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。
出題のポイント
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。
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
ポイント解説：%Zを足して短絡容量、%Zの逆比で負荷分担
(a)の考え方：変圧器二次側で三相短絡が起きたとき、故障電流を制限するのは電源の%Z（1.5%）と変圧器TAの%Z（18.3%）の合計19.8%（どちらも80MV・Aベースなのでそのまま足せる）。短絡容量はPs＝基準容量÷%Z＝80÷0.198≒404MV・A、これを二次側電圧11kVの三相電力の式で電流に直すと Is＝Ps／(√3×11kV)≒21.2kA。遮断器の定格遮断電流は、この短絡電流を確実に上回る直近の標準値を選ぶ——20kAでは足りないので25kAである。
(b)の考え方：並行運転する変圧器の負荷分担は%Zに反比例する。ただし比べる前に同じ基準容量への換算が必須——TBの12.0%は50MV・Aベースなので、80MV・Aベースに直すと 12.0×80／50＝19.2%。TA（18.3%）とTB（19.2%）で40MWを分けると、TAの分担＝40×19.2／(18.3＋19.2)＝40×19.2／37.5≒20.5MW。%Zが小さいTAの方が多く背負う（分担は相手の%Zを分子に置く）ことに注意。
問題の解説
STEP1 (a) 合計%Zと短絡容量
電源1.5%＋TA18.3%＝19.8%（同一の80MV・Aベース）。短絡容量 Ps＝80÷0.198≒404MV・A。
STEP2 (a) 短絡電流→定格遮断電流
Is＝404×106÷(√3×11×103)≒21.2kA。定格遮断電流はこれを上回る標準値→20kAは不足、25kAを選ぶ→(a)は(5)。
STEP3 (b) %Zを揃えて逆比で分担
TBを80MV・Aベースへ：12.0×80/50＝19.2%。負荷分担は%Zの逆比→TA分担＝40×19.2/(18.3＋19.2)＝40×0.512≒20.5MW→(b)は(3)。検算：TB分担＝40−20.5＝19.5MW、比19.5:20.5≒18.3:19.2の逆比でOK。
答え：(a)は(5)、(b)は(3)
💡 覚え方
変電計算の2大公式：①**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Is＝Ps/(√3V)。遮断器の定格遮断電流は**Isを上回る直近の標準値**（5・8・12.5・20・25・31.5・40kA…）。②**並行運転の負荷分担は%Zに反比例**——ただし必ず**同じ基準容量に換算してから**（%Z換算＝元の%Z×新基準容量/定格容量）。自分の分担＝全負荷×相手の%Z/(自分＋相手)。
⚠️ よくある間違い
%Zのベース違いをそのまま足す・比べるのが最頻出ミス（TBの12.0%は50MV・Aベース→80MV・Aベースでは19.2%）。(a)で電源の1.5%を足し忘れる誤りにも注意——遮断器が切るのは電源から流れ込む故障電流なので、電源%Zも必ず直列に入れる（本問ではたまたま選ぶ標準値は変わらないが、理屈として誤り）。(b)で%Zに「比例」配分して19.5MW（TB側の値）を選ばない——分担は%Zの逆比で、%Zが小さい方が多く背負う。
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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