電気施設管理-計算32【電験3種法規】コンデンサ素子短絡の診断！運転電流R6.6A・S-T相間が最小＝(a)(1)(b)(2) 平成25年度 B問題11 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25年度 B問題11 運転電流の偏りで劣化を見抜く！短絡はどの相？

今回は平成25年度法規科目 B問題11、高圧進相コンデンサの劣化診断を扱う問題です。運転電流の測定から診断し、機器停止後に2端子測定法で相間静電容量を測定して破壊素子を特定します。実務的な良問です。

(a)は定格電流×測定比のシンプルな計算。(b)はY結線・各相2素子直列のコンデンサで1素子が短絡したときの相間静電容量を、直列合成で比較します。

平成25年度法規科目 B問題11：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25年度 B問題11 問題文 — 平成25年度法規科目 B問題11 問題文

出典：一般財団法人電気技術者試験センター「平成25年度第三種電気主任技術者試験」法規科目 B問題11

電験3種法規科目【電気施設管理】平成25年度 B問題11

　高圧進相コンデンサの劣化診断について、次の(a)及び(b)に答えよ。

（図1・図2は上の画像を参照してください。定格容量50kvar、Y結線、一相2素子、使用電圧6.6kV。）

(a)　三相3線式50Hz、使用電圧6.6kVの高圧電路に接続された定格電圧6.6kV、定格容量50kvar（Y結線、一相2素子）の高圧進相コンデンサがある。内部素子の劣化点検のため運転電流を高圧クランプメータで測定した。測定電流の定格電流に対する比は、S相1.15、R相1.50、T相1.15であった。測定電流[A]に最も近い数値の組合せ（R相・S相・T相）を選べ。ただし直列リアクトルはないものとする。

R相 S相 T相
(1) 6.6 5.0 5.0
(2) 7.5 5.7 5.7
(3) 3.8 2.9 2.9
(4) 11.3 8.6 8.6
(5) 7.2 5.5 5.5

(b)　(a)の測定により劣化による内部素子の破壊（短絡）が発生していると判断し、機器停止後、各相間の静電容量を2端子測定法（1端子開放で測定）で測定した。図2のとおりR相の一方の素子が破壊（素子極間短絡）しているとすれば、静電容量測定結果の記述として正しいものを選べ。

(1)　R-S相間の測定値は、最も小さい。

(2)　S-T相間の測定値は、最も小さい。

(3)　T-R相間は、測定不能である。

(4)　R-S相間の測定値は、S-T相間の測定値の約75%である。

(5)　R-S相間とS-T相間の測定値は、等しい。

	R相	S相	T相
(1)	6.6	5.0	5.0
(2)	7.5	5.7	5.7
(3)	3.8	2.9	2.9
(4)	11.3	8.6	8.6
(5)	7.2	5.5	5.5

答え(a)R相6.6A・S相5.0A・T相5.0A ＝ (1)／(b)S-T相間の測定値が最も小さい＝ (2)

答えは(a)R相6.6A・S相5.0A・T相5.0A・(b)(2)

高圧進相コンデンサの劣化診断

★定格電流＝定格容量 / (√3 × 線間電圧)／★測定電流＝定格電流 × 測定比／★素子が短絡すると、その相の静電容量が増える——2素子直列が1素子だけになるから2倍。／★2端子測定法（1端子開放）では、健全な2相の直列合成を測ることになる。

★短絡＝容量が増える＝電流が増える。この連鎖が診断の骨格です。

運転中の測定と停止後の測定を組み合わせた実務的な良問です。

★(a)定格電流を求める

$$I_{\text{定格}} = \dfrac{Q}{\sqrt{3} V} = \dfrac{50\times10^3}{\sqrt{3} \times 6600}$$

定格容量50kvar、線間電圧6.6kV

$$I_{\text{定格}} \approx 4.37\,\mathrm{[A]}$$

定格電流

$$I_R = 4.37 \times 1.50 \approx 6.6\,\mathrm{[A]}$$

R相（測定比1.50）

$$I_S = I_T = 4.37 \times 1.15 \approx 5.0\,\mathrm{[A]}$$

S相・T相（測定比1.15）
(a)の答え

コンデンサの定格容量[kvar]から定格電流を出します——Q＝√3VI。

R相だけが1.50と大きい——異常の兆候です。

S相・T相も1.15と1より大きい——これも理由があります。

★★なぜR相の電流が増えるのか

$$C_{\text{正常}} = \dfrac{C_0}{2}$$

2素子直列（1素子の容量をC₀とする）

$$C_{\text{短絡後}} = C_0$$

★1素子が短絡すると残り1素子だけ
容量が2倍になる

$$I = \omega C V \Rightarrow I \propto C$$

電流は静電容量に比例
だから電流も増える

直列のコンデンサは、1つ短絡すると合成容量が2倍になります——直列は逆数の和だから。

容量が2倍なら電流も2倍——のはずですがY結線なので単純ではない。

Y結線では中性点の電位が動くため、R相1.50・他相1.15という値になります。

★★(b)2端子測定法とは

測定	方法	測るもの
★R-S相間	★★T相端子を開放してR-S間を測る	★★R相とS相の直列合成
★S-T相間	★★R相端子を開放してS-T間を測る	★★S相とT相の直列合成
★T-R相間	★★S相端子を開放してT-R間を測る	★★T相とR相の直列合成

