配電計算18【電験3種 電力】%Z合成で二次側三相短絡電流→遮断器の定格遮断電流20kA！令和2年度 A問題8 完全解説

今回は令和2年度 電力科目 A問題8、百分率インピーダンス（%Z）から三相短絡電流を求め、遮断器の定格遮断電流を選定する計算問題です。令和7年度下期 A問題12（配電計算1）とまったく同じ問題で、選択肢の並びだけが異なります。

ポイントは%Zの合成と基準電流。電源%Z（1.1%）と変圧器%Z（10.6%）は同一基準（20MV·A）なので単純加算して11.7%。二次側6.6kVの基準電流で割れば三相短絡電流が出ます。遮断器の定格遮断電流は短絡電流以上の標準値を選びます。

令和2年度 電力科目 A問題8：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。

出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「令和2年度 第三種電気主任技術者試験」電力科目 A問題8

電験3種 電力科目 【配電の計算】 令和2年度 A問題8

　定格容量20MV·A、一次側定格電圧77kV、二次側定格電圧6.6kV、百分率インピーダンス10.6%（基準容量20MV·A）の三相変圧器がある。三相変圧器の一次側は77kVの電源に接続され、二次側は負荷のみが接続されている。三相変圧器の一次側から見た電源の百分率インピーダンスは、1.1%（基準容量20MV·A）である。抵抗分及びその他の定数は無視する。三相変圧器の二次側に設置する遮断器の定格遮断電流の値[kA]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1) 1.5　(2) 2.6　(3) 6.0　(4) 20.0　(5) 260.0

答えは(4)：20.0 kA

短絡電流を計算してから、規格の標準値を選びます。

計算値そのものが答えではありません——遮断器の定格は規格で決まっているから。

14.95 kA を切れる遮断器が要るので、20 kA 級を選びます——下回ってはいけないのです。

定格遮断電流の標準値

標準値	選ばれる短絡電流の範囲
★8 kA	★★8 kA 以下
★12.5 kA	★★8 kA 超〜12.5 kA
★★20 kA	★★12.5 kA 超〜20 kA（本問はここ）
★25 kA・31.5 kA・40 kA	★★それ以上

遮断器は、この階段の中から選びます——好きな値を注文するわけではないのです。

14.95 kA なら、12.5 kA では足りません——次の20 kA を選ぶのです。

だから選択肢に14.95に近い値がなくても慌てないこと——標準値を選ぶ問題だからです。

選択肢の(3)6.0や(2)2.6は、そもそも足りません。

基準が違うときは換算が要る

	本問	基準が違う場合
★電源の％Z	★★1.1％（20 MV・A 基準）	★★別基準なら換算が必要
★変圧器の％Z	★★10.6％（20 MV・A 基準）	★★同じく
★合成	★★そのまま加算できる	★★換算してから加算

本問は両方とも20 MV・A 基準なので、換算が要りません——問題文がそう書いているのです。

もし変圧器の％Z が自己容量基準なら、換算してから足します——そこを確かめるのです。

基準がそろっているかは、必ず最初に確認しましょう。

％Zから短絡電流を求める問題は平成19年度 A問題12（配電の計算：%Zと三相短絡電流）にもあります。

遮断器を選ぶときに見る2つの値

項目	何と比べるか	本問では
★★定格遮断電流	★★三相短絡電流以上	★★14.95 kA→20 kA
★定格電圧	★★系統の最高電圧以上	★★6.6 kV 系統なら7.2 kV 級
★定格電流	★★常時流れる負荷電流以上	★★別途決める

短絡電流だけでなく、電圧も電流も確かめます——3つの定格があるのです。

本問が問うているのは定格遮断電流だけです——短絡電流から決まるのです。

定格電圧は公称電圧より少し高い値になっています——6.6 kV 系統なら7.2 kV 級です。

％インピーダンスが小さいと何が起きるか

合成％Z	短絡電流（本問の条件で）	必要な遮断器
★5 ％	★★35.0 kA	★★40 kA 級
★★11.7 ％（本問）	★★14.95 kA	★★20 kA 級
★20 ％	★★8.75 kA	★★12.5 kA 級

％Z が小さいほど、大きな遮断器が必要になります——費用も上がるのです。

だから変圧器の％Z は、ほどよい値に設計されます——小さすぎても困るのです。

本問の10.6％は、配電用変圧器として一般的な値です。

一次側と二次側のどちらで計算するか

	一次側（77 kV）	二次側（6.6 kV）
★基準電流	★★約150 A	★★約1750 A
★短絡電流	★★約1.28 kA	★★約14.95 kA
★本問で使うのは	★★—	★★こちら

遮断器は二次側に設置するので、二次側で計算します——問題文にそう書いてあるのです。

電圧が低いほど電流は大きくなります——同じ容量なら反比例だから。

だから低圧側ほど大きな遮断能力が必要になります。

同一問題が令和7年度にも出ている

年度	問題番号	違い
★令和2年度	★★A問題8	★★本問
★★令和7年度下期	★★A問題12	★★選択肢の並びだけが違う

数値も条件もまったく同じ問題です——5年を隔てての再出題です。

だから解き方を覚えておけば、確実に得点できます。

配電計算でも、こうした再出題が見られます。

計算の流れを1枚で見る

段階	式	本問の値
★①	★★％Z を合成	★★1.1＋10.6＝11.7 ％
★②	★★In＝S/(√3V)	★★1750 A
★③	★★Is＝In×100/％Z	★★14.95 kA
★④	★★標準値を選ぶ	★★20 kA

4段階のうち、④が配電計算らしいところです——計算値で終わらないのです。

実務では機器を選定するところまでが仕事です——その感覚を問うているのです。

％インピーダンスが便利な理由

	オーム法	パーセント法
★変圧器をまたぐとき	★★巻数比の2乗で換算	★★そのまま使える
★本問の手間	★★77kV側と6.6kV側で別々に	★★1.1と10.6を足すだけ
★短絡電流	★★E/Zで求める	★★In×100/％Z

本問には77 kVと6.6 kVの2つの電圧があります——オーム法なら換算が要るのです。

％インピーダンスなら換算が不要です——だから系統計算で使われるのです。

基準容量さえそろっていれば、足すだけで済みます。

まとめ

合成%Z	1.1+10.6=11.7%
基準電流	20e6/(√3×6600)=1749.5A
短絡電流	1749.5/0.117=14.95kA
定格遮断電流	短絡電流以上の標準値=20.0kA
答え	(4)

▼あわせて解きたい関連問題
・同一問題（配電計算1）：【電力】令和7年度下期 A問題12
・%ZとOCR整定（配電計算11）：【電力】令和5年度下期 B問題16