第三種電気主任技術者・2011年度・電力

2011年度 電力 問16(b)

変電所に設置された一次電圧66 [kV]、二次電圧22 [kV]、容量50 [MV・A] の三相変圧器に、22 [kV] の無負荷の線路が接続されている。その線路が、変電所から負荷側500 [m] の地点で三相短絡を生じた。
三相変圧器の結線は、一次側と二次側がY-Y結線となっている。
ただし、一次側からみた変圧器の1相当たりの抵抗は 0.018 [Ω\Omega]、リアクタンスは 8.73 [Ω\Omega]、故障が発生した線路の1線当たりのインピーダンスは (0.20+j0.48)(0.20+j0.48) [Ω\Omega/km] とし、変圧器一次電圧側の線路インピーダンス及びその他の値は無視するものとする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

短絡前に、22 [kV] に保たれていた三相変圧器の母線の線間電圧は、三相短絡故障したとき、何 [kV] に低下するか。電圧 [kV] の値として、最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

出典:第三種電気主任技術者 2011年度 電力 問16(b)

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正答:(2)

要点

正解は(2)。母線電圧 短絡時の母線(変圧器二次側端子)電圧は、故障点から変圧器までの線路の電圧降下分、あるいは変圧器内部降下を引いた残りです。ここでは線路インピーダンスによる電圧降下として求めます。

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全て22kV基準に換算して計算します。

母線電圧
短絡時の母線(変圧器二次側端子)電圧は、故障点から変圧器までの線路の電圧降下分、あるいは変圧器内部降下を引いた残りです。
ここでは線路インピーダンスによる電圧降下として求めます。
母線電圧(相電圧) Vbus′=Is×∣Zline∣V_{bus}' = I_s \times |Z_{line}|。
∣Zline∣=0.102+0.242=0.26[Ω]|Z_{line}| = \sqrt{0.10^2 + 0.24^2} = 0.26 [\Omega]。
Vbus′=10463×0.26≈2720 [V]V_{bus}' = 10463 \times 0.26 \approx 2720 \text{ [V]}。
線間電圧に換算: Vbus=2720×3≈4711 [V]=4.71 [kV]V_{bus} = 2720 \times \sqrt{3} \approx 4711 \text{ [V]} = 4.71 \text{ [kV]}。
よって(2)。

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