電気施設管理3【電験3種 法規】変流比は二次側の抵抗で変わらない!CTの二次開放は絶対禁止 令和6年度下期 A問題10 完全解説

電験3種 法規科目 電気施設管理 令和6年度下期 A問題10 CTの変流比は負荷で変わらない!二次開放は厳禁

今回は令和6年度下期 法規科目 A問題10変流器(CT)の誤り選択問題です。令和5年度下期 A問題10・平成27年度 A問題10でも繰り返し問われている頻出テーマです。

CTで覚えるのは「二次側を絶対に開放しない」の一点。二次開放すると励磁電流が全部磁化に使われて高電圧が生じ、絶縁破壊・感電の危険があります。だから二次側に開閉器やヒューズを付けないし、計器を外すときは端子を短絡してから行います。

目次

答え(誤っているもの)は(5)

計器用変成器の変流器(CT)

★変流比は巻数比で決まる。二次側の負担が変わっても変流比は変化しない——変化するのは比誤差位相角誤差である。/★定格負担=二次側に接続できる負荷の限度[V·A]。これを超えると誤差が規定値を外れる。/★通電中の二次開放は厳禁

★「誤差」と「変流比」は別物——ここが3回出題された論点です。

平成27年度令和5年度下期と同じ文章で、選択肢の並び順だけが違います。

この記事は、「誤差とは何か」を主軸にします

令和6年度下期 法規科目 A問題10: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6年度下期 A問題10 問題文
令和6年度下期 法規科目 A問題10 問題文

出典:一般財団法人 電気技術者試験センター「令和6年度下期 第三種電気主任技術者試験」法規科目 A問題10

電験3種 法規科目 【電気施設管理】 令和6年度下期 A問題10

 次の文章は、計器用変成器の変流器に関する記述である。その記述内容として誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1) 変流器は、一次電流から生じる磁束によって二次電流を発生させる計器用変成器である。

(2) 変流器は、二次側に開閉器やヒューズを設置してはいけない。

(3) 変流器は、通電中に二次側が開放されると変流器に異常電圧が発生し、絶縁が破壊される危険性がある。

(4) 変流器の通電中に、電流計をやむを得ず交換する場合は、二次側端子を短絡して交換し、その後に短絡を外す。

(5) 変流器は、一次電流が一定でも二次側の抵抗値により変流比は変化するので、電流計の選択には注意が必要になる。

答え誤りは(5)「二次側の抵抗値により変流比は変化する」 = (5)

★★変流比と誤差はどう違うのか

変流比誤差
★決まり方★★巻数比(製造時に固定)★★使用条件で変わる
★負担の影響★★受けない★★★受ける
★例★★100/5A=20:1★★±0.5%など

変流比は設計値、誤差はその設計値からのずれです——まったく別の概念

「二次側の抵抗値により変流比は変化する」は、誤差の話を変流比にすり替えた表現です。

もっともらしいので引っかかりやすい——3回も出題される理由です。

★★比誤差と位相角誤差

\varepsilon = \dfrac{K_n I_2 – I_1}{I_1} \times 100\,[\%]
比誤差(K_nは公称変流比)
実際の二次電流が理論値からどれだけずれるか
\theta = \angle I_2 – \angle I_1
位相角誤差
電流の位相のずれ

比誤差は大きさのずれ、位相角誤差は位相のずれです——2種類あるのです。

電力計や電力量計では位相角誤差も効きます——力率の測定に影響するから。

電流計だけなら比誤差だけを気にすればよいのです。

★★なぜ負担が大きいと誤差が増えるのか

V_2 = I_2 Z_{負担}
二次側に生じる電圧
負担が大きいほど電圧も高い
V_2 \uparrow \Rightarrow \phi \uparrow \Rightarrow I_0 \uparrow
二次電圧が高いと必要な磁束が増え励磁電流も増える
I_0 \uparrow \Rightarrow \text{誤差} \uparrow
★励磁電流の分だけ二次電流が理論値より小さくなる
これが誤差の正体

励磁電流は「変成に寄与しない電流」です——その分だけ二次電流が減るのです。

負担が大きいほど励磁電流が増え、誤差が大きくなる——これが物理的な仕組み

しかし巻数比そのものは変わりません——だから「変流比が変化する」は誤りです。

★定格負担とは

項目内容
★定義★★規定の誤差内で使える二次側負荷の限度[V·A]
★代表値★★15V·A・40V·Aなど
★構成要素★★計器の消費電力+配線抵抗
★超えた場合★★誤差が精度階級を外れる

