橋平礼の電験三種合格講座

電験三種は難関資格の一つです。過去問などを解きながら合格を目指しましょう。

平成30年(2018年) 電験三種 法規 問13

問13は変圧器の効率に関する問題です。

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 問13

 

 ある需要家では,図1に示すように定格容量300kV・A,定格電圧における鉄損430W及び全負荷銅損2800Wの変圧器を介して配電線路から定格電圧で受電し,需要家負荷に電力を供給している。この需要家には出力150kWの太陽電池発電所が設置されており,図1に示す位置で連系されている。

 ある日の需要家負荷の日負荷曲線が図2であり,太陽電池発電所の発電出力曲線が図3であるとするとき,次の(a)及び(b)の問に答えよ。

 ただし,需要家の負荷力率は100%とし,太陽電池発電所の運転力率も100%とする。なお,鉄損,銅損以外の変圧器の損失及び需要家構内の線路損失は無視するものとする。

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(a)変圧器の1日の損失電力量の値[kW・h]として,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

(1)10.3 (2)11.8 (3)13.2 (4)16.3 (5)24.4


(b)変圧器の全日効率の値[%]として,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

(1)97.5 (2)97.8 (3)98.7 (4)99.0 (5)99.4
  


解答 (a) : (2) ,(b) : (3)

(a)
鉄損は無負荷損で、出力によらず一定なので$430 \times 24=10320 W \cdot h=10.32 kW \cdot h$
銅損は出力の2乗に比例するので,太陽光発電の値を引くと、図の赤い線が変圧器から供給した電力になるので

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20kWが12時間
40kWが6時間
60kWが2時間
80kWが4時間なので
負荷損(銅損)は次のように計算できます。

20kWが12時間
$\left( \dfrac{20}{300} \right)^2 \times 2800 \times 12=149.3W \cdot h$

40kWが6時間
$\left( \dfrac{40}{300} \right)^2 \times 2800 \times 6=298.7W \cdot h$

60kWが2時間
$\left( \dfrac{60}{300} \right)^2 \times 2800 \times 2=224W \cdot h$

80kWが4時間
$\left( \dfrac{80}{300} \right)^2 \times 2800 \times 4=796.4W \cdot h$

よって、負荷損は
$149.3+298.7+224+796.4=1468.4W \cdot h=1.47 kW \cdot h$

変圧器の1日の損失電力量は、無負荷損と負荷損を加えたものなので、
$10.32+1.47=11.79 ≒11.8 kW \cdot h$

(b)
変圧器の1日の出力は
20kWが12時間
40kWが6時間
60kWが2時間
80kWが4時間なので
$20 \times 12+40 \times 6+60 \times 2+80 \times 4=920 kW\cdot h$

変圧器の全日効率は
1日の出力電力量$P_D$,1日の損失電力量$P_L$とすると、
$\dfrac{P_D}{P_D+P_L}=\dfrac{920}{920+11.8} \times 100=98.7%$

 

平成30年(2018年) 電験三種 法規 問12

問12は電圧降下に関する問題です。

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 問12

 

 図のように電源側S点から負荷点Aを経由して負荷点Bに至る線路長L[km]の三相3線式配電線路があり,A点,B点で図に示す負荷電流が流れているとする。S点の線間電圧を6600V,配電線路の1線当たりの抵抗を$0.32\Omega/km$,リアクタンスを$0.2\Omega/km$とするとき,次の(a)及び(b)の問に答えよ。

 ただし,計算においてはS点,A点及びB点における電圧の位相差が十分小さいとの仮定に基づき適切な近似式を用いるものとする。



(a)A-B間の線間電圧降下をS点線間電圧の1%としたい。このときのA-B間の線路長の値[km]として,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

(1)0.39   (2)0.67   (3)0.75   (4)1.17   (5)1.30


(b)A-B間の線間電圧降下をS点線間電圧の1%とし,B点線間電圧をS点線間電圧の96%としたときの線路長Lの値[km]として,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

(1)2.19   (2)2.44   (3)2.67   (4)3.79   (5)4.22

  


解答 (a) : (2) ,(b) : (1)

