今回は令和3年度 電力科目 A問題9、20MV·Aの三相変圧器3台をもつ配電用変電所で1台が故障したとき、残り2台の過負荷運転で賄えない分を他の変電所へ何%切り換えるかを求める計算問題です。
ポイントは皮相電力[MV·A]と有効電力[MW]の使い分け。変圧器の容量は皮相電力、負荷は有効電力（MW）で与えられているので、変圧器が供給できる有効電力＝容量×過負荷率×力率で揃えてから引き算します。
出題のポイント
令和3年度 電力科目 A問題9：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 【変電】 令和3年度 A問題9
1台の定格容量が20MV·Aの三相変圧器を3台有する配電用変電所があり、その総負荷が55MWである。変圧器1台が故障したときに、残りの変圧器の過負荷運転を行い、不足分を他の変電所に切り換えることにより、故障発生前と同じ電力を供給したい。この場合、他の変電所に故障発生前の負荷の何%を直ちに切り換える必要があるか、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし、残りの健全な変圧器は、変圧器故障時に定格容量の120%の過負荷運転をすることとし、力率は常に95%(遅れ)で変化しないものとする。
（1）6.2 （2）10.0 （3）12.1 （4）17.1 （5）24.2 %
ポイント解説：容量[MV·A]×過負荷率×力率＝供給できる有効電力[MW]
残り2台が供給できる有効電力：変圧器の容量は皮相電力[MV·A]なので、有効電力[MW]に直すには力率を掛ける。1台が故障して残り2台が定格の120%で運転するとき、供給できる有効電力は 2台×20MV·A×1.20×0.95＝45.6MW。
不足分と切換率：総負荷55MWのうち45.6MWは残り2台で賄えるので、他の変電所へ切り換える必要があるのは 55−45.6＝9.4MW。これは故障発生前の負荷55MWに対して 9.4/55×100≒17.1%。よって答えは(4)。皮相電力のまま55/(2×20×1.2)などと計算すると力率を落として誤答になる——負荷が[MW]なら変圧器側も[MW]に揃える、が鉄則。
問題の解説
STEP1 残2台の供給有効電力
2×20MV·A×1.20（過負荷）×0.95（力率）=45.6MW。
STEP2 不足分
55−45.6=9.4MW。
STEP3 切換率
9.4/55×100≒17.1%→(4)。
答え：(4)
💡 覚え方
変圧器の過負荷・負荷分担計算は**皮相[MV·A]と有効[MW]を揃える**のが要。有効電力[MW]＝容量[MV·A]×力率cosθ（×過負荷率）。本問：残り2台×20×1.20×0.95=45.6MW→不足9.4MW→55MWの17.1%。力率95%を掛け忘れると容量48MV·Aをそのまま48MWと誤り不足7MW→12.1%（(3)）の誤答になる。
⚠️ よくある間違い
変圧器容量[MV·A]をそのまま[MW]と扱わない（力率0.95を掛ける）。過負荷率120%は残り2台に掛ける（故障した1台は数えない）。分母は故障発生前の総負荷55MW。切り換えるのは「不足分」であって残り2台の分担ではない。
まとめ
| 残2台の容量 | 2×20MV·A×1.20=48MV·A |
| 有効電力に換算 | 48×0.95=45.6MW |
| 不足分 | 55−45.6=9.4MW |
| 切換率 | 9.4/55×100≒17.1% |
| 答え | (4) |
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