配線が長いと、その抵抗も負担に加わります——だから太く短く配線するのです。

計器を増設するときは負担の再計算が必要——実務上の注意点です。

問題文の「電流計の選択には注意が必要」はこの負担のことを指しています——ただし変流比は変わらない

★精度階級

階級比誤差の限度用途
★0.1級・0.2級★★±0.1%・±0.2%★★標準器・精密計測
★0.5級・1.0級★★±0.5%・±1.0%★★一般計測・取引用
★5P10など★★保護用(大電流でも飽和しにくい)★★継電器用

計器用と保護用では求められる性質が違います——計器用は精度、保護用は大電流特性

保護用は事故時の大電流でも飽和せず、継電器に正しい信号を送る必要があります

だから同じCTでも用途で選び分けるのです。

★★3回出題された事実

年度正解番号誤りの位置
★平成27年度★★(4)★★4番目
★令和5年度下期★★(4)★★4番目
★令和6年度下期(本問)★★(5)★★★5番目に移動

文章はまったく同じで、並び順だけが変わりました——番号で覚えた人を外す設計です。

令和6年度下期では(4)と(5)が入れ替わっています——交換手順の記述が4番目に

3回とも得点するには、内容の理解しかありません

二次開放の危険性(再確認)

二次を開放すると一次電流のすべてが励磁電流として働きます——鉄心が過飽和

磁束が方形波状に急変し、数千Vの尖った電圧が誘起されます——絶縁破壊・感電・鉄心過熱

だから開閉器もヒューズも付けない——すべてがこの一点から導かれます

使っていないCTの扱い

予備のCTや、計器を外した状態のCTは二次側を短絡しておきます

短絡端子(短絡片)が備わった端子台が使われます——作業の安全のためです。

「開放しない」を構造で担保しているのです。

励磁電流とは何か

I_0 = I_i + I_m
励磁電流=鉄損電流+磁化電流
I_m: \text{鉄心に磁束をつくるための電流}
変成に寄与しない
★この分だけ二次電流が減る

鉄心に磁束をつくるには、いくらか電流が要ります——それが励磁電流

この電流は二次側に伝わらないので、誤差の原因になります

理想変成器なら励磁電流はゼロ——現実には必ず存在するのです。

CTを選ぶときに見る項目

項目内容
★定格一次電流★★負荷電流に見合うものを選ぶ
★定格二次電流★★通常5A(1Aもある)
★定格負担★★接続する計器と配線の合計を上回ること
★精度階級★★計器用か保護用かで選ぶ
★過電流強度★★短絡電流に耐えられること

問題文の「電流計の選択には注意が必要」は、定格負担のことを指しています。

ただしそれは誤差の話であって、変流比の話ではない——だから選択肢が誤りなのです。

同じ論点が3回問われた意味

出題者が繰り返し問うのは、それだけ誤解が多い論点だからです。

「二次側の負担で誤差が変わる」は正しく、「変流比が変わる」は誤り——この一線を引けるか

ここを理解していれば、何度出題されても得点できます

⏱️ 本番での進め方
① 変流比は巻数比で決まる(製造時に固定)。
② 負担で変わるのは比誤差と位相角誤差
③ 誤差が生じるのは励磁電流が増えるため。
④ 正解番号は(4)(4)(5)——並び順が変わる。

💡 覚え方
CTの変流比は巻数比で決まり、二次側の負担では変化しない。負担が大きいと二次電圧が上がり励磁電流が増え、比誤差・位相角誤差が大きくなる(変流比が変わるのではない)。定格負担=規定の誤差内で使える二次側負荷の限度[V·A]で、計器の消費電力と配線抵抗の合計。

⚠️ よくある間違い
負担で変わるのは誤差であって変流比ではない——ここが3回出題された論点。正解番号は(4)(4)(5)と変わる——内容で判断する。

まとめ

(1)正しい(一次電流の磁束で二次電流)
(2)正しい(二次側に開閉器・ヒューズ禁止)
(3)正しい(二次開放で異常電圧)
(4)正しい(端子を短絡してから交換)
(5)誤り(変流比は巻数比で決まる)
答え(5)

▼あわせて解きたい関連問題
・変流器(電気施設管理5):【法規】令和5年度下期 A問題10
・変流器(電気施設管理12):【法規】平成27年度 A問題10

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