配電計算1【電験3種 電力】%Zの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7年度下期 A問題12 完全解説

今回は令和7年度下期 電力科目 A問題12、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。電源と変圧器の%Zを合成して二次側の短絡電流を計算します。

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）なので単純に加算して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7年度下期 電力科目 A問題12：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7年度下期 第三種電気主任技術者試験」電力科目 A問題12

電験3種 電力科目 【配電の計算】 令和7年度下期 A問題12

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

出題のポイント：％Zを合成して標準定格を選ぶ

電源と変圧器は同じ20 MV・A基準で、短絡電流の通り道に直列にあるため、％インピーダンスを加えます。二次側の基準電流を合成％Zの小数値で割り、得られた短絡電流以上の標準定格を選びます。

答えは(3)：20.0 kA

電源から故障点までの％インピーダンスを足します。

計算値そのものは選択肢にありません——標準値を選ぶ問題だからです。

14.95 kA を切れる遮断器が要るので、20 kA 級——6.0 kA では足りないのです。

解法の原理：％インピーダンス法の3段階

区間	％Z	短絡電流の経路か
★電源〜変圧器一次側	★★1.1 ％	★★経路にある（足す）
★変圧器そのもの	★★10.6 ％	★★経路にある（足す）
★変圧器二次側〜負荷	★★—	★★故障点より先なので無関係

短絡電流は電源から故障点へ流れ込みます——その道筋にあるものだけを数えるのです。

電源と変圧器は一本道でつながっています——だから直列＝足し算です。

もし2つの電源があれば、並列になって積÷和になります——本問は1つなので単純です。

回路図を描いて経路をたどるのが確実です。

短絡電流の大きさを実感する

	値	定格電流との比
★基準電流（定格）	★★1750 A	★★1倍
★★三相短絡電流	★★14950 A	★★約8.5倍

％Z が11.7％なら、短絡電流は定格の8.5倍です——100÷11.7＝8.55だから。

この倍率を頭に入れておくと、桁の誤りに気づけます——ふつうは数倍から数十倍です。

選択肢の(1)260.0 kA は定格の150倍で、ありえません——その時点で消せるのです。

(4)2.6や(5)1.5は定格より小さく、これもありえません。

★この問題は令和2年度 A問題8とまったく同一です（配電の計算：%Zと遮断器の選定（R02））。選択肢の並びが違うだけです。

遮断器が切れないとどうなるか

段階	起きること
①	★短絡電流が流れ続ける
★②	★★アークが持続して遮断器自体が損傷する
★③	★★上位の遮断器が動作し、停電範囲が広がる
★④	★★母線や機器が電磁力と熱で壊れる

定格を下回る遮断器を選ぶと、事故時に切れません——被害が拡大するのです。

だから計算値以上の標準値を選ぶ決まりになっています——安全側に倒すのです。

本問が「定格遮断電流」を問うているのは、この設計判断です。

抵抗分を無視するという前提

	抵抗を無視する	抵抗も考える
★％Z の合成	★★算術和でよい	★★ベクトル和が必要
★短絡電流	★★やや大きめに出る	★★少し小さくなる
★設計として	★★安全側	★★正確

抵抗を無視すると、短絡電流が大きめに出ます——設計としては安全側です。

高圧以上ではリアクタンスが支配的なので、誤差も小さい——だから実務でも無視することが多いのです。

問題文の但し書きは、計算を簡単にするためのものです。

遮断器の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超〜12.5 kA
★★20 kA	★★12.5超〜20 kA（本問はここ）
★25・31.5・40 kA	★★それ以上

この階段の中から選ぶので、計算値ちょうどの製品はありません——規格で決まっているのです。

14.95 kA なら12.5 kA では足りず、20 kA になります——すぐ上を選ぶのです。

問題の解説：短絡電流から定格遮断電流を選ぶ

段階	式	本問の値
★①	★★％Zを合成	★★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

①〜③が計算、④が判断です——そこまでが1問になっています。

実務では機器を選ぶところまでが仕事なので、この形が問われます。

変圧器の％インピーダンスの意味

％Z	短絡電流	電圧変動
★小さい（4 ％）	★★大きい	★★小さい
★★10.6 ％（本問）	★★ほどよい	★★ほどよい
★大きい（20 ％）	★★小さい	★★大きい

％Zが小さいほど短絡電流が大きくなり、大きな遮断器が要ります——費用が上がるのです。

逆に大きすぎると、負荷による電圧変動が増えます——両立しないのです。

だから10 ％前後に設計されます——本問の値は一般的です。

選択肢の桁で誤りを見分ける

選択肢	定格電流1750Aとの比	判断
★(1) 260.0 kA	★★約150倍	★★大きすぎる
★(2) 6.0 kA	★★約3.4倍	★★％Zが29 ％相当で合わない
★★(3) 20.0 kA	★★約11倍	★★妥当（正解）
★(4) 2.6 kA	★★約1.5倍	★★小さすぎる
★(5) 1.5 kA	★★定格以下	★★ありえない

短絡電流は定格の数倍から数十倍が相場です——その感覚で選択肢を絞れるのです。

(5)は定格電流1750 A より小さく、明らかにおかしい——計算前に消せるのです。

桁の見当をつけてから計算すると、誤りに気づきやすくなります。

二次側に遮断器を置く意味

場所	守る範囲
★変圧器の一次側	★★変圧器そのものと二次側全体
★★変圧器の二次側（本問）	★★配電線と負荷
★配電線の途中	★★その先の区間

二次側の遮断器は、配電線で起きた事故を切り離します——変圧器を守るのです。

だから二次側の短絡電流で定格を決めます——一次側ではないのです。

設置場所と守る範囲を対応させて考えましょう。

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	(3)

▼あわせて解きたい関連問題
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