第三種電気主任技術者・2020年度・電力

2020年度 電力 問8

定格容量 20MV⋅A20 \mathrm{MV \cdot A}、一次側定格電圧 77kV77 \mathrm{kV}、二次側定格電圧 6.6kV6.6 \mathrm{kV}、百分率インピーダンス 10.6%10.6 \% (基準容量 20MV⋅A20 \mathrm{MV \cdot A})の三相変圧器がある。三相変圧器の一次側は 77kV77 \mathrm{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%1.1 \% (基準容量 20MV⋅A20 \mathrm{MV \cdot 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][\mathrm{kA}] 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 2020年度 電力 問8

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正答:(4)

要点

正解は(4)。基準容量20MVAで電源側1.1%と変圧器側10.6%を足し、合計百分率インピーダンスを11.7%とします。定格電流約1750Aから短絡電流は約15.0kAとなり、20.0kA級を選びます。

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基準容量 Pn=20MV⋅AP_n = 20 \mathrm{MV \cdot A} におけるトータルの百分率インピーダンス %Z\%Z は、電源側と変圧器側の和になります。
%Z=1.1+10.6=11.7 % \%Z = 1.1 + 10.6 = 11.7 \, \%
二次側の定格電圧 V2n=6.6kVV_{2n} = 6.6 \mathrm{kV} における定格電流 I2nI_{2n} は、
I2n=Pn3V2n=20×1033×6.6≈1750 A I_{2n} = \dfrac{P_n}{\sqrt{3} V_{2n}} = \dfrac{20 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 6.6} \approx 1750 \, \mathrm{A}
二次側の三相短絡電流 IsI_s は、
Is=100%Z×I2n=10011.7×1750≈14957 A≈15.0 kA I_s = \dfrac{100}{\%Z} \times I_{2n} = \dfrac{100}{11.7} \times 1750 \approx 14957 \, \mathrm{A} \approx 15.0 \, \mathrm{kA}
遮断器の定格遮断電流は、短絡電流以上の値を選定する必要があります。選択肢の中で 15.0kA15.0 \mathrm{kA} を遮断でき、かつ直近上位の標準的な定格値として最も近い(適切な)ものは 20.0kA20.0 \mathrm{kA} です。

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