電験三種 令和2年度(2020) 電力 問17(b) 過去問解説

問17(b) 《配電(環状線路の電流分布)》
図のような系統構成の三相3線式配電線路があり,開閉器Sは開いた状態にある。各配電線のB点,C点,D点には図のとおり負荷が接続されており,各点の負荷電流はB点 $40\,\mathrm{A}$,C点 $30\,\mathrm{A}$,D点 $60\,\mathrm{A}$ 一定とし,各負荷の力率は $100\,\%$ とする。 各区間のこう長はA-B間 $1.5\,\mathrm{km}$,B-S(開閉器)間 $1.0\,\mathrm{km}$,S(開閉器)-C間 $0.5\,\mathrm{km}$,C-D間 $1.5\,\mathrm{km}$,D-A間 $2.0\,\mathrm{km}$ である。 ただし,電線1線当たりの抵抗は $0.2\,\Omega/\mathrm{km}$ とし,リアクタンスは無視するものとして,次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (b) 開閉器Sを投入した場合,開閉器Sを流れる電流 $i$ の値[A]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) 20.0
  2. (2) 25.4
  3. (3) 27.5
  4. (4) 43.8
  5. (5) 65.4
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正解は(2)
使う公式
ループの電圧の条件 A→B→C の電圧降下 = A→D→C の電圧降下(どちらの道を通っても、C点の電圧は1つに決まる) 電圧降下 $v = \sqrt{3}\,I R$
解説
【考え方】S を入れると、C へは2つの道から電流が来ます。S を流れる電流を i として、2つの道の電圧降下が等しい式を作ります。 ■1 抵抗と電流を i で表す 解説の図 A〜B:$0.2 \times 1.5 = 0.3\,\Omega$、電流は $40 + i$ B〜C(B〜S〜C):$0.2 \times (1.0 + 0.5) = 0.3\,\Omega$、電流は $i$ C の 30 A のうち i は S 側から来るので、D〜C を流れるのは残りの $30 - i$ です。 A〜D には、D の 60 A と D〜C の分が流れるので、$60 + (30 - i) = 90 - i$ です。 A〜D:$0.2 \times 2.0 = 0.4\,\Omega$、電流は $90 - i$ D〜C:$0.2 \times 1.5 = 0.3\,\Omega$、電流は $30 - i$ ■2 電圧降下が等しい式 両側の $\sqrt{3}$ は同じなので、消して計算します。 左の道(A→B→C):$0.3(40 + i) + 0.3\,i$ 右の道(A→D→C):$0.4(90 - i) + 0.3(30 - i)$ この2つが等しくなります。 ■3 i を求める 左側:$12 + 0.3\,i + 0.3\,i = 12 + 0.6\,i$ 右側:$36 - 0.4\,i + 9 - 0.3\,i = 45 - 0.7\,i$ $12 + 0.6\,i = 45 - 0.7\,i$ $1.3\,i = 33$ $i = \dfrac{33}{1.3} \fallingdotseq 25.4\,\mathrm{A}$ 答えは(2)ピヨ。
出典:令和2年度(2020) 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)