み
発電所で作られた電気は、さまざまな方法で私たちの家庭や工場に届けられます。この電気を運ぶ方法を「送電方式」と呼びます。
電気が届くまでの流れ
- 発電所:11〜20kVで発電
- 昇圧変電所:500kV/275kV/154kVに昇圧(電圧を上げる)
- 送電線:高電圧で長距離を送電(損失を減らすため)
- 変電所:66kV → 22kV → 6.6kVと段階的に降圧
- 柱上変圧器:100V/200Vに変換
- 家庭・工場:電気を使用
なぜ高電圧にするの?
電圧を上げると電流が小さくなり、送電線での電力損失(P=I²R)が減るからです!
送電方式の3つの種類
電験三種では、次の3つの送電方式を理解することが重要です。
| 送電方式 |
特徴 |
主な用途 |
| 架空送電 |
鉄塔に電線を吊るす(最も一般的) |
一般的な送電(約95%) |
| 地中送電 |
地下にケーブルを埋設 |
都市部・景観重視地域 |
| 直流送電(HVDC) |
交流を直流に変換して送電 |
超長距離・海底ケーブル・周波数変換 |
電験三種で最重要!
架空送電が最も出題頻度が高い(構造、離隔距離、雷害対策など)ですが、地中送電・直流送電との比較問題も頻出です!
次の図で、送電方式の全体像を視覚的に確認しましょう!
発電所から家庭までの送電方式と電圧の流れ
架空送電:最も一般的な送電方式
架空送電は、鉄塔に電線を吊るして送電する方式で、日本の送電線の約95%を占めています。
架空送電の構造
- 鉄塔:電線を支える構造物
- がいし:電線と鉄塔を絶縁する
- 電線(導体):電気を運ぶ線(アルミ導線やACSRなど)
- 架線金具:電線を固定する金具
- 架空地線:雷から電線を守る保護線
架空送電のメリット
- ○ 建設コストが安い:地中送電の1/10〜1/20
- ○ 保守点検が容易:目視で確認できる
- ○ 故障箇所の発見が早い:パトロールですぐ発見
- ○ 通風による冷却効果:自然に冷やされる
- ○ 増設・改修が容易:工事がしやすい
架空送電のデメリット
- × 景観を損なう:鉄塔が目立つ
- × 雷・風雨の影響を受けやすい:落雷事故、台風被害
- × 樹木との離隔が必要:定期的な伐採が必要
- × 塩害・着雪の影響:海岸部・雪国で劣化
- × 用地取得が必要:鉄塔建設用の土地
電験三種頻出ポイント!
・電線のたるみ計算(D = WL²/8T)
・離隔距離(電線と地面、建物との最小距離)
・雷害対策(架空地線、アークホーン、避雷器)
・風圧荷重の計算
地中送電との違い
架空送電と地中送電は、コスト・保守性・景観の点で大きく異なります。詳しい比較を次の図で確認しましょう!
架空送電と地中送電のメリット・デメリット
地中送電:都市部で使われる送電方式
地中送電は、地下にケーブルを埋設して送電する方式で、都市部や景観が重視される地域で採用されます。
地中送電の構造
- 導体:電気を運ぶ芯線(銅またはアルミ)
- 絶縁層:導体を絶縁(CVケーブルなど)
- シース(外装):ケーブルを保護
- 防食層:腐食を防ぐ
- 管路:ケーブルを収める管(直埋式もある)
地中送電のメリット
- ○ 景観への影響なし:地下なので目立たない
- ○ 風雨・雷の影響を受けない:気象災害に強い
- ○ 都市部で省スペース:土地を有効活用
- ○ 電磁誘導障害が少ない:シールド効果
- ○ 塩害・着雪の影響なし:地中なので安心
地中送電のデメリット
- × 建設コストが非常に高い:架空送電の10〜20倍!
