電気施設管理-計算30【電験3種 法規】合成負荷曲線で需要率・総合負荷率!63.6%・89.3%=(a)(3)(b)(4) 平成26年度 B問題12 完全解説

電験3種 法規科目 電気施設管理 平成26年度 B問題12 2工場の合成が再出題!63.6%と89.3%

今回は平成26年度 法規科目 B問題122つの工場を合わせた需要率と総合負荷率を負荷曲線から求める問題です。実はこの問題、令和5年度上期 B問題11とまったく同一——数値まで完全に同じ再出題です。

コツは「まず2工場を足した合成負荷曲線をつくる」こと。合成の最大需要電力平均需要電力が分かれば、需要率=最大/設備容量、総合負荷率=平均/最大で一気に求まります。

目次

平成26年度 法規科目 B問題12: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 配電 平成26年度 B問題12 問題文
平成26年度 法規科目 B問題12 問題文

出典:一般財団法人 電気技術者試験センター「平成26年度 第三種電気主任技術者試験」法規科目 B問題12

電験3種 法規科目 【電気施設管理】 平成26年度 B問題12

 ある事業所内におけるA工場及びB工場の、それぞれのある日の負荷曲線は図のようであった。設備容量はA工場400kW、B工場700kW。次の(a)及び(b)に答えよ。

(負荷曲線は上の画像を参照してください。本問は令和5年度上期 B問題11と同一問題です。)

ある事業所内におけるA工場及びB工場の、それぞれのある日の負荷曲線は図のようであった。それぞれの工場の設備容量が、A工場では400kW、B工場では700kWであるとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。(A工場:0-6時100・6-18時200・18-24時100kW/B工場:0-6時600・6-12時300・12-18時400・18-24時600kW)

(a) A工場及びB工場を合わせた需要率の値[%]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1)54.5 (2)56.8 (3)63.6 (4)89.3 (5)90.4 %

(b) A工場及びB工場を合わせた総合負荷率の値[%]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1)56.8 (2)63.6 (3)78.1 (4)89.3 (5)91.6 %

平成26年度 B問題12 A・B工場の負荷曲線
平成26年度 B問題12 A・B工場の負荷曲線
平成26年度 B問題12 A・B工場の負荷曲線
平成26年度 B問題12 A・B工場の負荷曲線
答え(a)700/1100≒63.6% = (3)/(b)625/700≒89.3% = (4)

答えは(a)63.6%・(b)89.3%

合成負荷曲線から求める需要率と総合負荷率

★複数の需要家をまとめて扱うときは、まず各時間帯の需要を足して合成負荷曲線をつくる。/★需要率 = 合成最大需要電力 ÷ 総設備容量/★総合負荷率 = 合成平均需要電力 ÷ 合成最大需要電力/★合成平均需要電力 = 1日の総電力量 ÷ 24。

★「先に足す」——これが合成問題の鉄則です。

この問題は令和5年度上期B問題11に、数値まで完全に同一で再出題されました。

★★まず合成負荷曲線をつくる

時間帯A工場B工場合成
★0〜6時★★100kW★★600kW★★700kW
★6〜12時★★200kW★★300kW★★500kW
★12〜18時★★200kW★★400kW★★600kW
★18〜24時★★100kW★★600kW★★700kW

各時間帯で単純に足すだけです——ここを飛ばすと解けません

合成の最大需要電力は700kW——0〜6時と18〜24時

各工場の最大の和(200+600=800kW)ではありません——ピークの時刻がずれているのです。

★★ピークがずれる効果

$$\sum P_{max,i} = 200 + 600 = 800\,\mathrm{[kW]}$$
各工場の最大需要の単純な和
$$P_{max,\text{合成}} = 700\,\mathrm{[kW]}$$
★実際の合成最大需要
同時に最大にならない
$$\text{不等率} = \dfrac{800}{700} \approx 1.14$$
この事業所の不等率
1以上になる

A工場のピークは6〜18時、B工場のピークは0〜6時と18〜24時——時刻がずれています

だから合成の最大は単純な和より小さくなる——それを表すのが不等率です。

100kW分の設備が節約できる——実務的な意味があります。

★(a)需要率を求める

$$\text{総設備容量} = 400 + 700 = 1100\,\mathrm{[kW]}$$
A工場400kW+B工場700kW
$$\text{需要率} = \dfrac{700}{1100} \times 100 \approx 63.6\,[\%]$$
合成最大需要÷総設備容量
(a)の答え

