技術基準の計算4【電験3種 法規】1.3秒遮断で300/5=60Ω!B種接地に常時流れる電流11mA 令和6年度下期 B問題12 完全解説

電験3種 法規科目 技術基準の計算 令和6年度下期 B問題12 1.3秒で遮断なら300÷I!B種は60Ωになる

今回は令和6年度下期 法規科目 B問題12B種接地工事の抵抗値と、そこに常時流れる電流を求める計算問題です。(a)は暗記、(b)はベクトル計算という構成です。

(a)の鍵は遮断時間1.3秒——1秒を超え2秒以内なので300/I₁です。(b)は接地されていない2相の対地電圧(=線間電圧200V、位相差60°)が対地静電容量を通して流す電流のベクトル和を求めます。

目次

令和6年度下期 法規科目 B問題12: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 B問題12 問題文
令和6年度下期 法規科目 B問題12 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 B問題12

電験3種 法規科目 【技術基準の計算】 令和6年度下期 B問題12

 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6年度下期 B問題12 三相3線式低圧側電路とB種接地
令和6年度下期 B問題12 三相3線式低圧側電路とB種接地
令和6年度下期 B問題12 三相3線式低圧側電路とB種接地
令和6年度下期 B問題12 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)

・遮断装置がない場合 …… 150/I₁(Ω)/・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)

★この問題は令和元年度・令和5年度上期に続き、6年で3回目の出題です。

令和元年度 B問題13令和5年度上期 B問題12が同一問題です。

この記事は、誤答の作られ方と最短の解き方を主軸にします

★★(a)3つの誤答はどう作られているか

選択肢どう間違えたか
★(1)20Ω★★—★★撹乱用
★(2)30Ω★★150/5★★遮断装置を見落とした
★(3)40Ω★★—★★撹乱用
★(4)60Ω★★300/5★★正しい
★(5)100Ω★★—★★撹乱用(600/5=120は選択肢にない)

150/5=30Ωが選択肢に入っています——遮断装置の存在を見落とした人を待っているのです。

600/5=120Ωは選択肢にありません——1秒以内と誤読しても気づける設計です。

選択肢の並びから、出題者が何を試しているかが読めます

★(a)を最短で解く

$$1.3\,\mathrm{s} > 1\,\mathrm{s} \Rightarrow 300/I_1$$
遮断時間の判定
1秒を「超え」ている
$$R_B = \dfrac{300}{5} = 60\,\Omega$$
計算
(a)の答え

判定と割り算の2ステップだけです——10秒で解けます

「1.3」の小数点以下を読む——それだけが勝負です。

★(b)を最短で解く

$$Z_C = \dfrac{1}{2\pi f C} = \dfrac{1}{2\pi \times 50 \times 0.1\times 10^{-6}} \approx 31.8\,\mathrm{k\Omega}$$
対地静電容量のインピーダンス
$$I_B = \sqrt{3} \times \dfrac{200}{31831} \approx 10.9\,\mathrm{[mA]}$$
2相の充電電流のベクトル和
★√3倍を一気に適用

接地相が大地電位なので、他の2相の対地電圧は線間電圧200Vです。

各相の電流は200/31.8k≒6.28mA——これを√3倍して10.9mA

2式で解けます——手順を覚えれば1分かかりません

★なぜ√3倍なのか(図で理解する)

ベクトル大きさ向き
★I_b(b相の充電電流)★★6.28mA★★基準
★I_c(c相の充電電流)★★6.28mA★★I_bから60度
★合成★★2×6.28×cos30°=√3×6.28★★二等分線方向

同じ大きさの2つのベクトルが60度をなすとき、和は√3倍です——2cos30°=√3

単純に2倍(12.6mA)とすると、選択肢にない値——それで誤りに気づけます

★接地相を大地電位と近似する根拠

$$\dfrac{Z_C}{R_B} = \dfrac{31831}{10} \approx 3183$$
対地容量のインピーダンスとRBの比
3 000倍以上の差
$$\Rightarrow \text{RBの電圧降下は無視できる}$$
近似の根拠
誤差は0.03%程度

