今回は令和6年度上期 電力科目 B問題16、百分率インピーダンス（%Z）を使う計算問題です。(a)で遮断器の定格遮断電流、(b)で変圧器並行運転の負荷分担——変電計算の2大パターンが1問で両方演習できるお得な問題です。
解き方の軸は2つ。(a)は「短絡容量Ps＝基準容量÷%Z（電源から故障点までの合計）」→短絡電流に直して、それを上回る定格遮断電流を選ぶ。(b)は「並行運転の負荷分担は%Zに反比例」——ただし%Zを同じ基準容量に換算してから比べるのが鉄則です。
令和6年度上期 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。
出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「令和6年度上期 第三種電気主任技術者試験」電力科目 B問題16
電験3種 電力科目 【変電】 令和6年度上期 B問題16
定格容量80MV・A、一次側定格電圧33kV、二次側定格電圧11kV、百分率インピーダンス18.3%（定格容量ベース）の三相変圧器TAがある。三相変圧器TAの一次側は33kVの電源に接続され、二次側は負荷のみが接続されている。電源の百分率内部インピーダンスは、1.5%（系統基準容量ベース）とする。ただし、系統基準容量は80MV・Aである。なお、抵抗分及びその他の定数は無視する。次の(a)及び(b)の問に答えよ。
(a) 将来の負荷変動等は考えないものとすると、変圧器TA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、最も適切なものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
（1）5 （2）8 （3）12.5 （4）20 （5）25
(b) 定格容量50MV・A、百分率インピーダンスが12.0%（定格容量ベース）の三相変圧器TBを三相変圧器TAと並列に接続した。40MWの負荷をかけて運転した場合、三相変圧器TAの負荷分担の値[MW]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし、三相変圧器群TAとTBにはこの負荷のみが接続されているものとし、抵抗分及びその他の定数は無視する。
（1）15.8 （2）19.5 （3）20.5 （4）24.2 （5）24.6
出題のポイント：短絡電流と変圧器の負荷分担
短絡電流は同一ベースの百分率インピーダンスを合成し、遮断器設置側の基準電流から求めます。変圧器の並行運転では容量と百分率インピーダンスの両方を考慮して負荷を分担します。
3回目の出題
この問題は、これで3度目です。
| 年度 | 問題番号 | 内容 |
| ★平成22年度 | ★B問題16 | ★初出 |
| ★令和4年度上期 | ★B問題16 | ★12年後に再出題 |
| ★令和6年度上期 | ★B問題16 | ★さらに2年後（本問） |
数値も選択肢も、3回とも同一——答えも(a)(5) (b)(3) で変わりません。
変電のB問題では、過去問演習の効果が特に大きい——これほど繰り返されるテーマもあるのです。
短絡電流の計算と並行運転の分担——実務で必ず使う2つだからでしょう。
(a) 定格遮断電流を求める
★どちらも同じ基準
★11 kV
21.2 kA を上回る標準値を選びます——20 kA では切れません。
| 標準値 | 採否 |
| 20 kA | ★不足（21.2 を切れない） |
| ★25 kA | ★★これを選ぶ |
(b) 並行運転の負荷分担を求める
★ほぼ等しい
★答え
容量が1.6倍でも %Z が1.53倍なので、ほぼ相殺されます——だから分担が半々に近づくのです。
40 MW の半分あたり——計算前におおよその見当がつきます。
⚠️ よくある間違い
(a)で一次側33 kV を使ってしまう——7.07 kA となり選択肢(2)8 kA へ。遮断器は二次側です。
(a)で20 kA を選んでしまう——21.2 kA を切れません。
(a)で電源の1.5 ％ を忘れる——22.9 kA となり結果は同じ25 kA ですが値が違います。
(b)で容量比80:50 で分けてしまう——24.6 MW で選択肢(5)。
(b)で%Z の逆比だけで分けてしまう——15.8 MW で選択肢(1)へ。
選択肢に、それぞれの誤りに対応する値が用意されています。
⏱️ 本番での進め方
①★平成22年度・令和4年度上期と同一。3回目の出題。
②★%Z は同じ基準なら足せる。遮断器側の電圧でIｎ。
③★計算値を上回る標準値を選ぶ。
