第一種電工 配電理論・配線設計 問8：配電理論・配線設計

単相2線式配電線路のB点電圧と全電力損失の組合せを問う問題。正答イ（正確な数値はOCR欠落だが組合せイが正解）。単相2線式の電圧降下と電力損失の計算問題。B点への電流と各区間電流・電線抵抗（0.1Ω）から電圧降下を計算し、I²Rで電力損失を求める。電源210V・電線抵抗0.1Ω・各負荷電流から：A-B間電流=合計電流、B-C間電流=B点先の電流で順次計算。正答イの組合せが電圧・損失の両方で正しい値。

単相2線式2段負荷の電圧・損失計算問題（OCR欠落・令和元年度 問4）。設問詳細は不明だが、選択肢イが「B点電圧と全電力損失の正しい組合せ」として正答。類題（haiden_02）と同様の計算構造で、電源210V・各電線1線当たり0.1Ω・複数負荷の構成。計算手順：各区間の電流を求める（遠端負荷電流+近端負荷電流が前区間を流れる）→単相2線式電圧降下ΔV=2×I×r×区間数→B点電圧=電源電圧-A-B間電圧降下→全電力損失=各区間の電線損失の合計。OCR欠落のため具体値の特定は困難だが、計算方法の理解が重要。正答イ。

【単相・三相配電線路の電圧・損失計算の体系化】複数の負荷点を持つ配電線路の電圧・損失計算は配電設計の核心スキル。第一種電気工事士では複雑な配電システムの設計・検討が実務で求められる。

【一般化した計算フレームワーク】n個の負荷がa₁, a₂, …, aₙ Aの電流を消費し、i₁, i₂, …, iₙ Aが電流が区間1, 2, …, nを流れる（各区間電流=その区間より後の全負荷電流の合計）。区間k（抵抗rk Ω/線）の電圧降下（単相2線式）：ΔVk=2×ik×rk。受電端から第n点への電圧降下：ΔV_total=Σ(2×ik×rk)。各区間の電力損失：Pk=2×ik²×rk。全電力損失：P_loss_total=Σ(2×ik²×rk）。

【力率を含む一般解（第一種電工〜電験三種）】負荷電流に力率cosθが含まれる場合（誘導負荷）：電圧降下ΔVk=2×ik×rk×cosθk+2×ik×xk×sinθk（xk：区間リアクタンス）。電力損失Pk=2×ik²×rk（抵抗分のみ）。有効電力と無効電力の分離：有効電力（W）は抵抗損失、無効電力（var）はリアクタンス電圧降下を引き起こすが損失ではない。

【配電設計の最適化】電圧プロファイルの均一化：負荷中心に変圧器を設置する「中間給電」、または分岐を最適化する「バランス配電」で電圧降下を最小化。経済的電線断面積：省エネ（電力損失コスト）と設備費（電線・設置コスト）のトレードオフ最適化→最経済電流密度（J≈1〜2A/mm²が目安）。スマートグリッド時代のリアルタイム最適潮流：AMI（スマートメーター）データを活用したリアルタイム電圧最適化・需要応答が最新技術動向。電験三種「電力」では電圧降下・電力損失の公式と計算、電験二種では複雑なネットワークの最適潮流計算が問われる。