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 (a)接地抵抗の上限60Ω=(4)/(b)常時流れる電流11mA=(1)(令和5年度上期 問12・令和6年度下期 問12と同一)

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。

出題のポイント

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

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

ポイント解説:6年で3回出た「B種+充電電流」の定番

(a) 1.3秒は「1秒超2秒以内」:B種接地工事の抵抗値は遮断時間で3段階——遮断装置なし150/I₁/1秒を超え2秒以内300/I₁/1秒以内600/I₁1.3秒1秒を超えているので300/I₁
 RB = 300 ÷ 5 = 60 [Ω](a)は(4)
「1.3」を「1」と読み違えると600/5=120Ω、遮断装置を見落とすと150/5=30Ω(選択肢(2))——小数点以下まで読むことが得点の分かれ目です。

(b) 接地相はほぼ大地電位:RB=10Ωに対して対地静電容量のインピーダンスは1/(ωC)=1/(2π×50×0.1μF)≒31.8kΩと3桁大きいので、接地された相(a相)はほぼ大地電位。a相自身の対地容量へ分流する電流は無視できます。
残るb相・c相の対地電圧は、a相を基準とした線間電圧=200Vで、VbaとVcaのなす角は60°です。

(b) ベクトル和は√3倍:それぞれの対地容量を流れる電流ωCVが位相差60°で合成されるので
 |Vb+Vc| = 2×200×cos30° = 200√3 ≒ 346.4 [V]
 IB = ωC×346.4 = 2π×50×0.1×10-6×346.4 ≒ 1.09×10-2 A ≒ 11 [mA]
よって(b)は(1)単純に2倍(12.6mA)にしない——√3倍が正解です。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でも同一なので、確実に固めておきましょう。

問題の解説

STEP1 (a)遮断時間

1.3秒=1秒超2秒以内 → 300/I₁

R=300/5=60Ω →(4)

STEP2 (b)前提

1/(ωC)≒31.8kΩ >> R_B=10Ω → a相はほぼ大地電位

b相・c相の対地電圧=線間200V、位相差60°

STEP3 (b)合成

|Vb+Vc|=2×200×cos30°=200√3≒346.4V

I_B=ωC×346.4≒10.9mA →11mA →(1)

答え:(a)-(4),(b)-(1)

💡 覚え方
B種接地抵抗=遮断なし150/I₁・1秒超2秒以内300/I₁・1秒以内600/I₁。低圧側の1端子を接地した三相回路で接地線に常時流れる電流=√3ωC×(線間電圧)。接地相自身の対地容量は無視できる。

⚠️ よくある間違い
1.3秒を「1秒以内」と読まない。(b)を2倍にしない(位相差60°なので√3倍)。R01・R05上・R06下の3回とも同じ問題・同じ答え——番号ではなく解き方で覚える。

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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