桁が3つ違えば、小さいほうは無視できます——工学的な近似の考え方です。

問題文の「記載以外のインピーダンスは無視する」も、この近似を促しています

6年で3回という異例の頻度

年度問題番号答え
★令和元年度★★B問題13★★(a)(4) (b)(1)
★令和5年度上期★★B問題12★★同一
★令和6年度下期(本問)★★B問題12★★同一

数値も選択肢も同じ問題が3回——法規のB問題では異例です。

ここを固めれば、3回分の配点が確実になる——優先度は最高クラスです。

一端子接地だから電流が流れる

条文の言葉ダミー語違い
一端子接地(本問)★★一端子接地(本問)★中性点接地★★接地相0V・他2相は線間電圧/各相の対地電圧は線間/√3
接地線に電流が流れる★★接地線に電流が流れる★平衡時はほぼ流れない★★3相のベクトル和がゼロになるかどうか

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。

一端子接地では対称性が崩れるので電流が流れる——これが本問の前提です。

三相3線式(Δ結線等)で中性点がない場合の措置です。

接地線の電流を実務で測る

項目内容
★測定器★★クランプメータ(漏電電流計)
★正常値★★対地静電容量から計算される値
★異常の兆候★★値が増えていれば絶縁劣化のおそれ

本問の計算は、その「正常値」を求めるものです——実測値と比べる基準になります。

試験の計算が、そのまま実務の判断材料になる——法規科目の実用性です。

B種接地の抵抗値が緩和される理由

$$V = I_1 R_B \leq 150\,\mathrm{[V]}$$
混触時に低圧側に現れる対地電圧
原則は150V以下
$$\text{速く遮断できる} \Rightarrow \text{高い電圧を短時間なら許容}$$
300V(2秒以下)/600V(1秒以下)
時間と電圧のトレードオフ

人体への危険は、電圧と時間の両方で決まります——短時間なら高い電圧も許されるのです。

だから遮断が速いほど接地抵抗を緩和できる——150/300/600という3段階です。

接地工事は施工が難しく、抵抗値を下げるほど費用がかかります——緩和には実務上の意味があります

接地工事の4種類との位置づけ

種類目的抵抗値
★A種★★高圧機器の外箱等★★10Ω以下
★B種★★混触時に低圧側の電位上昇を抑える★★150/300/600÷I₁
★C種★★300V超の低圧機器の外箱★★10Ω以下
★D種★★300V以下の低圧機器の外箱★★100Ω以下

B種だけが計算で決まります——他は固定値

系統の1線地絡電流によって変わるから——だから計算問題になるのです。

⏱️ 本番での進め方
1.3秒は300/I₁——選択肢の30Ωは150/5の誤答。
Z_C=1/(2πfC)≒31.8kΩはRBの3 000倍以上。
③ 接地相は大地電位と近似できる。
④ 2相の充電電流の和は√3倍——2倍ではない。

💡 覚え方
B種接地線の常時電流=①遮断時間で150/300/600を選びI₁で割る(1.3秒なら300/5=60Ω)②Z_C=1/(2πfC)を求める ③RBがそれより十分小さければ接地相は大地電位 ④他の2相の対地電圧は線間電圧、各相の電流を求め、60度のベクトル和なので√3倍。

⚠️ よくある間違い
1.3秒を「1秒以下」と誤読しない遮断装置を見落とすと150/5=30Ω(選択肢(2))。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
答え(a)-(4),(b)-(1)

▼あわせて解きたい関連問題
・B種接地工事の計算(技術基準の計算3):【法規】令和6年度下期 A問題4
・B種・D種接地抵抗の計算(技術基準の計算6):【法規】令和6年度上期 B問題13

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