分母は設備容量の合計、分子は合成最大需要です。

各工場の需要率を平均するのではありません——合成してから計算します。

需要率は100%未満になるのが普通——検算に使えます

★(b)総合負荷率を求める

$$W = (700 + 500 + 600 + 700) \times 6 = 15000\,\mathrm{[kW\cdot h]}$$
1日の総電力量(各6時間)
$$P_{\text{平均}} = \dfrac{15000}{24} = 625\,\mathrm{[kW]}$$
合成平均需要電力
$$\text{総合負荷率} = \dfrac{625}{700} \times 100 \approx 89.3\,[\%]$$
平均÷最大
(b)の答え

電力量を出してから24で割るのが確実です——平均需要電力

各時間帯が6時間ずつなので、単純平均でも同じ結果になります——(700+500+600+700)/4=625

時間帯の長さが違う場合は必ず電力量から計算します。

★負荷率89.3%という値

負荷率意味
★高い(80%以上)★★需要が平坦で設備を効率よく使えている
★低い(50%以下)★★ピークだけ尖っていて設備が遊ぶ

89.3%は非常に高い値です——24時間操業に近い工場だから。

負荷率が高いほど、設備投資あたりの電力量が多い——経済的に有利です。

電力会社にとっても好ましい需要家です。

3つの率の関係

$$\text{需要率} = \dfrac{P_{max}}{\sum P_{\text{設備}}}$$
設備をどれだけ使っているか
通常1未満
$$\text{負荷率} = \dfrac{P_{\text{平均}}}{P_{max}}$$
需要が平坦か
通常1未満
$$\text{不等率} = \dfrac{\sum P_{max,i}}{P_{max,\text{合成}}}$$
ピークがずれているか
★必ず1以上

3つとも「分母と分子が何か」で区別します

不等率だけが1以上——最大の識別ポイントです。

★合成問題の手順

手順やること落とし穴
★①★★各時間帯で需要を足す★★これを飛ばさない
★②★★合成の最大需要を読み取る★★★各最大の和ではない
★③★★総電力量から平均需要を求める★★24で割る
★④★★各率を計算する★★分母・分子を確認

②が最大の急所——800kWと答えたくなるところです。

表を書いて合成すれば、間違えません

実務での使いどころ

複数の建物や工場をまとめて受電する場合の設備計画に使います。

合成最大需要がわかれば、変電設備の容量が決まります——過大にも過小にもしない

不等率を見込めば、設備を小さくできる——投資の節約です。

なぜピークがずれるのか

需要家ピークの時間帯理由
★A工場★★6〜18時(昼)★★日勤の操業
★B工場★★0〜6時・18〜24時(夜)★★夜間操業または夜間の設備稼働

業種や操業形態が違えば、ピークの時刻も違います——これが不等率の源

意図的にずらせば、さらに設備を小さくできる——ピークシフトの発想です。

同一問題が再出題された

年度問題番号内容
★平成26年度(本問)★★B問題12★★数値まで同一
★令和5年度上期★★B問題11★★同一

9年ぶりに数値まで同じ問題が出題されました——計算ユニットの再出題率の高さを示す例です。

過去問演習の価値がここにあります

⏱️ 本番での進め方
① まず各時間帯で需要を足して合成負荷曲線をつくる。
② 合成最大需要は各工場の最大の和ではない
③ 需要率=合成最大÷総設備容量
④ 総合負荷率=合成平均÷合成最大

💡 覚え方
合成負荷曲線の問題=①各時間帯で各需要家の需要を足して合成負荷曲線をつくる ②その最大値が合成最大需要電力(各需要家の最大の和ではない)③総電力量÷24が合成平均需要電力 ④需要率=合成最大÷総設備容量、総合負荷率=合成平均÷合成最大。

⚠️ よくある間違い
各工場の最大を足さない——ピークの時刻がずれるので合成最大は小さくなる。各工場の需要率を平均しない——合成してから計算する。

まとめ

合成負荷(各6h)700/500/600/700 kW
合成最大700 kW
総設備容量400+700=1100 kW
(a)需要率700/1100≒63.6% →(3)
平均需要15000/24=625 kW
(b)総合負荷率625/700≒89.3% →(4)

▼あわせて解きたい関連問題
・同一問題(電気施設管理-計算12):【法規】令和5年度上期 B問題11
・需要率・不等率・負荷率の式(電気施設管理21):【法規】平成18年度 A問題10

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