第三種電気主任技術者(電験三種) 過去問
令和6年度(2024年)下期
問41 (電力 問17(a))

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問題

第三種電気主任技術者(電験三種)試験 令和6年度(2024年)下期 問41(電力 問17(a)) (訂正依頼・報告はこちら)

送電線のフェランチ現象に関する問である。三相3線式1回線送電線の一相が図のπ形等価回路で表され、送電線路のインピーダンスjX=j200Ω、アドミタンスjB=j0.800mSとし、送電端の線間電圧が66.0kVであり、受電端が無負荷のとき、次の問に答えよ。

受電端の線間電圧の値[kV]として、最も近いものを次のうちから一つ選べ。

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この過去問の解説 (3件)

01

π形等価回路の受電端線間電圧を求める計算問題です。

 

送電端側の相電圧をEs、受電端側の相電圧をErとして、各量記号を回路図に書き込むと下図のようになります。

 

選択肢2. 71.7

受電端相電圧は、回路図より

Er=Es-jXIC1

で表されます。

この式をIC1について整理すると、

IC1=(Es-Er)/(jX) ……①

となります。

また、IC1は受電端側の分路アドミタンスに流れる電流なので、オームの法則より

IC1=(jB/2)Er ……②

となります。

①と②より、

(Es-Er)/(jX)=(jB/2)Er

ここで、
X=200
B=0.8×10^-3

を代入すると、

(Es-Er)/(j200)={j(0.8×10^-3)/2}Er

となります。

両辺にj200を掛けると、

Es-Er
=j200×{j(0.8×10^-3)/2}Er
=-200×(0.8×10^-3/2)Er
=-0.08Er

となります。

したがって、

Es=0.92Er

となるので、

Er=Es/0.92

です。

送電端の線間電圧は66kVなので、送電端相電圧Esは

Es=66/√3[kV]

です。

これを代入すると、

Er=(1/0.92)×(66/√3)
=71.7/√3[kV]

となります。

問題では受電端の線間電圧を求めるので、

Vr=Er×√3
=(71.7/√3)×√3
=71.7[kV]

となります。

つまり、受電端の線間電圧は71.7kVです。

 

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02

送電線のフェランチ現象に関する問題です。

フェランチ現象とは、対地間の静電容量が大きい場合、送電側よりも受電側の電圧が上昇する現象です。

この受電端の線間電圧〔㎸〕を求めます。

送電側はEs₌Vs/√3となり、受電側はEr₌Vr/√3となります。

分圧式よりEr=2/jB/(jX+2/jB)Eになることから、

両辺に√3をかけるとV=2/jB/(jX+2/jB)Vとなります。

数値をあてはめていくとV=-2/0.8×10-3/(200-2/0.8×10-3)66≒71.74㎸となります。

 

選択肢1. 66

誤:フェランチ効果により送電側よりも大きくなるはずなので誤りです。

選択肢2. 71.7

正:計算結果の近似値になる為、これが正解となります。

選択肢3. 78.6

誤:計算結果と異なります。

選択肢4. 114

誤:計算結果と異なります。

選択肢5. 132

誤:計算結果と異なります。

まとめ

フェランチ効果という現象に関する問題でした。

実際にはこのことを考量して、低めの電圧で送電するそうです。

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03

π形等価回路の受電端線間電圧を求める計算問題です。

選択肢1. 66

誤りです。

選択肢2. 71.7

正しいです。

 

送電端及び受電端の相電圧をEs, Erとし、線間電圧をVs, Vrとした場合、

Es=Vs/√3 [kV] 及び Er=Vr/√3 [kV] とおくと,分圧の法則より、
 

Er=2/jB/(jX+2/jB)×Es

であるので,両辺 √3 倍します。
 

Vr=2/jB/(jX+2/jB)×Vs

 =−j2/B/(jX−j2/B)×Vs(∵1j=1j×jj=−j)

   =−2/(0.800×10−3)/(200−2/(0.800×10−3))×66.0

   =71.74 → 71.7 [kV]

と求めらます。


 

選択肢3. 78.6

誤りです。

選択肢4. 114

誤りです。

選択肢5. 132

誤りです。

参考になった数0