第一種電工 電気の基礎理論 問50：電気の基礎理論

令和3年度（午後）第一種電気工事士 問16（電気の基礎理論）。選択肢ア「変圧器の高圧側電路の1線地絡電流」・イ「電圧を変圧する」・ウ「突入電流を抑制する」・エ「高調波を抑制する」とある。正答はア。これは何かの機器の「役割・定義」を問う問題。地絡電流の計算や接地抵抗の選定に使われる「1線地絡電流」の説明がアにある。設問文（OCR崩壊）は「○○の目的は何か」または「○○を求める式は何か」という形式と推定。正答はア（変圧器高圧側電路の1線地絡電流）。

令和3年度（午後）第一種電気工事士 問16（電気の基礎理論）。正答はア「変圧器の高圧側電路の1線地絡電流」。高圧受電設備の保護継電器整定・接地抵抗選定に関する問題。

【各選択肢の意味と誤りの理由】

ア（正答）：「変圧器の高圧側電路の1線地絡電流[A]」

→ 高圧受電設備での地絡電流を求める計算値。第1種接地工事の接地抵抗値の上限を決定する際に使用：R₁≤150/I_g（I_g：1線地絡電流[A]）

イ：「電圧を変圧する」= 変圧器の基本機能

→ これは変圧器の「目的」であり、接地工事計算とは別の事柄。

ウ：「突入電流を抑制する」= 直列リアクトルまたはNFBの機能

→ コンデンサへの突入電流抑制（直列リアクトル）または変圧器の励磁突入電流抑制（ソフトスタート）であり、設問の答えにはならない。

エ：「高調波を抑制する」= 直列リアクトル（6%・13%）の機能

→ 第6次・第5次高調波を直列リアクトルで吸収する機能。設問の答えにはならない。

【1線地絡電流の計算】

高圧6600V系（非接地系）での1線地絡電流I_g：

I_g = V/(√3×1/(ωC)) = ω×C×V×√3 [A]（C：電路の対地静電容量）

または I_g = 3E/(Zg+Z_line) [A]（簡略計算式）

正答はア（変圧器高圧側電路の1線地絡電流）。

令和3年度（午後）第一種電気工事士 問16（電気の基礎理論）は正答ア（変圧器の高圧側電路の1線地絡電流）。第1種接地工事の接地抵抗値の選定に使用する「1線地絡電流」の定義・計算・実務への応用が問われる問題。

【第1種接地工事の接地抵抗上限と1線地絡電流】

電技解釈第17条（接地工事の種類・接地抵抗値）：

第1種接地工事（高圧・特別高圧機器の鉄台・外箱）：

接地抵抗上限 R₁ ≤ 150/I_g [Ω]（I_g：1線地絡電流[A]）

ただし10Ω未満となる場合は10Ωで良い（最大値は100Ω）

1線地絡電流I_gの計算式（電技解釈の規定）：

I_g = 1 + (V/(200×3×X_C)) [A]

または配電線の種別・亘長から算出（非公称の実測値またはメーカー提供値を使用）

【高圧非接地系での地絡電流の物理】

日本の6600V配電系（高圧）は「非接地方式（中性点非接地）」を採用：

1相が大地に短絡（1線地絡）しても中性点接地がないため大きな電流は流れない

しかし電線路の対地静電容量Cを通じて地絡電流は確実に流れる：

I_g = 3×ω×C×E = 3×(2πf)×C×(V_L/√3)

f=50Hz・C=0.001μF/km・V_L=6600V・亘長L=10kmの例：

I_g = 3×(2π×50)×(0.001×10⁻⁶×10)×(6600/√3)

= 3×314×10⁻⁵×3810

≈ 0.36A（非常に小さい→非接地系の特徴）

この小さな地絡電流が「接地抵抗100Ω以下」の設定根拠：

R₁≤150/I_g=150/0.36≈417Ω → 10Ω以上の場合は実際には10Ωとする

【誤答「高調波抑制」（選択肢エ）の詳細】

直列リアクトル（SC：シリーズコンデンサ用）は高調波抑制に使われるが、接地抵抗計算とは無関係。6%リアクトル（高圧進相コンデンサ用）は第5次高調波（250Hz）を直列共振で吸収：

共振周波数 f₀=1/(2π√(LC))で50Hzの250%=250Hzに設定

【第二種電気工事士との差異】

第二種では接地工事の種類（A・B・C・D種）と数値（A種10Ω以下・D種100Ω以下）を暗記する範囲。第一種では接地抵抗の上限値をI_gから計算で求める（R₁≤150/I_g）論点が加わり、1線地絡電流の算出方法・意味の理解が必要。特に「非接地系の高圧配電で地絡電流が小さい理由（静電容量のみ）」は第一種特有の重要論点。

【電験三種への接続】

電験三種「電力」では高圧配電系統の地絡故障解析に対称座標法を使用。「法規」では電技第17条（接地工事）・第22条（高圧架空電線の地絡保護）の詳細条文と接地抵抗値の計算が必須。特に地絡保護継電器（GR・DGR）の整定値（動作電流値）は1線地絡電流の実測/計算値を基に設定されるため、第一種電気工事士の「I_g計算→R₁≤150/I_g」が電験三種の「保護継電器整定計算」の基礎となる。