こう長20 km の三相3 線式2 回線の送電線路がある。受電端で33 kV,6 600 kW,力率0.9 の三相負荷に…

電力 第13問

こう長20 km の三相3 線式2 回線の送電線路がある。受電端で33 kV,6 600 kW,力率0.9 の三相負荷に供給する場合,受電端電力に対する送電損失を5 %以下にするための電線の最小断面積の値[mm²]として,計算値が最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。ただし,使用電線は,断面積1 mm²,長さ1 m 当たりの抵抗を1/35 Ωとし,その他の条件は無視する。

正答 (4)
正答は (4)。 【手順1 許される送電損失を求める】 受電端電力6600kW に対して送電損失を5パーセント以下にするので  許される損失 = 6600 × 0.05         = 330 [kW]         = 330000 [W] 【手順2 線電流を求める】 受電端の三相負荷が消費する電力から、全体の線電流を求めます。  I = P ÷ (3の平方根 × V × cosθ)    = 6600000 ÷ (1.7321 × 33000 × 0.9)    = 6600000 ÷ 51444
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   = 128.3 [A] 2回線で送っているので、1回線あたりの電流は半分です。  I1 = 128.3 ÷ 2     = 64.15 [A] 【手順3 許される抵抗を求める】 1回線は三相3線ですから、1回線あたりの損失は  3 × I1 の2乗 × R これが2回線分あるので、全体の損失は  P損 = 2 × 3 × I1 の2乗 × R     = 6 × 64.15 の2乗 × R     = 6 × 4115 × R     = 24690 × R これが330000W 以下であればよいので  24690 × R ≦ 330000  R ≦ 13.37 [Ω] 【手順4 断面積を求める】 1平方ミリメートル、長さ1メートル当たりの抵抗が 1 ÷ 35 Ω なので、こう長20km = 20000m の1条の抵抗は  R = (1 ÷ 35) × 20000 ÷ A    = 571.4 ÷ A [Ω] これが13.37Ω 以下であればよいので  571.4 ÷ A ≦ 13.37  A ≧ 571.4 ÷ 13.37  A ≧ 42.7 [平方ミリメートル] 最も近いのは 42.8 ですから、(4) が正答です。 【検算】 A = 42.8 のとき  R = 571.4 ÷ 42.8 = 13.35 [Ω]  P損 = 6 × 4115 × 13.35 = 329600 [W] 受電端電力に対する割合は  329600 ÷ 6600000 × 100 = 4.99 [パーセント] 5パーセント以内に収まっています。 【間違えやすい点】 一つ目は、2回線であることの扱いです。電流が半分になり、損失は電流の2乗に比例するので1回線あたり4分の1、それが2回線あるので全体としては1回線で送る場合の半分になります。この扱いを忘れると、断面積が2倍の値になってしまいます。二つ目は、こう長をキロメートルからメートルに直すことです。三つ目は、三相3線式なので線が3条あること、すなわち損失の式に3 を掛けることです。

出典:令和6年度上期第三種電気主任技術者 電力科目 問13(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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