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。

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。

出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「令和5年度下期 第三種電気主任技術者試験」電力科目 B問題16

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

出題のポイント：短絡電流を％ZとOCR整定へつなぐ

事故点Fの33 kV側で基準電流を求め、短絡電流との比から系統全体の％インピーダンスを計算します。OCR整定では1800 AをCT二次電流へ換算し、タイムレバー3の0.09秒を図のタイムレバー10へ換算して倍率を読みます。

(a) の答えは(2)：約 9.7 ％

実測の短絡電流から、一気に％インピーダンスが求まります。

変圧器の7.8％や電源側のインピーダンスを足す必要はありません——実測値にすべて含まれているのです。

Is＝In×100/％Z を逆に解いた形です——移項するだけ。

(a) 基準電流から系統全体の％インピーダンスを求める

3段階で整定値を決めます。

段階	すること	本問の値
★①	★★タイムレバー位置10に換算する	★★0.09×(10/3)＝0.30 s
★②	★★限時特性グラフから倍数を読む	★★5倍
★③	★★CT二次電流を倍数で割る	★★22.5÷5＝4.5 A

限時特性のグラフは、タイムレバー位置10のものです——だからまず10に換算するのです。

動作時間はレバー位置に比例するので、3から10なら10/3倍——0.09が0.30になるのです。

グラフの横軸は「タップ整定値の何倍か」です——だから割ればタップ値が出るのです。

(b) CT二次電流と限時特性からOCRタップを求める

整定項目	意味	決め方
★★電流タップ	★★何アンペアから動作させるか	★★負荷電流では動かず短絡電流で動く値
★★タイムレバー	★★動作時間の倍率	★★上位・下位との時間協調
★瞬時要素	★★大電流なら待たずに動作	★★近くの短絡を素早く切る

タップとレバーの2つを組み合わせて、動作を決めます——電流の大きさと時間です。

上位の継電器より早く動くように整定します——それが保護協調です。

本問は、目標時間0.09 s から逆にタップを決める問題です——実務そのものです。

電気主任技術者の仕事に直結する内容といえます。

★同一の問題が平成18年度 B問題17（配電の計算：％ZとOCRのタップ整定（H18））にあります。

限時特性グラフの読み方

軸	表すもの	本問での値
★横軸	★★タップ整定値の何倍の電流か	★★5倍
★縦軸	★★動作時間（レバー位置10）	★★0.30 s

横軸が電流そのものではなく「倍数」であることが要点です——だから割ればタップ値が出ます。

縦軸はレバー位置10のときの時間です——だから換算してから読むのです。

2つの軸の意味を押さえれば、迷わず読めます。

CT変流比400A/5Aの意味

	一次側	二次側
★定格	★★400 A	★★5 A
★変流比	★★80分の1	★—
★短絡時	★★1800 A	★★22.5 A

継電器は5 A 級で動くので、大電流をそのまま入れられません——だからCTで縮めるのです。

タップ整定値4.5 A も二次側の値です——一次側なら360 Aにあたります。

どちら側の値かを意識すると、混乱しません。

タップ整定値の意味

	二次側（継電器）	一次側（系統）
★タップ整定値	★★4.5 A	★★360 A
★短絡時の電流	★★22.5 A	★★1800 A
★倍数	★★5倍	★★同じく5倍

タップ整定値4.5 A は、一次側では360 A にあたります——ここから動作するのです。

CT定格400 A より少し低いので、過負荷でも動作しうる設定です。

実務では負荷電流と短絡電流の間に収まるよう選びます。

計算の流れを1枚で見る

段階	すること	本問の値
★(a)①	★★基準電流を求める	★★175 A
★(a)②	★★短絡電流で割る	★★9.7 ％
★(b)①	★★レバー位置10に換算	★★0.30 s
★(b)②	★★グラフで倍数を読む	★★5倍
★(b)③	★★CT二次電流を倍数で割る	★★4.5 A

5段階のうち、(b)の3つが実務的な手順です——グラフを読む工程があるのが特徴。

手順を覚えれば、数値が変わっても同じように解けます。

OCRが守るもの

事故	OCRの働き
★★短絡	★★大電流を検出して遮断器に指令を出す
★過負荷	★★定格を超える状態が続けば動作する
★地絡	★★担当しない（地絡継電器の役目）

OCRは電流の大きさだけを見ます——地絡電流は小さいので検出できないのです。

だから地絡には別の継電器を組み合わせます——DGRやOVGRです。

本問は短絡事故の整定を扱っています。

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)

▼あわせて解きたい関連問題
・OCRの限時特性とタップ（変電10）：【電力】令和5年度上期 A問題13
・%Zと三相短絡電流（配電計算1）：【電力】令和7年度下期 A問題12