第三種電気主任技術者・2024年度 上期・電力

2024年度 上期 電力 問16(a)

定格容量80MV・A、一次側定格電圧33kV、二次側定格電圧11kV、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33kV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80MV・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。

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。

出典:第三種電気主任技術者 2024年度 上期 電力 問16(a)

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正答:(5)

要点

正解は(5)。変圧器と上位系統の %Z を合算して短絡電流を求め、計算値を上回る標準遮断電流を選びます。ベース容量をそろえて短絡電流を出す基本問題です。

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正解は(5)です。
%Z の合成から二次側短絡電流を出し、必要な遮断器定格を決める問題です。

基準容量 Pn=80 MVAP_n = 80\, \mathrm{MVA}。
変圧器二次側(11kV)での三相短絡電流を求める。
全インピーダンス %Z=%ZSource+%ZTr=1.5+18.3=19.8%\%Z = \%Z_{Source} + \%Z_{Tr} = 1.5 + 18.3 = 19.8\%(80MVAベース)。
定格電流 InI_n は、
In=Pn3V2n=80×1033×11≈8000019.05≈4199 A I_n = \dfrac{P_n}{\sqrt{3} V_{2n}} = \dfrac{80 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 11} \approx \dfrac{80000}{19.05} \approx 4199\, \mathrm{A}
短絡電流 IsI_s は、
Is=In×100%Z=4199×10019.8≈21207 A≈21.2 kA I_s = I_n \times \dfrac{100}{\%Z} = 4199 \times \dfrac{100}{19.8} \approx 21207\, \mathrm{A} \approx 21.2\, \mathrm{kA}
遮断器の定格遮断電流は、計算値以上の直近上位の標準値を選ぶ必要があるため、21.2kAより大きい 25 kA を選定する。
以上より、選択肢(5)が正解です。

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