令和6年度上期第三種電気主任技術者試験 電力（電気技術者試験センター）問16(a)
電力
遮断器の定格遮断電流の値[kA]
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定格容量80 MV･A，一次側定格電圧33 kV，二次側定格電圧11 kV，百分率インピーダンス18.3 ％(定格容量ベース)の三相変圧器TA がある。三相変圧器TA の一次側は33 kV の電源に接続され，二次側は負荷のみが接続されている。電源の百分率内部インピーダンスは，1.5 ％(系統基準容量ベース)とする。ただし，系統基準容量は80 MV･A である。なお，抵抗分及びその他の定数は無視する。次の(a)及び(b)の問に答えよ。
(a) 将来の負荷変動等は考えないものとすると，変圧器TA の二次側に設置する遮断器の定格遮断電流の値[kA]として，最も適切なものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 15
- 28
- 312.5
- 420
- 525
答えと解説
✓ これが正解525
解説
二次側の短絡電流は約21.2 kAなので、これを上回る25 kAを選びます。
遮断器の定格遮断電流は、設置する場所で起こりうる最大の短絡電流を確実に遮断できる値を選びます。変圧器の二次側の三相短絡電流は、百分率インピーダンス法で I_s＝I_n×100／%Z として求めます。I_n はその点の電圧での基準容量に対する電流（基準電流）です。
電源と変圧器TAの百分率インピーダンスは、どちらも基準容量80 MV･Aで与えられているので、そのまま足して %Z＝1.5＋18.3＝19.8 ％ です。二次側（11 kV）の基準電流は I_n＝80×10⁶÷(√3×11×10³)≒4 199 A です。短絡電流は I_s＝4 199×100÷19.8≒21 210 A、すなわち約21.2 kA です。
検算として短絡容量から求めると、P_s＝80×100÷19.8≒404 MV･A、I_s＝404×10⁶÷(√3×11×10³)≒21.2 kA で、同じ値に着きます。
定格遮断電流は短絡電流以上でなければ遮断できないので、選択肢のうち21.2 kA を上回る最も小さい25 kA が最も適切です。
短絡電流は %Z の合計で基準電流を割って100倍し、遮断器はその値を下回らない定格を選ぶ、という二つの手順を押さえると迷いません。
ほかの選択肢の解説
- 15：5 kAは、二次側の三相短絡電流約21.2 kAの4分の1にも届きません。この定格では短絡時の電流を遮断できず、遮断器が損傷するおそれがあるので、適切ではありません。
- 28：8 kAは、一次側33 kVの基準電流約1 400 Aから求めた短絡電流約7.07 kAを上回る最小の値です。遮断器を置くのは11 kVの二次側なので、二次側の基準電流で求めた約21.2 kAで選ぶ必要があります。
- 312.5：12.5 kAは二次側の短絡電流約21.2 kAより小さく、短絡が起きたときに電流を遮断しきれません。定格遮断電流は短絡電流以上の値を選ぶ必要があるので、この定格では不足します。
- 420：20 kAは選択肢の中で短絡電流約21.2 kAに最も近い値ですが、わずかに下回っています。定格遮断電流が短絡電流より小さいと遮断できないので、上回る25 kAを選ぶ必要があります。
出典：令和6年度上期第三種電気主任技術者試験 電力 問16(a)（電気技術者試験センター）。1問ずつ解ける形に加工しています（B問題の共通の文と図を小問ごとに複写・図と式を問題冊子から切り出して画像で掲載・1行で書ける式を字に書き直し）。解説は当サイト独自のもので、電気技術者試験センターとは関係ありません。
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