④★分担比は「容量÷%Z」。逆比だけでは不可。
💡 覚え方
「3回出た問題」——それだけ基本的で重要だということです。短絡電流と並行運転の分担——変電の計算問題の2つの柱になります。
初出は平成22年度 B問題16（変電：短絡電流と並行運転）、2回目は令和4年度上期 B問題16（変電：短絡電流と並行運転）です。
(a) 遮断器の定格を選ぶ手順
計算値をそのまま答えるのではありません。
| 順 | やること | 本問の値 |
| ★① | ★%Z を同じ基準で足す | ★1.5＋18.3＝19.8 ％ |
| ★② | ★遮断器のある側の定格電流 | ★4,199 A（11 kV） |
| ★③ | ★Iｓ＝Iｎ×100/%Z | ★21.2 kA |
| ★④ | ★上回る標準値を選ぶ | ★25 kA |
④が本問の要点——21.2 kA という選択肢はありません。
「最も適切な」という問い方が、その合図——計算値を答えさせる問題ではないのです。
標準値の並び
| 標準値 | この値を選ぶ短絡電流 |
| ★8 kA | ★8 kA 以下 |
| ★12.5 kA | ★8〜12.5 kA |
| ★20 kA | ★12.5〜20 kA |
| ★25 kA | ★20〜25 kA |
| ★31.5 kA | ★25〜31.5 kA |
21.2 kA は20〜25 の範囲なので25 kA——20 kA では切れません。
この標準値の並びを覚えておくと、迷わず選べます。
(b) 並行運転の分担を確かめる
「容量÷%Z」の比で分けるのが基本形です。
★ほぼ等しい
★選択肢(2)はこちら
選択肢(2)19.5 はTBの分担——問われているのはTAなので注意です。
| ★TA | ★TB | |
| ★定格容量 | ★80 MV·A | ★50 MV·A |
| ★分担 | ★20.5 MW | ★19.5 MW |
| ★負担率 | ★26 ％ | ★39 ％ |
TBのほうが負担率が高い——%Z が小さいからです。
負荷が増えれば、TBが先に定格に達します——合計130 MV·A を使い切れないことになります。
%Z をそろえておけば、容量比どおりに分担できた——並行運転の条件が効いてくるのです。
同じ問題が3回出た意味
繰り返し問われるテーマには、共通点があります。
| 特徴 | 内容 |
| ★実務に直結する | ★遮断器の選定は必ず行う作業 |
| ★解法が確立している | ★手順が決まっていて採点も明確 |
| ★複数の知識を使う | ★%Z・定格電流・並行運転 |
| ★数値を変えても本質が同じ | ★そのまま出しても成立する |
短絡電流の計算は、電気主任技術者の基本技能——だから繰り返し問われるのです。
実際の現場でも、遮断器を選ぶときに必ず計算します——系統が変われば短絡容量も変わるから。
並行運転の分担も、増設のたびに確認が要ります——%Z が合っていないと片方が過負荷になる。
この2つを押さえれば、変電の計算問題はほぼ対応できる——3回出たことがその重要性を物語っています。
短絡容量という見方
(a)は短絡容量を経由しても解けます。
| 求め方 | 手順 | 本問なら |
| ★電流から | ★Iｎ を求めて100/%Z を掛ける | ★4,199×5.05＝21.2 kA |
| ★容量から | ★Ps＝Pn×100/%Z を求めて電圧で割る | ★404 MV·A → 21.2 kA |
どちらでも同じ値になります——順序が違うだけです。
短絡容量は電圧に依存しない量——系統全体を1つの数値で表せるのが利点になります。
404 MV·A は定格容量80 MV·A の約5倍——%Z が19.8 ％ なので100/19.8＝5.05倍です。
この関係を覚えておけば、暗算でおおよその値が出ます——%Z が20 ％ なら短絡容量は定格の5倍。
系統が大きくなれば短絡容量も増え、遮断器の更新が必要になる——だから将来の変動も本来は考慮します。
まとめ
| (a)合計%Z | 電源1.5%＋TA18.3%＝19.8%（同一80MV・Aベース） |
| (a)短絡容量・電流 | Ps＝80/0.198≒404MV・A→Is≒21.2kA |
| (a)定格遮断電流 | 21.2kAを上回る標準値25kA→(5) |
| (b)ベース換算 | TB：12.0%×80/50＝19.2%（80MV・Aベース） |
| (b)負荷分担 | TA＝40×19.2/37.5≒20.5MW（%Zの逆比）→(3) |
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