今回は令和5年度下期 電力科目 B問題17、末端に太陽光発電が接続された単相3線式配電線路の電流分担と端子電圧を求める計算問題です。逆潮流がどこを流れるかをKCLで追います。
ポイントは太陽光の15Aが外線ループ（A-C間）を流れること。上負荷の一部を供給し、残りは中性線経由で下負荷を全量供給します。各節点でKCLを立てれば電流分担が決まり、線路抵抗の電圧降下から端子電圧を求めます。
出題のポイント
令和5年度下期 電力科目 B問題17：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17
図のような単相3線式配電線路がある。系統の中間点に図のとおり負荷が接続されており、末端のAC間に太陽光発電設備が逆変換装置を介して接続されている。各部の電圧及び電流が図に示された値であるとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、図示していないインピーダンスは無視するとともに、線路のインピーダンスは抵抗であり、負荷の力率は1、太陽光発電設備は発電出力電流(交流側)15A、力率1で一定とする。
(a) 図中の回路の空白箇所(ア)〜(ウ)に流れる電流の値[A]の組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
(ア) (イ) (ウ) (1) 5 0 15 (2) 5 5 0 (3) 15 0 15 (4) 20 5 0 (5) 20 5 15 (b) 図中AB間の端子電圧VABの値[V]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
（1）104.0 （2）104.5 （3）105.0 （4）105.5 （5）106.0 V
ポイント解説：太陽光15Aは外線ループを流れる→各節点でKCL
(ア)＝5A：太陽光の15AはA端子から上外線を左へ流れ、上負荷側へ向かう。上負荷20Aは、太陽光からの15Aと変圧器からの(ア)で供給される。上負荷の節点で (ア)＋15＝20 より(ア)＝5A。
(イ)＝5A・(ウ)＝0A：中性点では上負荷20Aが流入、下負荷15Aが流出するので、中性線電流(イ)＝20−15＝5A。下負荷15Aは太陽光の逆潮流（中性線→下負荷→下外線→C）で全量供給されるため、変圧器の下側巻線が担う(ウ)＝0A。よって(a)は(2)。
(b) 端子電圧VAB：線路抵抗0.1Ω/区間。VP＝105−(ア)×0.1＝104.5V、VA＝VP＋15×0.1＝106.0V（太陽光の逆潮流でA点電圧が上昇）。中性線側 VQ＝(イ)×0.1＝0.5V＝VB。VAB＝106.0−0.5＝105.5V→(b)は(4)。
問題の解説
STEP1 (ア)
上負荷節点：(ア)+15=20→(ア)=5。
STEP2 (イ)(ウ)
中性線(イ)=20−15=5・下負荷は太陽光で全供給→(ウ)=0→(2)。
STEP3 (b)VAB
VA=105−0.5+1.5=106.0・VB=0.5→VAB=105.5V→(4)。
答え：(a)は(2)、(b)は(4)
💡 覚え方
太陽光の逆潮流は外線ループ（A-C間）を流れ、上負荷の一部＋下負荷を全量供給。中性線電流＝上負荷−下負荷。逆潮流でPV接続点（A）の電圧が上昇する（線路抵抗×逆潮流電流分）。
⚠️ よくある間違い
太陽光15Aは中性線でなく外線ループを流れる。逆潮流でA点電圧は下がるのでなく上がる（電流が負荷と逆向き）。(ウ)=0（下負荷は太陽光で賄われ変圧器下巻線は電流ゼロ）。
まとめ
| (ア) | 上負荷節点 (ア)+15=20→5A |
| (イ) | 中性線 20−15=5A |
| (ウ) | 下負荷は太陽光で全供給→0A |
| (b)VA | 105−0.5+1.5=106.0V |
| (b)VB | 0.5V |
| (b)VAB | 105.5V |
| 答え | (a)-(2)，(b)-(4) |
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