ある工場のある日の9 時00 分からの電力推移がグラフのとおりであった。この工場では日頃から最大需要電力(正時からの30…
法規 第10問
ある工場のある日の9 時00 分からの電力推移がグラフのとおりであった。この工場では日頃から最大需要電力(正時からの30 分間ごとの平均使用電力のことをいう。以下同じ。)を300 kW 未満に抑えるように負荷を管理しているが,その負荷の中で,換気用のファン(全て5.5 kW)は最大8 台まで停止する運用を行っている。この日9 時00 分からファンは10 台運転しているが,このままだと9 時00 分からの最大需要電力が300 kW 以上になりそうなので,9 時20 分から9 時30分の間,ファンを何台かと,その他の負荷を10 kW 分だけ停止することにした。ファンは最低何台停止させる必要があるか,次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。なお,この工場の負荷は全て管理されており,負荷の増減は無いものとする。
- (1)0
- (2)2
- (3)4
- (4)6
- (5)8
正答 (3)
正答は (3)。
【最大需要電力の数え方】
最大需要電力は、正時からの30分間ごとの平均使用電力として定められています。本問で問題になるのは9時00分から9時30分までの30分間で、その平均を300kW 未満に抑える必要があります。グラフから読み取れるとおり、この工場の需要電力は9時00分から9時30分にかけて310kW で一定です。また、負荷の増減はないものとされています。
【平均電力の式を立てる】
9時20分から9時30分までの10分間だけ、ファンn 台(1台5.5kW)とその他の負荷10kW を停止します。10分ごとの平均電力を並べると
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9時00分から9時10分 310 [kW]
9時10分から9時20分 310 [kW]
9時20分から9時30分 310 - 10 - 5.5 × n [kW]
30分間の平均は、三つの10分間の平均をさらに平均したものですから
平均電力 = (310 + 310 + 310 - 10 - 5.5 × n) ÷ 3
= (920 - 5.5 × n) ÷ 3
【不等式を解く】
これが300kW 未満であればよいので
(920 - 5.5 × n) ÷ 3 < 300
920 - 5.5 × n < 900
- 5.5 × n < - 20
5.5 × n > 20
n > 3.64
n は台数なので整数です。3.64 を超える最小の整数は4 ですから、最低4台を停止させる必要があります。よって (3) が正答です。
【確かめ算】
n = 3 の場合
(920 - 16.5) ÷ 3 = 903.5 ÷ 3 = 301.2 [kW]
300kW 以上になってしまい、条件を満たしません。
n = 4 の場合
(920 - 22) ÷ 3 = 898 ÷ 3 = 299.3 [kW]
300kW 未満に収まります。題意のとおり、ファンは最大8台まで停止できるので、4台という結果は運用上も実行できます。
【考え方のこつ】
30分間の平均を下げるには、削減する電力とその継続時間の積、すなわち電力量で考えると分かりやすくなります。310kW のままなら30分間の平均は310kW で、300kW まで下げるには平均で10kW 分、30分間にならして減らす必要があります。削減できるのは最後の10分間だけですから、その10分間では 10 × 3 = 30kW 分を減らさなければなりません。そのうち10kW はその他の負荷でまかなえるので、残り20kW をファンで減らすことになり
20 ÷ 5.5 = 3.64 → 4台
と同じ結論に至ります。なお、ちょうど300kW では条件を満たさず、300kW 未満でなければならない点にも注意してください。
出典:令和5年度上期第三種電気主任技術者 法規科目 問10(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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