電気施設管理-計算45【電験3種法規】需要率で最大→皮相→容量！500kVA・年間1734MWh＝(a)(3)(b)(4) 平成19年度 B問題13 完全解説

2026年7月23日2026年8月9日

電験3種法規科目電気施設管理平成19年度 B問題13 バンク容量は500kVA！年間1734MWh

今回は平成19年度法規科目 B問題13、需要率から変圧器バンク容量を、年負荷率から年間総消費電力量を求める問題です。令和4年度上期 B問12（電気施設管理-計算16）と同系統の基本問題です。

流れは明快。最大需要＝設備容量×需要率→皮相＝最大需要/力率→直近上位の変圧器容量。年間消費電力量は平均需要（＝最大×年負荷率）×24×365です。

平成19年度法規科目 B問題13：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種法規科目配電平成19年度 B問題13 問題文 — 平成19年度法規科目 B問題13 問題文

出典：一般財団法人電気技術者試験センター「平成19年度第三種電気主任技術者試験」法規科目 B問題13

電験3種法規科目【電気施設管理】平成19年度 B問題13

　負荷設備容量600kW（低圧のみ）、需要率60%、総合力率0.8、年負荷率55%の需要家がある。1年365日として、次の(a)及び(b)に答えよ。

（注）平成19年度は公式問題PDFが公表されていないため、電験王等の過去問データに基づいて問題文を再構成しています。

負荷設備容量600kW（低圧のみ）、需要率60%、総合力率0.8、年負荷率55%の需要家がある。1年を365日として、次の(a)及び(b)に答えよ。

(a)　設置すべき変圧器のバンク容量[kV·A]の値として、最も近いものを次の(1)〜(5)から一つ選べ。

（1）375　（2）400　（3）500　（4）550　（5）600 kV·A

(b)　年間総消費電力量[MW·h]の値として、最も近いものを次の(1)〜(5)から一つ選べ。

（1）1665　（2）1684　（3）1712　（4）1734　（5）1754 MW·h

答え(a)450→直近上位の500kV·A ＝ (3)／(b)198×24×365≒1734MW·h ＝ (4)

答えは(a)500kV·A・(b)1734MW·h

需要率から変圧器バンク容量、年負荷率から年間電力量

★最大需要電力＝設備容量 × 需要率／★変圧器容量は皮相電力[kV·A]で考えるので、力率で割る。／★標準容量の中から直近上位を選ぶ。／★平均需要電力＝最大需要電力 × 年負荷率、年間電力量＝平均需要電力 × 24 × 365。

★[kW]と[kV·A]の使い分けが本問の核心です。

変圧器容量の選定は実務そのものです——電気主任技術者の設計業務。

★★(a)3ステップで容量を決める

$$P_{max} = 600 \times 0.60 = 360\,\mathrm{[kW]}$$

最大需要電力＝設備容量×需要率

$$S = \dfrac{P_{max}}{\cos\theta} = \dfrac{360}{0.8} = 450\,\mathrm{[kV\cdot A]}$$

★皮相電力に換算（力率で割る）
変圧器容量は皮相電力で表す

$$450 \to 500\,\mathrm{[kV\cdot A]}$$

標準容量の直近上位を選ぶ
(a)の答え

変圧器の容量は[kV·A]で表されます——電流が巻線の発熱を決めるから。

力率が悪いほど、同じ[kW]でも大きな変圧器が要る——だから力率改善が経済的なのです。

360kV·Aと答えると誤り——力率で割るのを忘れた場合です。

★★なぜ変圧器容量は[kV·A]なのか

	条文の言葉	ダミー語	違い
有効電力[kW]	★★有効電力[kW]	★皮相電力[kV·A]	★★実際に仕事をする電力／電圧×電流
負荷が消費する量	★★負荷が消費する量	★変圧器を流れる量	★★力率で決まる関係

変圧器の発熱は電流の2乗に比例します——力率は関係ないのです。

だから容量は電圧×電流＝皮相電力で表す——力率がいくつでも同じ。

負荷が[kW]で与えられたら、必ず力率で割る——これが鉄則です。

★変圧器の標準容量

容量[kV·A]	系列
★50・75・100・150	★★小容量
★200・300・500	★★中容量
★750・1000・1500・2000	★★大容量

450kV·Aという変圧器は市販されていません——だから直近上位の500を選ぶ。

400kV·Aでは不足します——選択肢(2)は誤答。

「直近上位」という語が問題文になくても、容量選定では常にこの考え方です。

★★(b)電力量は有効電力で計算する

$$P_{\text{平均}} = P_{max} \times \text{年負荷率} = 360 \times 0.55 = 198\,\mathrm{[kW]}$$

