こう長2 km の三相3 線式配電線路が,遅れ力率85 %の平衡三相負荷に電力を供給している。負荷の端子電圧を6.6 k…

電力 第12問

こう長2 km の三相3 線式配電線路が,遅れ力率85 %の平衡三相負荷に電力を供給している。負荷の端子電圧を6.6 kV に保ったまま,線路の電圧降下率が5.0 %を超えないようにするための負荷電力[kW]の最大値として,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。ただし,1 km1 線当たりの抵抗は0.45 Ω,リアクタンスは0.25 Ωとし,その他の条件は無いものとする。なお,本問では送電端電圧と受電端電圧との相差角が小さいとして得られる近似式を用いて解答すること。

正答 (2)
正答は (2)。 【手順1 許される電圧降下を求める】 電圧降下率は、受電端電圧に対する電圧降下の割合です。  電圧降下率 = 電圧降下 ÷ 受電端電圧 × 100 5.0パーセントを超えないので、線間で許される電圧降下は  e = 6600 × 0.05= 330 [V] 【手順2 線路定数を求める】 こう長2km、1km1線当たりの抵抗0.45Ω、リアクタンス0.25Ω なので  R = 0.45 × 2 = 0.9 [Ω]  X = 0.25 × 2 = 0.5 [Ω]
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【手順3 近似式から線電流を求める】 相差角が小さいときの三相3線式の電圧降下の近似式は  e = 3 の平方根 × I × (R × cosθ + X × sinθ) 力率が85パーセントなので cosθ = 0.85、そのとき  sinθ = (1 - 0.85 の2乗) の平方根      = (1 - 0.7225) の平方根      = 0.2775 の平方根      = 0.5268 括弧の中を計算します。  R × cosθ + X × sinθ   = 0.9 × 0.85 + 0.5 × 0.5268   = 0.765 + 0.2634   = 1.0284 よって  I = 330 ÷ (1.7321 × 1.0284)    = 330 ÷ 1.7813    = 185.3 [A] 【手順4 負荷電力を求める】  P = 3 の平方根 × V × I × cosθ    = 1.7321 × 6600 × 185.3 × 0.85    = 11432 × 185.3 × 0.85    = 2118000 × 0.85    = 1800000 [W]    = 1800 [kW] 最も近いのは 1799 ですから、(2) が正答です。 【検算】 電流185.3A のときの電圧降下を計算し直すと  1.7321 × 185.3 × 1.0284 = 330 [V] 受電端電圧6600V の5.0パーセントにちょうど当たります。 【間違えやすい点】 一つ目は、リアクタンス分を忘れてR × cosθ だけで計算してしまうことです。その場合は電流が 330 ÷ (1.7321 × 0.765)≒ 249.1A となり、電力は約2420kW で、選択肢にない値になります。二つ目は、力率を掛け忘れて皮相電力のまま答えてしまうことです。1.7321 × 6600 × 185.3 ≒ 2118000 となり、選択肢(3)の 2117 に引っかかります。三つ目は、3 の平方根 を落とすことです。電圧降下の式にも電力の式にも現れるので、両方で確かめてください。

出典:令和5年度上期第三種電気主任技術者 電力科目 問12(一般財団法人 電気技術者試験センター 公表)出典元ページ

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