令和7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12
電力
百分率インピーダンスに関する問題
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定格容量20 MV・A,一次側定格電圧77 kV,二次側定格電圧6.6 kV,百分率インピーダンス10.6 %(基準容量20 MV・A)の三相変圧器がある。三相変圧器の一次側は77 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。三相変圧器の一次側から見た電源の百分率インピーダンスは,1.1 %(基準容量20 MV・A)である。抵抗分及びその他の定数は無視する。三相変圧器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,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
- 1260.0
- 26.0
- 320.0
- 42.6
- 51.5
答えと解説
✓ これが正解320.0
解説
短絡電流は約15.0 kAなので、これを上回る20.0 kAを選びます。
遮断器の定格遮断電流は、その遮断器を設置する点で起こりうる最大の短絡電流(三相短絡電流)より大きくなければなりません。ここでは、百分率インピーダンス法で二次側の三相短絡電流を求め、それを上回る値を選びます。
百分率インピーダンス(%Z)は、基準容量をそろえれば直列にそのまま足せます。電源と変圧器はどちらも基準容量20 MV・Aで与えられているので、二次側の短絡点から見た合計は10.6+1.1=11.7 %です。二次側6.6 kVでの基準電流は、In=20×10⁶÷(√3×6.6×10³)≒1 750 Aです。三相短絡電流は、Is=In×100÷%Z=1 750×100÷11.7≒14 950 A、すなわち約15.0 kAです。
別の方法でも確かめます。短絡容量はPs=20×100÷11.7≒170.9 MV・Aで、Is=170.9×10⁶÷(√3×6.6×10³)≒14.95 kAとなり、同じ値になります。
定格遮断電流は約15.0 kAを下回ってはならないので、示された値のうちこれを上回る最小の20.0 kAが正解です。%Zは基準容量をそろえて足し、短絡電流は基準電流を%Zで割る、と二つの手順で覚えておくと計算が速くなります。
ほかの選択肢の解説
- 1260.0:260.0 kAは短絡電流約15.0 kAを上回るので遮断はできますが、約15.0 kAを上回る値のうち最も近いのは20.0 kAで、260.0 kAは桁が一つ違うほど離れています。
- 26.0:6.0 kAは二次側の三相短絡電流約15.0 kAより小さく、この値を定格遮断電流とする遮断器では短絡電流を遮断しきれません。
- 42.6:2.6 kAは短絡電流約15.0 kAを大きく下回るので、定格遮断電流として足りません。電源と変圧器の%Zを足して6.6 kV側で計算すると約15.0 kAになります。
- 51.5:1.5 kAは短絡電流約15.0 kAに遠く及ばず、定格遮断電流として足りません。遮断器は二次側に置くので基準電流は6.6 kVで求めます(77 kVで求めると約1.28 kA)。
出典:令和7年度下期第三種電気主任技術者試験 電力 問12(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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