(a)
S点線間電圧6600Vの1%は66Vとなる。AB間の距離を$L_{AB}$とすると、
電圧の位相差が十分小さいので、次式のようにおくことができる。

$66=\sqrt{3} \times 150(L_{AB} \times 0.32 \times 0.85+L_{AB} \times 0.2 \times \sqrt{1-0.85^2})$
$0.254=L_{AB}(0.272+0.1054)$
$L_{AB}=0.673 km$

(b)
AB間の線間電圧降下はS点線間電圧の1%、
B点線間電圧をS点線間電圧の96%なので、
SA間の電圧降下は3%となる。

SA間の電圧降下は力率が同じなので200A、0.85遅れ,SA間の距離を$L_{SA}$とすると、
$198=\sqrt{3} \times 200(L_{SA} \times 0.32 \times 0.85+L_{SA} \times 0.2 \times \sqrt{1-0.85^2})$
$0.572=L_{SA}(0.272+0.1054)$
$L_{SA}=1.52 km$
よって、
$1.52+0.673=2.189km$

 

平成30年(2018年) 電験三種 法規 問11

問11は電線に対する風圧荷重に関する問題です。

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 問11

  人家が多く連なっている場所以外の場所であって,氷雪の多い地方のうち,海岸その他の低温季に最大風圧を生じる地方に設置されている公称断面積$60mm^2$,仕上り外径$15mm$の6600V屋外用ポリエチレン絶縁電線(6600V OE)を使用した高圧架空電線路がある。この電線路の電線の風圧荷重について「電気設備技術基準の解釈」に基づき,次の(a)及び(b)の問に答えよ。

ただし,電線に対する甲種風圧荷重は980Pa,乙種風圧荷重の計算で用いる氷雪の厚さは6mmとする。

(a)低温季において電線1条,長さ1m当たりに加わる風圧荷重の値[N]として,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

(1)10.3   (2)13.2   (3)14.7   (4)20.6   (5)26.5


(b)低温季に適用される風圧荷重が乙種風圧荷重となる電線の仕上り外径の値[mm]として,最も大きいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

(1)10   (2)12   (3)15   (4)18   (5)21

 

 


 解答 (a) : (3) ,(b) : (2)

 

(a)
甲種風圧荷重は
仕上り外径(直径)15mm、甲種風圧荷重980Paより、
$0.015 \times 980=14.7 N$

乙種風圧荷重
仕上り外径(直径)15mm,氷雪の厚さは6mmより、垂直投影面積は
$(15+6 \times 2) \times 10^{-3} \times 1=0.027 m^2$

乙種風圧荷重は甲種風圧荷重980Paの半分なので490Pa
よって、電線1条,長さ1m当たりに加わる風圧荷重の値は
$0.027 \times 490=13.23 N$

低温期は甲種風圧荷重と乙種風圧荷重のいずれか大きいものなので、
$14.7N$


(b)


外径を$L mm$とすると、
低温季に適用される風圧荷重は$L \times 10^{-3} \times 980=0.98L$
乙種風圧荷重のときの風圧加重は$(L+6 \times 2) \times 10^{-3} \times 490=0.49L+5.88$
これが等しくなるので、$0.98L=0.49L+5.88$
$L=12 mm$

 

 

 

平成30年(2018年) 電験三種 法規 問10

問10は電力の需給に関する問題です。

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 問10

 

 次の文章は,電力の需給に関する記述である。

 電力システムにおいて,需要と供給の間に不均衡が生じると,周波数が変動する。これを防止するため,需要と供給の均衡を常に確保する必要がある。

 従来は,電力需要にあわせて電力供給を調整してきた。

 しかし,近年, [ (ア) ]状況に応じ,スマートに [ (イ) ]パターンを変化させること,いわゆるディマンドリスポンス(「デマンドレスポンス」ともいう。以下同じ。)の重要性が強く認識されるようになっている。 この取組の一つとして,電気事業者(小売電気事業者及び系統運用者をいう。以下同じ。)やアグリゲーター(複数の[ (ウ) ] を束ねて,ディマンドリスポンスによる[ (エ) ]削減量を電気事業者と取引する事業者)と[ (ウ) ] の間の契約に基づき,電力の[ (エ) ]削減の量や容量を取引する取組(要請による[ (エ) ] の削減量に応じて、[ (ウ) ]がアグリゲーターを介し電気事業者から報酬を得る。),いわゆるネガワット取引の活用が進められている。

