配電計算11【電験3種 電力】短絡電流から%Z=9.7%・OCRタップ整定4.5A！令和5年度下期 B問題16 完全解説

今回は令和5年度下期 電力科目 B問題16、短絡電流から百分率インピーダンスを求め、過電流継電器（OCR）のタップ整定を決める計算問題です。限時特性グラフとタイムレバー換算がポイントです。

(a)は%Z＝基準電流/短絡電流×100。(b)はタイムレバー位置の比で動作時間を換算（時間∝レバー位置）し、位置10の限時特性グラフから倍数を読み、CT二次電流÷倍数でタップ整定値を求めます。

出題のポイント

令和5年度下期 電力科目 B問題16：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 電力科目 【配電の計算】 令和5年度下期 B問題16

　図のような系統において、昇圧用変圧器の容量は30MV·A、変圧比は11kV/33kV、百分率インピーダンスは自己容量基準で7.8%、計器用変流器(CT)の変流比は400A/5Aである。系統の点Fにおいて、三相短絡事故が発生し、1800Aの短絡電流が流れたとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、CTの磁気飽和は考慮しないものとする。

(a) 系統の基準容量を10MV·Aとしたとき、事故点Fから電源側をみた百分率インピーダンスの値[%]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

（1）5.6　（2）9.7　（3）12.3　（4）29.2　（5）37.0 %

(b) 過電流継電器(OCR)を0.09sで動作させるには、OCRの電流タップ値を何アンペアの位置に整定すればよいか、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし、OCRのタイムレバー位置は3に整定されており、タイムレバー位置10における限時特性は図示のとおりである。

（1）3.0　（2）3.5　（3）4.0　（4）4.5　（5）5.0 A

ポイント解説：%Zは基準電流/短絡電流、OCRはレバー換算→グラフ→CT二次/倍数

(a) 百分率インピーダンス。事故点Fは33kV側。基準容量10MV·Aでの基準電流 I_n＝10×10⁶/(√3×33000)＝174.95A。%Z＝(基準電流/短絡電流)×100＝174.95/1800×100＝約9.7%→(a)は(2)。（変圧器7.8%や電源インピーダンスを個別に足す必要はなく、実測の短絡電流から一気に求まる。）

(b) タイムレバー換算。動作時間はタイムレバー位置に比例する。目標0.09sはレバー位置3での値。位置10の限時特性に換算すると t₁₀＝0.09×(10/3)＝0.30s。

グラフとタップ整定。限時特性図で動作時間0.30sを読むと、タップ整定電流の倍数＝5。短絡電流1800AのCT二次電流＝1800×(5/400)＝22.5A。倍数＝CT二次電流/タップ整定値＝5 より、タップ整定値＝22.5/5＝4.5A→(b)は(4)。

問題の解説

STEP1　(a)%Z

In=10e6/(√3·33000)=174.95A→%Z=174.95/1800×100=9.7%→(2)。

STEP2　(b)レバー換算

0.09×10/3=0.30s→グラフで倍数5。

STEP3　タップ整定

CT二次=1800·5/400=22.5A→タップ=22.5/5=4.5A→(4)。

答え：(a)は(2)、(b)は(4)

まとめ

(a)基準電流	10e6/(√3·33000)=174.95A
(a)%Z	174.95/1800×100=9.7%
(b)レバー換算	0.09×10/3=0.30s→倍数5
(b)CT二次	1800×5/400=22.5A
(b)タップ	22.5/5=4.5A
答え	(a)-(2)，(b)-(4)

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