第二種電工 電気の基礎理論 問13：電気の基礎理論

※本問は単相2線式または単相3線式回路の電圧降下問題と推定。設問の図情報が抽出時に欠落しているため確定解説不可。正答ウ=104Vから推察すると、電源100Vに電線抵抗0.1Ωが介在し、複数の抵抗負荷が並列接続された回路で、特定区間の電圧を求める問題。一般論として電線抵抗0.1Ω×電流による電圧降下を加減算する電圧降下問題は試験頻出。電圧降下V_drop=I×R で計算する基本パターン。

※本問は図必須問題のため確定解説不可。正答ウ=104V から推定するに、配電線路（電線抵抗0.1Ω/線）で複数の抵抗負荷が並列接続され、電源電圧100V＋電圧上昇/降下により特定箇所が104Vになる回路構成。

【単相2線式電圧降下の一般式】 V_drop = 2 × I × r × L（往復2本分・電流I・1線抵抗r・長さL）。本問のように電源電圧100Vで先端の電圧が104Vなら、これは逆方向の負荷（発電・蓄電・コンデンサ系）か、別経路からの電圧重畳と推察。

【電圧上昇のシナリオ】

①太陽光発電の逆潮流：分散電源から電力が逆方向に流れ、電線抵抗で電圧上昇。100V＋4V=104V。

②並列電源の電圧差吸収：別電源側が高電圧、合流点で電圧上昇。

【標準的な配電線電圧降下計算】 I=20A・r=0.1Ω・L=10mなら V_drop=2×20×0.1×10/1000=0.04V…と単純計算では104Vにならず、図情報の補完が必要。

※本問は図情報必須のため、テキスト抽出データのみでは確定解説不可。正答ウ=104V から逆算すると、電源100Vに対し電圧上昇4Vが発生する特殊回路構成。本解説では電圧降下/電圧上昇の一般論を整理する。

【配電線路の電圧降下公式】

①単相2線式（1φ2W）：

V_d = 2 × I × r × L = 2 × I × R_line

電線2本（往復）の往復抵抗による降下。

②単相3線式（1φ3W）：

バランス時は中性線電流0なので、V_d = I × r × L（1線分のみ）

不平衡時は中性線電流が発生し、両側で電圧差が生じる。

③三相3線式（3φ3W）：

V_d = √3 × I × (r×cosφ + x×sinφ) × L

力率と長さを考慮した電圧降下。

【電気設備技術基準の電圧降下規定】

①幹線（電源から分電盤まで）：2%以内

②分岐回路（分電盤から末端）：2%以内（長さ60m超は3%、120m超は5%等の緩和）

③合計：100V回路で原則4%（4V）以内、200V回路で8V以内

【電圧上昇が発生するケース】

①太陽光発電の逆潮流：FIT制度下で家庭から系統への逆潮流時、電線抵抗×逆潮流電流分だけ受電点電圧が上昇。電気事業法では低圧で101±6V（95〜107V）規定で、107V超過は逆潮流制限がかかる。

②長距離無負荷送電線（フェランチ効果）：軽負荷時の対地静電容量による進相電流で受電端電圧上昇。

③コンデンサ過補償：力率改善コンデンサの容量過大→進相電流→電圧上昇。

④三相回路の中性点浮動：不平衡負荷で特定相の電圧上昇。

【正答ウ=104V との整合性検討】

電源100V＋線路電圧降下/上昇4V の組合せで、本問は逆潮流または特定経路の電圧重畳が考えられる典型問題。完全な図情報があれば、Kirchhoffの法則（電圧則・電流則）を適用して各経路の電圧を求める。電力工学では「マルチノード解析」「ノード方程式」で系統的に解く。

【実務応用】

①住宅太陽光発電：パワコン出力電圧設定（107V以内）と逆潮流時の系統電圧管理。

②工場の自家発電併用：商用電源と自家発電の同期・電圧調整。

③EV充電器設置：高出力充電による電圧降下と、分電盤・引込線太線化の必要性判断。

④長距離配電線：途中昇圧トランス（ステップアップトランス）で電圧降下補償。

電験三種「電力」「法規」では同論点が「線路電圧降下計算」「配電線電圧管理」として高度化。配電系統の電圧調整は電力会社の重要業務であり、SVR（自動電圧調整器）・LRT（負荷時タップ切換器）等の機器も学ぶ。本問のテキスト抽出データでは確定解説できないが、論点として頻出するパターンであることを理解しておく。