電験三種 令和7年度下期 電力 問12｜変電（変圧器・変電所・保護）

電験三種「電力」変電分野の計算問題（令和7年度下期 問12）。正答は(3)です。

二次側から見た合成%Zは，変圧器の10.6％と電源側の1.1％を足した11.7％（基準20MV・A）になります。二次側の定格電流はIn＝20,000kV・A÷(√3×6.6kV)≒1.75kAで，短絡電流（遮断電流）はIs＝In×100／%Z＝1.75×100／11.7≒15.0kAです。選択肢のうち最も近いのは(3)の20.0kAなので，正答は(3)です。

定格容量20MV・A，一次側77kV，二次側6.6kVの三相変圧器（%Z＝10.6％，基準20MV・A）があり，一次側から見た電源の%Zが1.1％（同基準）である場合に，二次側に設置する遮断器の定格遮断電流を求める問題（令和7年度下期 問12）。

【解法】

① 変圧器と電源は直列に接続されているので，同一基準容量（20MV・A）どうしの%Zは単純に加算できる。合成%Z＝10.6＋1.1＝11.7％。

② 二次側（6.6kV側）の定格電流はIn＝S／(√3×V)＝20,000／(1.732×6.6)≒1750A≒1.75kA。

③ 二次側に流れる短絡電流（＝遮断器の定格遮断電流の目安）はIs＝In×(100／%Z)＝1.75×(100／11.7)≒15.0kA。

④ 選択肢（260.0，6.0，20.0，2.6，1.5）のうち15.0kAに最も近いのは20.0kAで，正答は(3)。

%Zが小さいほど短絡電流は大きくなる関係（Is∝1/%Z）を踏まえ，電源側と負荷側の%Zを同一容量基準にそろえてから足し算する手順がこの種の問題の基本となる。

本問は電験三種「電力」科目の変電分野から，百分率インピーダンス法による短絡電流（遮断器の定格遮断電流）の算定を問う計算問題（令和7年度下期 問12）。

【百分率インピーダンス法の考え方】

%Z（百分率インピーダンス）は，基準容量を流したときに生じる電圧降下を定格電圧に対する比率で表したもので，同一の基準容量に換算してあれば，直列接続された複数の機器の%Zは単純に加算できる。本問では変圧器の%Zt＝10.6％，電源側（系統）の%Zs＝1.1％がいずれも基準容量20MV・Aで与えられているため，そのまま合成できる。

合成%Z＝%Zt＋%Zs＝10.6＋1.1＝11.7％

【定格電流の算定】

二次側（6.6kV側）の定格電流は，三相皮相電力の式S＝√3×V×Iより

In＝S／(√3×V)＝20,000kV・A／(√3×6.6kV)≒1750A≒1.75kA

【短絡電流の算定】

短絡電流は，百分率インピーダンス法の基本式

Is＝In×(100／%Z)

を用いて

Is＝1.75×(100／11.7)≒14.96kA≒15.0kA

これが，三相変圧器の二次側（6.6kV側，遮断器の設置点）で三相短絡が起きたときに流れる短絡電流，すなわち遮断器が遮断しなければならない電流の大きさである。選択肢の中で最も近いのは(3)の20.0kAであり，これが正答となる。

【選択肢の見方と注意点】

遮断器の定格遮断電流は，計算で求めた短絡電流を確実に遮断できる値，つまり計算値以上の値でなければならない。選択肢のうち14.96kAを上回る値は20.0kAと260.0kAだけで，260.0kAは過大，6.0kA・2.6kA・1.5kAは短絡電流を遮断できない。したがって「最も近い値」と「計算値以上」の両面から(3)が選ばれる。なお，定格電流を求める電圧に一次側の77kVを誤って使うと短絡電流は一桁以上小さくなる（20,000／(√3×77)≒150A，150×100／11.7≒1.28kA）。遮断器を設置する点の電圧（ここでは6.6kV）で定格電流を計算することが要点である。また，抵抗分を無視し%Zをすべてリアクタンスとして扱えるのは，問題文で「抵抗分及びその他の定数は無視する」と指定されているためで，%Zの加算はリアクタンス同士の単純な和として成り立つ。