技術基準の計算14【電験3種 法規】3度出た定番!1.3秒で300/5=60Ω・接地線の電流11mA 令和1年度 B問題13 完全解説

電験3種 法規科目 技術基準の計算 令和1年度 B問題13 6年で3度出た超定番!60Ωと11mAを確実に

今回は令和1年度 法規科目 B問題13B種接地工事の抵抗値と接地線に常時流れる電流の計算問題です。この問題は令和5年度上期 B問題12・令和6年度下期 B問題12でも同一内容が出題——6年間で3回という驚異の頻出問題です。

つまりここを固めれば3回分の得点になるということ。(a)は遮断時間1.3秒=1秒を超え2秒以内→300/I₁、(b)は接地されていない2相の対地電圧が線間200V・位相差60°のベクトル和です。

目次

令和1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 令和1年度 B問題13 問題文
令和1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「令和1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 【技術基準の計算】 令和1年度 B問題13

 図は三相3線式高圧電路に変圧器で結合された変圧器低圧側電路を示したものである。低圧側電路の一端子にはB種接地工事が施されている。この電路の一相当たりの対地静電容量をC とし接地抵抗をRBとする。低圧側電路の線間電圧200V、周波数50Hz、対地静電容量C は0.1μFとして、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

 ただし、(ア)変圧器の高圧電路の1線地絡電流は5Aとする。(イ)高圧側電路と低圧側電路との混触時に低圧電路の対地電圧が150Vを超えた場合は1.3秒で自動的に高圧電路を遮断する装置が設けられているものとする。

(a) 変圧器に施された、接地抵抗RBの抵抗値について「電気設備技術基準の解釈」で許容されている上限の抵抗値[Ω]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1)20 (2)30 (3)40 (4)60 (5)100 Ω

(b) 接地抵抗RBの抵抗値を10Ωとしたときに、RBに常時流れる電流IBの値[mA]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、記載以外のインピーダンスは無視するものとする。

(1)11 (2)19 (3)33 (4)65 (5)192 mA

令和1年度 B問題13 三相3線式低圧側電路とB種接地
令和1年度 B問題13 三相3線式低圧側電路とB種接地
令和1年度 B問題13 三相3線式低圧側電路とB種接地
令和1年度 B問題13 三相3線式低圧側電路とB種接地
答え(a)300/5=60Ω = (4)/(b)I_B≒11mA = (1)

答えは(a)60Ω・(b)11mA

電気設備技術基準の解釈 第17条第2項(B種接地工事の接地抵抗値)

・下記以外の場合 …… 150/I₁(Ω)/・高圧又は35 000V以下の特別高圧の電路と低圧電路を結合するもので、混触により低圧電路の対地電圧が150Vを超えた場合に自動的に高圧電路を遮断する装置を設けるとき、遮断時間が1秒を超え2秒以下 …… 300/I₁(Ω)/1秒以下 …… 600/I₁(Ω)

★この問題は6年間で3回出題されています。

令和5年度上期 B問題12が同一問題です。そちらはベクトル和を丁寧に扱っています

この記事は、近似の根拠と実務的な意味を主軸にします

★★6年で3回出題された定番

年度問題番号答え
★令和元年度(本問)★★B問題13★★(a)60Ω (b)11mA
★令和5年度上期★★B問題12★★同一
★令和6年度下期★★B問題12★★同一

数値も選択肢も同じ問題が3回——法規のB問題では異例の頻度です。

ここを固めれば3回分の得点——優先度の高い問題です。

計算ユニットは定番の型が繰り返される——過去問演習の価値がここにあります

★(a)遮断時間の3区分

遮断時間接地抵抗値本問での値(I₁=5A)
★遮断装置なし★★150/I₁★★30Ω
★1秒を超え2秒以下(本問1.3秒)★★300/I₁★★60Ω
★1秒以下★★600/I₁★★120Ω

3つの値をすべて計算しておくと、選択肢と照合できます——30・60・120

選択肢に30Ωと60Ωがある——遮断時間の読み取りを試しているのです。

★★(b)近似が成り立つ根拠

$$Z_C = \dfrac{1}{2\pi f C} = \dfrac{1}{2\pi \times 50 \times 0.1\times 10^{-6}}$$
対地静電容量のインピーダンス
$$Z_C \approx 31831\,\Omega \approx 31.8\,\mathrm{k\Omega}$$
計算結果
$$\dfrac{Z_C}{R_B} = \dfrac{31831}{10} \approx 3183$$
RBとの比
★3桁以上の差がある