 上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

  (ア) (イ) (ウ) (エ)
(1) 電力需要 発電 需要家 需要
(2) 電力供給 発電 発電事業者 供給
(3) 電力供給 消費 需要家 需要
(4) 電力需要 消費 発電事業者 需要
(5) 電力供給 発電 需要家 供給

 

 


 解答 (3)

 

 電力システムにおいて,需要と供給の間に不均衡が生じると,周波数が変動する。これを防止するため,需要と供給の均衡を常に確保する必要がある。

 従来は,電力需要にあわせて電力供給を調整してきた。

 しかし,近年, [ (ア)電力供給 ]状況に応じ,スマートに [ (イ)消費 ]パターンを変化させること,いわゆるディマンドリスポンス(「デマンドレスポンス」ともいう。以下同じ。)の重要性が強く認識されるようになっている。 この取組の一つとして,電気事業者(小売電気事業者及び系統運用者をいう。以下同じ。)やアグリゲーター(複数の[ (ウ)需要家 ] を束ねて,ディマンドリスポンスによる[ (エ)需要 ]削減量を電気事業者と取引する事業者)と[ (ウ)需要家 ] の間の契約に基づき,電力の[ (エ)需要 ]削減の量や容量を取引する取組(要請による[ (エ)需要 ] の削減量に応じて、[ (ウ)需要家 ]がアグリゲーターを介し電気事業者から報酬を得る。),いわゆるネガワット取引の活用が進められている。

 

 

平成30年(2018年) 電験三種 法規 問9

問9は電気設備技術基準に関する問題です。

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 問9

 

 次の文章は,「電気設備技術基準の解釈」における分散型電源の高圧連系時の系統連系用保護装置に関する記述の一部である。

 高圧の電力系統に分散型電源を連系する場合は,次のa~cにより,異常時に分散型電源を自動的に解列するための装置を設置すること。

a 次に掲げる異常を保護リレー等により検出し,分散型電源を自動的に解列すること。
 (a)分散型電源の異常又は故障
 (b)連系している電力系統の短絡事故又は地絡事故
 (c)分散型電源の[ (ア) ]

b 一般送配電事業者が運用する電力系統において[ (イ) ] が行われる場合は,当該[ (イ) ] 時に,分散型電源が当該電力系統から解列されていること。

c 分散型電源の解列は,次によること。
 (a)次のいずれかで解列すること。
  ①受電用遮断器
  ②分散型電源の出力端に設置する遮断器又はこれと同等の機能を有する装置
  ③分散型電源の[ (ウ) ] 用遮断器
  ④母線連絡用遮断器
 (b)複数の相に保護リレーを設置する場合は,いずれかの相で異常を検出した場合に解列すること。

 上記の記述中の空白箇所(ア),(イ)及び(ウ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

  (ア) (イ) (ウ)
(1) 単独運転 系統切り替え 連絡
(2) 過出力 再閉路 保護
(3) 単独運転 系統切り替え 保護
(4) 過出力 系統切り替え 連絡
(5) 単独運転 再閉路 連絡

 


 解答 (5)

 

電気設備技術基準の解釈
【低圧連系時の系統連系用保護装置】(省令第14条、第15条、第20条、第44条第1項)
第227条より、

 高圧の電力系統に分散型電源を連系する場合は,次のa~cにより,異常時に分散型電源を自動的に解列するための装置を設置すること。

a 次に掲げる異常を保護リレー等により検出し,分散型電源を自動的に解列すること。
 (a)分散型電源の異常又は故障
 (b)連系している電力系統の短絡事故又は地絡事故
 (c)分散型電源の[ (ア)単独運転 ]

b 一般送配電事業者が運用する電力系統において[ (イ)再閉路 ] が行われる場合は,当該[ (イ)再閉路 ] 時に,分散型電源が当該電力系統から解列されていること。

c 分散型電源の解列は,次によること。
 (a)次のいずれかで解列すること。
  ①受電用遮断器
  ②分散型電源の出力端に設置する遮断器又はこれと同等の機能を有する装置
  ③分散型電源の[ (ウ)連絡 ] 用遮断器
  ④母線連絡用遮断器
 (b)複数の相に保護リレーを設置する場合は,いずれかの相で異常を検出した場合に解列すること。

