今回は平成20年度 電力科目 B問題17、抵抗率から電線抵抗を求めて電圧降下と、電圧降下を制限するための最小断面積を求める計算問題です。
カギは電線抵抗 R=ρ·L/A(ρ=抵抗率、L=長さ、A=断面積)。力率1・リアクタンス無視なので、三相電圧降下 v=√3·I·R で計算します。(b)は電圧降下の制限から必要な断面積を逆算し、標準値を選びます。
出題のポイント

平成20年度 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】 平成20年度 B問題17
三相3線式配電線路がある。電線の抵抗率を1/55[Ω·mm²/m]、線路のこう長を4500[m]、A点の線間電圧を6600[V]、負荷電流を200[A](力率100%)とし、線路リアクタンスは無視するものとして、次の(a)及び(b)の問に答えよ。
(a) 電線の断面積を60[mm²]とするとき、B点における線間電圧[V]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)6055 (2)6128 (3)6205 (4)6297 (5)6327 V
(b) 電圧降下を300[V]以内にするための電線の最小断面積[mm²]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)60 (2)80 (3)100 (4)120 (5)150 mm²
ポイント解説:R=ρL/A、電圧降下v=√3IR、断面積を逆算
(a) B点電圧。電線抵抗 R=ρ·L/A=(1/55)×4500/60=1.364Ω。力率1・リアクタンス無視なので三相電圧降下 v=√3·I·R=√3×200×1.364=472V。VB=6600−472=約6128V→(a)は(2)。
(b) 最小断面積。電圧降下を300V以内にするには、許容抵抗 R≤v/(√3·I)=300/(√3×200)=0.866Ω。
断面積を逆算。R=ρ·L/A≤0.866 より A≥ρ·L/0.866=(1/55)×4500/0.866=94.5mm²。標準断面積でこれ以上の最小値は100mm²→(b)は(3)。断面積が大きいほど抵抗が小さく電圧降下も小さくなる。
問題の解説
STEP1 (a)抵抗と電圧降下
R=(1/55)·4500/60=1.364Ω→v=√3·200·1.364=472V→VB=6128→(2)。
STEP2 (b)許容抵抗
R≤300/(√3·200)=0.866Ω。
STEP3 最小断面積
A≥(1/55)·4500/0.866=94.5→標準100mm²→(3)。
答え:(a)は(2)、(b)は(3)
💡 覚え方
電線抵抗 R=ρ·L/A(ρ=抵抗率、L=長さ、A=断面積)。力率1・X無視の三相電圧降下 v=√3·I·R。断面積は電圧降下制限 R≤v/(√3I) から逆算し、それ以上の標準値を選ぶ。
⚠️ よくある間違い
抵抗率の単位[Ω·mm²/m]と断面積[mm²]・長さ[m]の単位を合わせる。断面積は計算値以上の標準値(94.5→100)。電圧降下は√3を含む(三相)。断面積が大きいほど抵抗・電圧降下は小さい。
まとめ
| (a)抵抗 | (1/55)·4500/60=1.364Ω |
| (a)電圧降下 | √3·200·1.364=472V |
| (a)VB | 6600−472=6128V |
| (b)許容抵抗 | 300/(√3·200)=0.866Ω |
| (b)最小断面積 | (1/55)·4500/0.866=94.5→100mm² |
| 答え | (a)-(2),(b)-(3) |
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