送電の計算27【電力】無負荷π形からB・Xを逆算!Is=(B/2)(Es+Er)でB=0.753mS・X=222Ω 平成24年度 B問題16 完全解説

電験3種 電力科目【送電の計算】平成24年度 B問題16 (a)Is=(B/2)(Es+Er)→B=0.753mS、(b)Es=Er(1-XB/2)→X=222Ω=(a5,b1)

今回は平成24年度 電力科目 B問題16、無負荷送電線のフェランチ現象(送電の計算5・15)を逆に使い、測定値から線路アドミタンスBとリアクタンスXを求める問題です。フェランチの式を逆算に応用します。

無負荷π形では、送電端電流は両側キャパシタの充電電流の和 Is=(B/2)(Es+Er)、電圧関係はEs=Er(1−XB/2)。この2式から測定値(Es・Er・Is)を使ってBとXを逆算します。相電圧で計算するのがコツです。

出題のポイント

目次

平成24年度 電力科目 B問題16: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 送電の計算 平成24年度 B問題16 問題文
平成24年度 電力科目 B問題16 問題文

電験3種 電力科目 【送電の計算】 平成24年度 B問題16

 三相3線式1回線無負荷送電線の送電端に線間電圧66.0〔kV〕を加えると、受電端の線間電圧は72.0〔kV〕、1線当たりの送電端電流は30.0〔A〕であった。この送電線が、線路アドミタンスB〔mS〕と線路リアクタンスX〔Ω〕を用いて、図に示す等価回路で表現できるとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

(a) 線路アドミタンスB〔mS〕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)0.217 (2)0.377 (3)0.435 (4)0.545 (5)0.753 mS

(b) 線路リアクタンスX〔Ω〕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)222 (2)306 (3)384 (4)443 (5)770 Ω

平成24年度 B問題16 π形等価回路(1相分)
平成24年度 B問題16 π形等価回路(1相分)

ポイント解説:Is=(B/2)(Es+Er)でB、Es=Er(1-XB/2)でX

準備:相電圧に直す。Es=66000/√3=38105V、Er=72000/√3=41569V(受電端72kV>送電端66kV=フェランチ現象)。

(a) アドミタンスB:無負荷なので送電端電流は両側キャパシタの充電電流の和 Is=(B/2)(Es+Er)。B/2=Is/(Es+Er)=30/(38105+41569)=3.77×10⁻⁴ → B=0.753×10⁻³S=0.753mS→(a)は(5)。

(b) リアクタンスX:電圧関係 Es=Er(1−XB/2)(送電の計算5と同じ式)より XB/2=1−Es/Er=1−38105/41569=0.0833。X=0.0833/(B/2)=0.0833/(3.77×10⁻⁴)=221≒222Ω→(b)は(1)。

問題の解説

STEP1 相電圧

Es=66000/√3=38105V、Er=72000/√3=41569V。

STEP2 (a)B

Is=(B/2)(Es+Er)→B/2=30/79674=3.77e-4→B=0.753mS→(5)。

STEP3 (b)X

Es=Er(1-XB/2)→XB/2=1-Es/Er=0.0833→X=0.0833/(B/2)=222Ω→(1)。

答え:(a)は(5)、(b)は(1)

💡 覚え方
無負荷π形の2式:Is=(B/2)(Es+Er)(充電電流の和)とEs=Er(1-XB/2)(フェランチの電圧関係)。BはIsから、XはEs/Erの比から逆算。相電圧で計算(線間÷√3)。フェランチ計算(送電の計算5・15)の逆問題。

⚠️ よくある間違い
線間電圧のまま計算しない——相電圧に直す。Is=(B/2)(Es+Er)のB/2を2倍してBにする。X=XB/2 ÷ (B/2)であってXBそのものではない。受電端が送電端より高いのはフェランチで正常。

まとめ

相電圧Es=38105V、Er=41569V
(a)Is=(B/2)(Es+Er)→B=0.753mS
(b)電圧式Es=Er(1-XB/2)→XB/2=0.0833
(b)X=0.0833/(B/2)=222Ω
答え(a)-(5),(b)-(1)

▼あわせて解きたい関連問題
・フェランチのπ形計算(送電の計算5):【電力】令和6年度下期 B問題17
・T形等価回路(送電の計算4):【電力】令和6年度下期 B問題16

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