今回は平成22年度 法規科目 B問題11、変圧器二次側の三相短絡事故時の変流器(CT)二次電流と、過電流継電器(OCR)の動作時間を求める問題です。電圧換算・CT換算・反限時特性を順に使います。
流れは、①事故電流を一次側(6.6kV)に電圧換算、②CT変流比で二次電流に、③動作時間演算式に代入。OCRの反限時特性の式の使い方がポイントです。
出題のポイント

平成22年度 法規科目 B問題11: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22年度 B問題11
自家用電気施設で変電室変圧器二次側(210V)に三相短絡事故が発生した。受電6600V、三相短絡事故電流I_s=7kA、CT-3の変流比75A/5A。次の(a)及び(b)に答えよ。
(図は上の画像を参照してください。(b)はT=80/(N²−1)×D/10、OCR-3の整定:電流3A・ダイヤル2。)
図のような自家用電気施設の供給系統において、変電室変圧器二次側(210V)で三相短絡事故が発生した。受電電圧6600V、三相短絡事故電流I_s=7kA、変流器CT-3の変流比は75A/5Aとする。次の(a)及び(b)に答えよ。
(a) 事故時における変流器CT-3の二次電流[A]の値として、最も近いものを次の(1)〜(5)から一つ選べ。
(1)5.6 (2)7.5 (3)11.2 (4)14.9 (5)23 A
(b) この事故における保護協調で、施設内の過電流継電器の中で最も早い動作が求められるOCR-3の動作時間[秒]の値として、最も近いものを選べ。動作時間演算式はT=80/(N²−1)×D/10[秒](Tは動作時間、Nは電流整定値に対する入力電流値の倍数、Dはダイヤル整定値)。CT-3に接続されたOCR-3の整定値は、電流整定値3A、ダイヤル整定値2とする。
(1)0.4 (2)0.7 (3)1.2 (4)1.7 (5)3.4 秒

ポイント解説:電圧換算→CT換算→反限時式
(a) 一次側に電圧換算:事故電流7kAは210V側の値。CT-3は6.6kV側にあるので、巻数比(電圧比)で一次側に換算します。
一次側電流=7000×(210/6600)≒222.7[A]。
(a) CT二次電流:CT-3の変流比は75A/5Aなので
CT二次電流=222.7×(5/75)≒14.9[A]。よって(a)は(4)。
(b) OCRの動作時間:N=入力電流/電流整定値。入力電流は(a)の14.9A、電流整定値は3AなのでN=14.9/3≒4.95。反限時式に代入:
T=80/(N²−1)×D/10=80/(4.95²−1)×2/10=80/23.5×0.2≒0.68[秒]。
もっとも近い0.7秒で(b)は(2)。反限時特性では電流が大きい(Nが大きい)ほど動作時間が短くなります。
問題の解説
STEP1 (a)換算
7000×(210/6600)≒222.7A、×(5/75)≒14.9A →(4)
STEP2 (b)N
N=14.9/3≒4.95
STEP3 (b)T
T=80/(4.95²−1)×2/10≒0.68秒→0.7 →(2)
答え:(a)-(4),(b)-(2)
💡 覚え方
短絡電流をCT二次に=①電圧比で一次側換算(二次電流×二次電圧/一次電圧)、②CT変流比を掛ける。OCRの反限時特性T=80/(N²−1)×D/10(N=入力電流/電流整定値、D=ダイヤル整定値)。Nが大きい(電流大)ほど動作時間は短い=反限時。保護協調では下位ほど速く動作させる。
⚠️ よくある間違い
事故電流はまず一次側へ電圧換算してからCT変流比を掛ける(順序に注意)。Nは入力電流/電流整定値(CT二次電流を整定値で割る)。反限時式のN²−1を計算し忘れない。電流が大きいほど動作時間は短い。
まとめ
| 一次側電流 | 7000×(210/6600)≒222.7 A |
| (a)CT二次 | 222.7×(5/75)≒14.9 A →(4) |
| 倍数N | 14.9/3≒4.95 |
| 動作時間T | 80/(4.95²−1)×2/10≒0.68秒 |
| (b) | ≒0.7秒 →(2) |
| 特性 | 反限時(電流大で動作速い) |
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