3 000倍以上の差があれば、小さいほうは無視できます——誤差は0.03%程度

だから接地された相はほぼ大地電位——この近似が計算を可能にします

「記載以外のインピーダンスは無視する」という問題文の但し書き——近似を促しています

★充電電流の計算

$$I_b = I_c = \dfrac{200}{31831} \approx 6.28\times 10^{-3}\,\mathrm{[A]}$$
b相・c相の対地静電容量に流れる電流
対地電圧200V(線間電圧)
$$I_B = \sqrt{3} \times 6.28 \approx 10.9\,\mathrm{[mA]}$$
60度のベクトル和
(b)の答え

a相が接地されているので、b相・c相の対地電圧は線間電圧200Vです。

2つの電流は60度の位相差を持つので、和は√3倍——単純な2倍(12.6mA)ではありません

★接地線に常時電流が流れることの意味

観点内容
★健全時でも電流が流れる★★対地静電容量を通じた充電電流
★線路が長いほど大きい★★静電容量が大きくなるから
★漏電との区別★★常時電流が大きいと漏電検出が難しくなる

接地線の電流を測れば、対地静電容量の大きさがわかります——点検の手がかりになります。

この電流が異常に増えていれば、絶縁劣化の兆候——実務での監視項目です。

なぜ一端子接地なのか

条文の言葉ダミー語違い
低圧側の中性点★★低圧側の中性点★低圧側の1端子★★原則は中性点/300V以下で中性点に施し難いとき
三相4線式★★三相4線式★三相3線式(Δ結線等)★★中性点があるかどうか

本問は三相3線式で中性点がありません——だから一端子に接地しています

使用電圧200Vは300V以下なので、解釈24条bに該当——条文上も認められる方法です。

その結果、接地相の対地電圧が0V、他の2相が200Vになる——(b)の前提です。

中性点接地なら電流はどうなるか

$$V_{\text{対地}} = \dfrac{200}{\sqrt{3}} \approx 115\,\mathrm{[V]}$$
中性点接地の場合の各相の対地電圧
線間電圧÷√3
$$\text{3相平衡なら } I_B \approx 0$$
3相の充電電流はベクトル和がゼロ
接地線には電流が流れない

中性点接地なら、平衡していれば接地線に電流は流れません——3相のベクトル和がゼロだからです。

一端子接地だから電流が流れる——接地方式の違いが効いています

この対比を知っていると、問題の意味が深く理解できます

計算の手順をまとめる

手順やること
★①★★遮断時間で150/300/600を選び、I₁で割る
★②★★1/(2πfC)で対地容量のインピーダンスを求める
★③★★RBと桁を比較し、接地相を大地電位と近似
★④★★他の2相の対地電圧=線間電圧で電流を計算
★⑤★★60度のベクトル和なので√3倍

③の近似と⑤のベクトル和が2つの山場です——ここを越えれば計算は簡単

接地線の電流を実測する

方法内容
★クランプメータ★★接地線を挟んで電流を測る
★測定の意味★★対地静電容量の大きさがわかる
★異常の兆候★★値が増えていれば絶縁劣化のおそれ

B種接地線には常時電流が流れています——それを測ることが点検になるのです。

本問の計算は、その予測値を求めるもの——実務と直結しています

⏱️ 本番での進め方
1.3秒は300/I₁——1秒を超えている。
1/(2πfC)≒31.8kΩはRB(10Ω)の3 000倍以上。
③ だから接地相はほぼ大地電位と近似できる。
④ 2相の充電電流の和は√3倍——60度の位相差。

💡 覚え方
B種接地線に常時流れる電流=一端子接地の三相3線式では、接地相が大地電位となり他の2相の対地電圧は線間電圧に等しい。各相の充電電流I=V/(1/2πfC)を求め、60度の位相差のベクトル和(√3倍)が接地線に流れる。中性点接地なら平衡時は電流が流れない。

⚠️ よくある間違い
1.3秒を「1秒以下」と誤読しない——300/I₁。2相の電流を単純に2倍しない——√3倍。

まとめ

(a)遮断時間1.3秒=1秒超2秒以内 → 300/I₁
(a)答え300/5=60 Ω →(4)
(b)対地電圧b相・c相とも線間200V、位相差60°
(b)ベクトル和2×200×cos30°=346.4 V
(b)電流ωC×346.4≒10.9 mA →11mA →(1)
再出題R05上問12・R06下問12と同一

▼あわせて解きたい関連問題
・同一問題(技術基準の計算7):【法規】令和5年度上期 B問題12
・同一問題(技術基準の計算4):【法規】令和6年度下期 B問題12

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