- × 故障時の復旧に時間がかかる:掘り起こしが必要
- × 放熱が困難:地中なので熱がこもる
- × 保守点検が困難:目視確認できない
- × 許容電流が小さい:冷却効果が悪い
コスト比較(重要!)
| 項目 |
架空送電 |
地中送電 |
| 建設コスト |
1(基準) |
10〜20倍 |
| 保守性 |
容易◎ |
困難× |
| 故障復旧 |
早い◎ |
遅い× |
| 景観 |
影響大× |
影響なし◎ |
電験三種頻出!
「都市部で地中送電を採用する理由は?」
→ 答え:景観への影響がなく、省スペース。ただしコストは高い。
架空送電と地中送電の詳細比較を、上の図で確認しました。次は、特殊な送電方式である「直流送電」を見ていきましょう!
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送電方式の選択基準:どの方式を選ぶ?
実際の送電線建設では、距離・場所・コストを考慮して最適な送電方式を選びます。
選択フローチャート
ステップ1:距離をチェック
・超長距離(500km以上)または海底ケーブル → HVDC直流送電
・それ以外 → ステップ2へ
ステップ2:設置場所をチェック
・都市部・景観重視地域 → 地中送電
・郊外・一般地域 → 架空送電
3方式の徹底比較表(電験三種必修!)
| 比較項目 |
架空送電 |
地中送電 |
直流送電(HVDC) |
| 建設コスト |
安い(1) |
高い(10-20倍) |
中程度+変換設備 |
| 保守性 |
容易◎ |
困難× |
変換設備が複雑 |
| 故障復旧 |
早い◎ |
遅い× |
中程度 |
| 電力損失 |
中程度 |
やや大(放熱困難) |
小さい◎ |
| 適用距離 |
〜数百km |
〜50km以下 |
超長距離◎ |
| 景観影響 |
大× |
なし◎ |
変換所のみ |
| 外的影響 |
雷・風雨・塩害 |
ほぼなし◎ |
少ない |
| 主な用途 |
一般送電(約95%) |
都市部・地下 |
海底・超長距離・周波数変換 |
電験三種出題頻度
- 架空送電:最頻出!(構造、離隔距離、雷害対策、計算問題)
- 地中送電:コスト比較、特徴の穴埋め問題
- 直流送電:用途、メリット・デメリット
送電方式の選択基準と比較表を、次の図でまとめて確認しましょう!
送電方式の選び方:距離と設置場所で決める
まとめ:送電方式の全体像を完全マスター!
この記事のポイント
- 架空送電:最も一般的(約95%)、低コスト、保守容易
- 地中送電:都市部で使用、景観良好だがコスト高(10-20倍)
- 直流送電(HVDC):超長距離・海底ケーブル・周波数変換に使用
- コスト順:架空 < 直流 < 地中
- 保守性順:架空 > 直流 > 地中
- 長距離適性:直流 > 架空 > 地中
電験三種で覚えるべき数値
- ○ 地中送電のコスト:架空の10〜20倍
- ○ 直流送電のブレークイーブン距離:約50km
- ○ 架空送電の占有率:約95%
- ○ 送電電圧:500kV(超高圧)、275kV、154kV、66kV...
過去問で頻出のパターン
- 「都市部で地中送電を採用する理由は?」
- 「直流送電が長距離に有利な理由を3つ述べよ」
- 「架空送電と地中送電のコスト比は?」
- 「北海道本州間連系に直流送電を使う理由は?」
- 「架空送電線のたるみ計算(D = WL²/8T)」
合格への学習ポイント
- 架空送電を最優先:構造、計算問題、雷害対策を重点的に
- 3方式の比較表を暗記:コスト、保守性、適用場所
- 直流送電の用途を覚える:海底・長距離・周波数変換
- 過去問10年分を解いて出題パターンを把握
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電験三種・QC検定1級 / メーカーでパワエレ設計・品質保証 実務10年
メーカーで電気設計と品質保証に携わってきた経験をもとに執筆しています。むずかしい専門用語をできるだけ使わず、はじめて学ぶ人がつまずかないように、図とたとえで説明することを大切にしています。
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