技術基準の計算5【電験3種 法規】対地充電電流0.65A・試験装置容量7kV·A！受電設備の絶縁耐力試験 令和6年度下期 B問題13 完全解説

今回は令和6年度下期 法規科目 B問題13、受電設備の高圧電路の絶縁耐力試験の計算問題です。試験装置に必要な容量まで求める、実務そのままの出題です。

流れは3ステップ。①試験電圧＝最大使用電圧×1.5 ②対地充電電流 I_c＝2πfCV ③試験装置の容量 S＝V×I_c。3線一括なので√3で割ったり掛けたりしないのがポイントです。

出題のポイント

令和6年度下期 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 【技術基準の計算】 令和6年度下期 B問題13

　受電電圧6kV、契約電力500kWの自家用電気工作物の受電設備がある。「電気設備の技術基準の解釈」に基づき、周波数50Hzの交流電源を使用して受電設備の高圧電路の絶縁耐力試験を行うとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

　ただし、高圧電路の最大使用電圧は6 900Vとし、3線一括した高圧電路と大地との間の静電容量は0.2μFとする。

(a)　絶縁耐力試験における対地充電電流[A]の値として、最も近いのは次のうちどれか。

（1）0.32　（2）0.43　（3）0.54　（4）0.65　（5）0.71 A

(b)　この試験に使用する試験装置に必要な容量[kV·A]の値として、最も近いのは次のうちどれか。

（1）3　（2）5　（3）7　（4）9　（5）11 kV·A

ポイント解説：試験電圧→充電電流→容量は掛けるだけ

STEP1　試験電圧：解釈第15条により、最大使用電圧7 000V以下の電路の試験電圧は最大使用電圧の1.5倍。
　V = 6 900 × 1.5 = 10 350 [V]
問題文が最大使用電圧6 900Vを直接与えてくれているので、公称電圧6 600Vから1.15/1.1で換算する手間はありません（結果は同じ6 900V）。受電電圧6kVや契約電力500kWは撹乱情報で、計算には使いません。

STEP2　(a) 対地充電電流：静電容量は3線一括した高圧電路と大地との間で0.2μFと与えられています。「3線一括」なので、3相分をまとめた値がそのまま使えます——1相あたりに割り戻したり、√3倍したりする必要はありません。
　I_c = 2πfCV = 2π×50×0.2×10^-6×10 350 ≒ 0.650 [A]
よって(a)は(4)。

STEP3　(b) 試験装置の容量：試験装置は試験電圧Vを充電電流I_cで供給しなければならないので、必要な容量は単純に
　S = V × I_c = 10 350 × 0.6503 ≒ 6 731 [V·A] ≒ 6.73 [kV·A]
選択肢のうち最も近いのは7kV·A——よって(b)は(3)。実際の試験ではこれ以上の容量の試験装置を選定するか、容量が足りなければ補償リアクトルで充電電流を打ち消します。

問題の解説

STEP1　試験電圧

V=6 900×1.5=10 350V（最大使用電圧7 000V以下は1.5倍）

STEP2　(a)充電電流

Ic=2πfCV=2π×50×0.2e-6×10 350≒0.650A →(4)

STEP3　(b)容量

S=V×Ic=10 350×0.650≒6 731V·A≒6.73kV·A → 7kV·A →(3)

答え：(a)-(4)，(b)-(3)

まとめ

試験電圧	6 900×1.5＝10 350 V
静電容量	3線一括で0.2 μF
(a)充電電流	2πfCV≒0.650 A →(4)
(b)容量	10 350×0.650≒6.73 kV·A → 7kV·A →(3)
答え	(a)-(4)，(b)-(3)

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