電験三種 令和4年度上期 法規 問12｜電気設備技術基準（電技解釈）

負荷が同時に使う最大の電力を求め、それを皮相電力[kVA]に直して、100kVAの変圧器が何台要るかを数えます。正答は(3)7台です。

①最大需要電力＝設備容量×需要率＝800×0.70＝560kW

②必要な皮相電力＝560÷力率0.90＝622.2kVA

③台数＝622.2÷100＝6.22台

変圧器は1台、2台と整数で数え、必要容量を下回れないので切り上げて7台です。6台だと600kVAで622.2kVAに足りません。「必要最小限」の台数を聞いているので、8台や9台は多すぎます。

【方針】変圧器は皮相電力[kVA]で選ぶので、①需要率で最大需要電力[kW]を出し、②力率で[kVA]に直し、③1台の容量で割って切り上げます。本問は条文を使わない計算問題です（需要率＝最大需要電力÷設備容量）。

【条件】設備容量800kW、需要率70%、総合力率90%、変圧器100kVA（損失は無視）。

【STEP1】最大需要電力＝800×0.70＝560kW

【STEP2】皮相電力＝560÷0.90＝622.2kVA（力率で割ると有効電力から皮相電力に直せる）

【STEP3】台数＝622.2÷100＝6.22 → 切り上げて7台（容量700kVA）

【各選択肢】

・(1)5台（500kVA）・(2)6台（600kVA）：どちらも622.2kVAに足りず、不足します。

・(3)7台（700kVA）：622.2kVAを超える最小の台数で正しい。

・(4)8台・(5)9台：容量は足りますが、最小限ではありません。

【よくある誤り】力率で割り忘れて560÷100＝5.6→6台、需要率を掛け忘れて800÷0.9÷100＝8.9→9台、需要率も力率も無視して800÷100＝8台、と誤りの選択肢に誘導されやすい。

【負荷の三つの量】設備容量[kW]は接続した負荷の定格の合計、需要率は最大需要電力÷設備容量×100[%]、力率は有効電力÷皮相電力です。変圧器の定格は皮相電力[kV·A]で決まるため、需要率と力率の両方を順に適用します。

【計算の流れ】

①P＝800×0.70＝560kW

②S＝P/cosφ＝560÷0.90＝622.22kV·A

③n≧S/100＝6.222 → 台数は整数なので n＝7

【別解（検算）】Q＝P tanφ＝560×tan(cos⁻¹0.9)＝560×0.4843＝271.2kvar。S＝√(P²＋Q²)＝√(560²＋271.2²)＝622.2kV·A。力率で割る方法と同じ結果です。

【台数の判定】

・6台：600kV·A＜622.2kV·A で、負荷が最大のとき622.2÷600＝103.7%となり、定格を超えます。

・7台：700kV·A、負荷が最大のとき622.2÷700＝88.9%で、余裕は700−622.2＝77.8kV·Aです。

・8台、9台：定格には足りますが、問いは「必要最小限」なので不適当です。

「損失は無視する」とあるため、変圧器内の損失を加算する必要はなく、「負荷は低圧のみ」とあるため、高圧を低圧に下げる変圧器だけで全負荷をまかなう前提の台数計算です。

【誤りの分析】560÷100＝5.6（力率の見落とし）は切り上げて6台、800÷0.9÷100＝8.9（需要率の見落とし）は9台、800÷100＝8台（両方の見落とし）と、いずれも別の選択肢に重なります。選択肢が5〜9台と連続しているため、計算の順序（需要率→力率→切り上げ）を守らないと誤答になります。切り上げを忘れて6.22を四捨五入すると6台となる点にも注意が必要です。