令和6年度下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17(b)
電力
フェランチ現象に関する問題
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送電線のフェランチ現象に関する問である。三相3 線式1 回線送電線の一相が図のπ形等価回路で表され,送電線路のインピーダンスjX=j200 Ω,アドミタンスjB=j0.800 mS とし,送電端の線間電圧が66.0 kV であり,受電端が無負荷のとき,次の(a)及び(b)の問に答えよ。
(b) 1 線当たりの送電端電流の値[A]として,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
- 115.2
- 216.6
- 328.7
- 431.8
- 555.1
答えと解説
✓ これが正解431.8
解説
両端のB/2に流れる充電電流の和で、送電端電流は約31.8 Aです。
無負荷の送電線でも、π形等価回路の両端にある静電容量(アドミタンスjB/2)には充電電流が流れます。送電端から流れ込む電流は、この二つの充電電流の和です。
(a)で求めたとおり、受電端の線間電圧は66.0÷(1-200×0.800×10⁻³/2)≒71.74 kVです。相電圧に直すと、送電端はEs=66.0÷√3≒38.11 kV、受電端はEr=71.74÷√3≒41.42 kVです。
受電端側のjB/2に流れる電流は、(B/2)Er=0.400×10⁻³×41 420≒16.57 Aで、この電流はリアクタンスを通って送電端から供給されます。送電端側のjB/2には、(B/2)Es=0.400×10⁻³×38 110≒15.24 Aが流れます。無負荷のときEsとErは同じ向き(同位相)なので、二つの電流も同じ90°進みの向きになり、そのまま足せます。送電端電流は16.57+15.24≒31.81 A、すなわち約31.8 Aです。
検算として、(B/2)(Es+Er)=0.400×10⁻³×(38 110+41 420)=0.400×10⁻³×79 530≒31.8 Aと、まとめて計算しても同じです。
1線当たりの充電電流は相電圧で計算し、π形では両端の分を足し合わせる、と覚えると取り違えません。
ほかの選択肢の解説
- 115.2:15.2 Aは、66.0 kVの相電圧38.11 kVに0.400 mSを掛けた、送電端に近いほうのコンデンサの電流だけです。無負荷でも受電端寄りのコンデンサが電流をとり、それもリアクタンス経由で送電端から流れ込みます。
- 216.6:16.6 Aは、受電端側のjB/2に流れる充電電流0.400×10⁻³×41 420≒16.57 Aだけの値です。送電端側の静電容量にも電流が流れ、送電端の電流にはその分も含まれるので、二つを足し合わせます。
- 328.7:28.7 Aは、受電端側の充電電流を相電圧ではなく線間電圧71.74 kVで0.400×10⁻³×71 740≒28.70 Aと求めた値です。送電端側の電流も抜けており、1線当たりの電流は相電圧で計算します。
- 555.1:55.1 Aは、両端の充電電流を線間電圧で0.400×10⁻³×(66 000+71 740)≒55.10 Aと計算した値です。π形等価回路の一相分には相電圧がかかるので、線間電圧を使うと√3倍だけ大きくなります。
出典:令和6年度下期第三種電気主任技術者試験 電力 問17(b)(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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