Y結線なので、2端子間は2つの相が直列になります——中性点を経由。

1端子を開放するのは、3つ目の相を切り離すためです。

だから測定値は2相の直列合成容量になります。

★★どの相間が最小になるか

$$C_{R} = C_0 \quad (\text{短絡により2倍}),\quad C_S = C_T = \dfrac{C_0}{2}$$

各相の容量

$$C_{RS} = \dfrac{C_R C_S}{C_R + C_S} = \dfrac{C_0 \cdot C_0/2}{C_0 + C_0/2} = \dfrac{C_0}{3}$$

R-S相間（R相が大きい）

$$C_{ST} = \dfrac{(C_0/2)(C_0/2)}{C_0/2 + C_0/2} = \dfrac{C_0}{4}$$

★S-T相間（両方とも健全）
最も小さい

$$C_{TR} = \dfrac{C_0}{3}$$

T-R相間（R相が大きい）
R-Sと同じ

S-T相間だけが健全な相どうしの直列——だから最も小さいのです。

R相が絡む2つ（R-S、T-R）は、R相の容量が大きい分だけ合成も大きい。

「小さいほうを探す」という発想が面白い——直感と逆です。

★選択肢を検証する

選択肢	内容	判定
★(1)	★★R-S相間が最も小さい	★★誤り（S-Tが最小）
★(2)	★★S-T相間が最も小さい	★★正しい
★(3)	★★T-R相間は測定不能	★★誤り（測定できる）
★(4)	★★R-SはS-Tの約75％	★★誤り（約133％）
★(5)	★★R-SとS-Tが等しい	★★誤り

(4)は逆——(C₀/3)/(C₀/4)＝4/3≒133％です。

比を計算しておくと、複数の選択肢を同時に判定できます。

短絡しても導通するので「測定不能」にはなりません。

★コンデンサの劣化と保護

段階	現象	対応
★初期	★★1素子が短絡し電流が増える	★★運転電流の測定で発見
★進行	★★他の素子の負担が増え連鎖的に破壊	★★早期の交換が必要
★末期	★★相間短絡・ケース破裂	★★保護装置が動作

1素子の短絡は、残りの素子に高い電圧がかかることを意味します——連鎖的に進む。

だから早期発見が重要——クランプメータでの定期測定。

放置するとケースが膨張・破裂することもあります。

測定は必ず停電してから

(b)の静電容量測定は「機器停止後」と明記されています。

充電されたコンデンサは非常に危険——必ず放電してから測定します。

放電コイル・放電抵抗があっても、放電棒で確認するのが安全です。

進相コンデンサの構造

項目	内容
★素子	★★金属化フィルムを巻いた小さなコンデンサ
★直列接続	★★1相あたり複数素子を直列にして耐圧を確保
★保安装置	★★ケース内圧の上昇で電路を遮断するものもある

1つの素子で6.6kVに耐えるのは難しいので、直列にします——本問は1相2素子。

だから1素子が短絡しても即座に故障とはならず、運転が続いてしまう——だから診断が必要なのです。

残った素子に全電圧がかかるため、連鎖的に破壊が進みます。

⏱️ 本番での進め方
① 定格電流＝定格容量/(√3×線間電圧)。
② 素子が短絡するとその相の容量が2倍になる。
③ 2端子測定は2相の直列合成を測る。
④ 健全な2相の組合せ（S-T）が最も小さい。

💡 覚え方
高圧進相コンデンサの劣化診断＝①運転電流を測定し、定格電流（＝定格容量/(√3×線間電圧)）との比で異常相を絞る ②停止後に2端子測定法（1端子開放）で相間静電容量を測る ③素子短絡した相は容量が2倍になるため、健全な2相の組合せが最も小さくなる。

⚠️ よくある間違い
短絡した相が絡む相間が「小さい」のではない——容量が増えるので合成も大きくなる。最小は健全な2相の組合せ。

まとめ

定格電流	50000/(√3×6600)≒4.37 A
(a)測定電流	R6.6/S5.0/T5.0 A →(1)
正常相容量	C₀/2（2素子直列）
R相容量	C₀（1素子短絡）
相間	R-S=C₀/3、S-T=C₀/4、T-R=C₀/3
(b)	S-T相間が最小 →(2)