電験三種 平成23年度(2011) 電力 問17(b) 過去問解説

問17(b) 《配電(昇圧器があるときの送電端電圧)》
単相2線式配電線があり,この末端に 300[kW]の需要家がある。 この配電線の途中,図に示す位置に 6 300[V]/6 900[V]の昇圧器を設置して受電端電圧を 6 600[V]に保つとき,次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし,配電線の1線当たりの抵抗は 1[Ω/km],リアクタンスは 1.5[Ω/km]とし,昇圧器のインピーダンスは無視するものとする。 (b) 末端の需要家が遅れ力率0.8の場合,受電端電圧を 6 600[V]に保つとき,送電端の電圧 $V_{\mathrm{s}}$[V]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。
問17(b)の図
  1. (1) 6 491
  2. (2) 6 519
  3. (3) 6 880
  4. (4) 7 016
  5. (5) 7 189
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正解は(4)
使う公式
電圧降下の近似式(単相2線式) $v = I(R\cos\theta + X\sin\theta)$ 昇圧器の電圧と電流 $V_1 = V_2 \times \dfrac{6\,300}{6\,900}$、$I_1 = I_2 \times \dfrac{6\,900}{6\,300}$(電圧を上げると、そのぶん電流は小さくなる)
解説
【考え方】受電端から順に、昇圧器の二次側 → 昇圧器の一次側 → 送電端 と、さかのぼって電圧を出します。 ■1 昇圧器の二次側 解説の図 力率0.8なので、$\sin\theta = \sqrt{1 - 0.8^2} = 0.6$ です。 2 km の往復の抵抗 $1 \times 2 \times 2 = 4\,\Omega$、リアクタンス $1.5 \times 2 \times 2 = 6\,\Omega$ $I_2 = \dfrac{300\,000}{6\,600 \times 0.8} \fallingdotseq 56.82\,\mathrm{A}$ かっこの中を先に計算します。 $4 \times 0.8 + 6 \times 0.6 = 6.8\,\Omega$ $V_2 = 6\,600 + 56.82 \times 6.8 \fallingdotseq 6\,986\,\mathrm{V}$ ■2 昇圧器の一次側 解説の図 昇圧器で電圧を戻して、一次側の電圧と電流を出します。 $V_1 = 6\,986 \times \dfrac{6\,300}{6\,900} \fallingdotseq 6\,379\,\mathrm{V}$ $I_1 = 56.82 \times \dfrac{6\,900}{6\,300} \fallingdotseq 62.23\,\mathrm{A}$ ■3 送電端 3 km の往復の抵抗 $1 \times 3 \times 2 = 6\,\Omega$、リアクタンス $1.5 \times 3 \times 2 = 9\,\Omega$ $6 \times 0.8 + 9 \times 0.6 = 10.2\,\Omega$ $V_{\mathrm{s}} = 6\,379 + 62.23 \times 10.2 \fallingdotseq 7\,014\,\mathrm{V}$ いちばん近いのは 7 016 V です。 答えは(4)ピヨ。
出典:平成23年度(2011) 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)電力 問17(b)