 

 

平成30年(2018年) 電験三種 法規 問8

問8は電気設備技術基準に関する問題です。

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 問8

 

 次の文章は,「電気設備技術基準の解釈」に基づく電動機の過負荷保護装置の施設に関する記述である。

 屋内に施設する電動機には,電動機が焼損するおそれがある過電流を生じた場合に
[ (ア) ]これを阻止し,又はこれを警報する装置を設けること。ただし,
次のいずれかに該当する場合はこの限りでない。

a 電動機を運転中,常時,[ (イ) ] が監視できる位置に施設する場合

b 電動機の構造上又は負荷の性質上,その電動機の巻線に当該電動機を焼損する過電流を生じるおそれがない場合

c 電動機が単相のものであって,その電源側電路に施設する配線用遮断器の定
格電流が[ (ウ) ] A以下の場合

d 電動機の出力が[ (エ) ] kW以下の場合

 上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

  (ア) (イ) (ウ) (エ)
(1) 自動的に 取扱者 20 0.2
(2) 遅滞なく 取扱者 20 2
(3) 自動的に 取扱者 30 0.2
(4) 遅滞なく 電気係員 30 2
(5) 自動的に 電気係員 30 0.2

 

 


 

解答 (1)

電気設備技術基準の解釈
【電動機の過負荷保護装置の施設】(省令第65条)
第153条より、

 屋内に施設する電動機には,電動機が焼損するおそれがある過電流を生じた場合に
[ (ア)自動的に ]これを阻止し,又はこれを警報する装置を設けること。ただし,
次のいずれかに該当する場合はこの限りでない。

a 電動機を運転中,常時,[ (イ)取扱者 ] が監視できる位置に施設する場合

b 電動機の構造上又は負荷の性質上,その電動機の巻線に当該電動機を焼損する過電流を生じるおそれがない場合

c 電動機が単相のものであって,その電源側電路に施設する配線用遮断器の定
格電流が[ (ウ)20 ] A以下の場合

d 電動機の出力が[ (エ)0.2 ] kW以下の場合

 

 

 

 

平成30年(2018年) 電験三種 法規 問7

問7は電気設備技術基準に関する問題です。

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 問7

 

 次の文章は,「電気設備技術基準の解釈」における架空電線路の支持物の昇塔防止に関する記述である。

架空電線路の支持物に取扱者が昇降に使用する足場金具等を施設する場合は,地表上[ (ア) ] m以上に施設すること。ただし,次のいずれかに該当する場合はこの限りでない。

a 足場金具等が[ (イ) ] できる構造である場合

b 支持物に昇塔防止のための装置を施設する場合

c 支持物の周囲に取扱者以外の者が立ち入らないように,さく,へい等を施設する場合

d 支持物を山地等であって人が[ (ウ) ]立ち入るおそれがない場所に施設する場合

 上記の記述中の空白箇所(ア),(イ)及び(ウ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

  (ア) (イ) (ウ)
(1) 2.0 内部に格納 頻繁に
(2) 2.0 取り外し 頻繁に
(3) 1.8 内部に格納 容易に
(4) 1.8 取り外し 頻繁に
(5) 1.8 内部に格納 容易に

 


 

解答 (5)

電気設備技術基準の解釈
【架空電線路の支持物の昇塔防止】
(省令第24条)第53条より、

架空電線路の支持物に取扱者が昇降に使用する足場金具等を施設する場合は,地表上[ (ア)1.8 ] m以上に施設すること。ただし,次のいずれかに該当する場合はこの限りでない。

a 足場金具等が[ (イ)内部に格納 ] できる構造である場合

b 支持物に昇塔防止のための装置を施設する場合

c 支持物の周囲に取扱者以外の者が立ち入らないように,さく,へい等を施設する場合

d 支持物を山地等であって人が[ (ウ)容易に ]立ち入るおそれがない場所に施設する場合