平均需要電力
★最大需要電力に負荷率を掛ける

$$W = 198 \times 24 \times 365 = 1734120\,\mathrm{[kW\cdot h]}$$

年間総消費電力量

$$W \approx 1734\,\mathrm{[MW\cdot h]}$$

MW·hに換算
(b)の答え

電力量は有効電力[kW]で計算します——力率は使いません。

450kV·Aで計算すると誤り——皮相電力は電力量にならないのです。

(a)で使う値と(b)で使う値が違う——ここが本問の設計です。

★[kW]と[kV·A]の使い分け

場面	使う単位	理由
★変圧器・発電機の容量	★★[kV·A]	★★発熱は電流で決まる
★電力量・料金	★★[kW]→[kW·h]	★★仕事をするのは有効電力
★契約電力	★★[kW]	★★最大需要電力

「設備の大きさ」は[kV·A]、「使った量」は[kW·h]——この対応で覚えます。

問題文が何を問うているかで単位を選ぶのです。

★年負荷率55％の意味

$$\text{年負荷率} = \dfrac{P_{\text{平均}}}{P_{max}} = 0.55$$

年間を通じた需要の平坦さ

$$P_{\text{平均}} = 198\,\mathrm{[kW]} \ll P_{max} = 360\,\mathrm{[kW]}$$

平均は最大の55％
設備の45％は普段遊んでいる

年間で見れば、最大需要になる時間はごくわずかです。

それでも設備は最大に合わせて用意する必要がある——これが電力設備の宿命です。

負荷率を上げる（平準化する）ことが省コストにつながります。

需要率60％の意味

設備容量600kWのうち、同時に使うのは最大でも360kWという意味です。

すべての機器を同時に全負荷で動かすことは普通ない——だから需要率は1未満。

この見込みがあるから、変圧器を小さくできるのです。

計算の手順をまとめる

手順	やること	単位
★①	★★設備容量×需要率＝最大需要電力	★★[kW]
★②	★★÷力率＝皮相電力	★★[kV·A]
★③	★★直近上位の標準容量を選ぶ	★★[kV·A]
★④	★★最大需要電力×負荷率＝平均需要電力	★★[kW]
★⑤	★★×24×365＝年間電力量	★★[kW·h]

②で[kV·A]に移り、④で[kW]に戻る——単位の流れを追うと迷いません。

力率改善が容量に効く

$$\cos\theta = 0.8 \Rightarrow S = \dfrac{360}{0.8} = 450\,\mathrm{[kV\cdot A]}$$

力率0.8の場合
500kV·Aの変圧器が必要

$$\cos\theta = 0.95 \Rightarrow S = \dfrac{360}{0.95} \approx 379\,\mathrm{[kV\cdot A]}$$

★力率を0.95に改善すると
400kV·Aで足りる

力率を改善すれば、1段階小さい変圧器で済みます——設備投資の節約。

進相コンデンサの費用より、変圧器の差額のほうが大きいことも——経済的な判断材料です。

電力会社の力率割引もあります——二重の効果。

バンクという語

「バンク」は変圧器の設置単位を指します——1バンク＝1組の変圧器。

三相を単相変圧器3台で構成する場合も、まとめて1バンクと数えます。

複数バンクに分けて、負荷に応じて稼働台数を調整することもあります——効率のよい運用です。

⏱️ 本番での進め方
① 最大需要電力＝設備容量×需要率。
② 変圧器容量は力率で割って[kV·A]に換算する。
③ 標準容量の直近上位を選ぶ。
④ 電力量は有効電力[kW]で計算——力率は使わない。

💡 覚え方
変圧器バンク容量の選定＝①最大需要電力＝設備容量×需要率[kW] ②皮相電力＝最大需要電力÷力率[kV·A] ③標準容量の直近上位を選ぶ。年間電力量＝平均需要電力（＝最大需要電力×年負荷率）×24×365。容量は[kV·A]、電力量は[kW]で計算する。

⚠️ よくある間違い
変圧器容量は力率で割る——[kW]のままでは不足する。電力量の計算に皮相電力を使わない——有効電力[kW]で。

まとめ

最大需要電力	600×0.60＝360 kW
皮相電力	360/0.8＝450 kV·A
(a)バンク容量	直近上位500 kV·A →(3)
平均需要電力	360×0.55＝198 kW
年間消費電力量	198×24×365≒1734000 kW·h
(b)	≒1734 MW·h →(4)