今回は平成27年度 法規科目 B問題13、単相変圧器3台のバンクについて、1台故障時のV結線の過負荷と、力率改善後にとれる最大負荷を求める問題です。V結線と力率改善の知識を組み合わせます。
覚える2つの数字。V結線の出力容量＝√3×変圧器1台容量（Δ結線の√3/3＝約58%）。力率改善後は、バンクの皮相電力いっぱいまで有効電力を取れる（P＝S×改善後力率）。
出題のポイント
平成27年度 法規科目 B問題13：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 法規科目 【電気施設管理】 平成27年度 B問題13
定格容量50kV·Aの単相変圧器3台をΔ-Δ結線にし一つのバンクとして、三相平衡負荷（遅れ力率0.90）に電力を供給する。次の(a)及び(b)に答えよ。
（図1・図2は上の画像を参照してください。）
(a) 図1のように消費電力90kW（遅れ力率0.90）の三相平衡負荷を接続し使用していたところ、3台の単相変圧器のうち1台が故障した。負荷はそのままで、残りの2台をV-V結線として使用するとき、このバンクはその定格容量より何[kV·A]過負荷となっているか。最も近いものを次の(1)〜(5)から一つ選べ。
（1）0 （2）3.4 （3）10.0 （4）13.4 （5）18.4 kV·A
(b) 上記(a)において、故障した変圧器を同等のものと交換して50kV·Aの単相変圧器3台をΔ-Δ結線で復旧した後、力率改善のために進相コンデンサを接続し、バンクの定格容量を超えない範囲で最大限まで三相平衡負荷（遅れ力率0.90）を増加し使用したところ、力率が0.96（遅れ）となった。このときに接続されている三相平衡負荷の消費電力の値[kW]として、最も近いものを次の(1)〜(5)から一つ選べ。
（1）135 （2）144 （3）150 （4）156 （5）167 kW
ポイント解説：V結線は√3倍、力率改善はP＝S×力率
(a) 負荷とV結線容量：負荷は消費電力90kW・力率0.90なので皮相電力はS＝90/0.90＝100[kV·A]。1台故障してV結線になると出力容量は√3×50≒86.6[kV·A]（3台Δ結線150kV·Aの約58%）。過負荷は
100−86.6≒13.4[kV·A]で(a)は(4)。
(b) 復旧後のバンク容量：3台を交換してΔ-Δ結線に戻すと、バンクの定格容量は3×50＝150[kV·A]。進相コンデンサで力率を改善し、バンクの皮相電力150kV·Aいっぱいまで負荷を増やせます。このときバンクから見た力率が0.96になったので、バンクが供給する有効電力＝150×0.96＝144[kW]。
(b) 負荷の消費電力：進相コンデンサは有効電力を消費しないので、バンクが供給する有効電力144kWがそのまま三相平衡負荷の消費電力になります。よって(b)は(2)144kW。力率改善（0.90→0.96）で、同じ150kV·Aのバンクで135kW→144kWと、より多くの有効電力を供給できるようになったわけです。
問題の解説
STEP1 (a)
負荷S=90/0.90=100kVA、V結線=√3×50≒86.6、過負荷=13.4kVA →(4)
STEP2 (b)バンク
復旧Δ-Δ＝3×50＝150kVA（皮相いっぱいまで）
STEP3 (b)消費電力
力率0.96 → P=150×0.96=144kW（コンデンサは有効電力を消費しない）→(2)
答え：(a)-(4)，(b)-(2)
💡 覚え方
V結線の出力容量＝√3×変圧器1台容量（Δ結線3台の√3/3≒57.7%）。皮相電力S＝P/力率。力率改善（進相コンデンサ）は有効電力を消費しないので、バンク皮相いっぱいで供給できる有効電力＝S×改善後力率。負荷の消費電力＝バンクが供給する有効電力。
⚠️ よくある間違い
V結線は√3×1台容量（2台だが2倍ではない）。皮相電力はP/力率。(b)は改善後力率0.96を使う（負荷自身の0.90ではない）。進相コンデンサは有効電力を消費しないので、消費電力＝バンク供給有効電力。
まとめ
| (a)負荷皮相 | 90/0.90＝100 kV·A |
| V結線容量 | √3×50≒86.6 kV·A |
| (a)過負荷 | 100−86.6≒13.4 kV·A →(4) |
| 復旧バンク容量 | 3×50＝150 kV·A |
| (b)消費電力 | 150×0.96＝144 kW →(2) |
| ポイント | V結線√3倍・力率改善でP増 |
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