受電端の全負荷電流を求める。
令和6年度 上期 第三種電気主任技術者 電力 問13
こう長20kmの三相3線式2回線の送電線路がある。受電端で33kV、6600kW、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1mm²、長さ1m当たりの抵抗を1/35Ωとし、その他の条件は無視する。
選択肢
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I = P / (√3 × V × cosφ) = 6,600,000 / (√3 × 33,000 × 0.9) = 6,600,000 / 51,441.9 ≒ 128.30 A。この電流は2回線で分担するため、1回線あたりの線電流は I₁ = 128.30 / 2 ≒ 64.15 A。1本の電線の抵抗は、断面積A[mm²]、こう長20km=20,000mとして R = (1/35) × 20,000 / A [Ω]。1回線(三相3線)の損失は 3I₁²R、2回線あるので全体の送電損失は Ploss = 2 × 3I₁²R = 6I₁²R = 1.5 × I²R(全電流Iで表した式)。許容損失は受電端電力の5%なので Ploss ≤ 0.05 × 6,600,000 = 330,000 W。1.5 × 128.30² × (20,000 / (35A)) ≤ 330,000 を解くと、A ≥ 1.5 × 128.30² × 20,000 / (35 × 330,000) ≒ 42.76 mm² となる。選択肢のうちこの計算値に最も近いのは(4) 42.8 であり、これが正答となる。
各選択肢の解説
- (1)
14.3
14.3mm²では損失率が5%×42.76/14.3≈14.9%となり,許容5%を大きく超えるため誤り。
- (2)
23.4
23.4mm²では損失率が5%×42.76/23.4≈9.1%となり,許容5%を超えるため誤り。
- (3)
24.7
24.7mm²では損失率が5%×42.76/24.7≈8.7%となり,許容5%を超えるため誤り。
- (4)
42.8
必要最小断面積の計算値は約42.76mm²で,選択肢42.8mm²が最も近い。このとき損失率は5%×42.76/42.8≈4.995%で許容5%以下を満たすため正しい。
- (5)
171
171mm²なら損失率は5%×42.76/171≈1.25%で許容値を満たすが,必要最小断面積約42.76mm²から大きく離れ,問題が求める最小断面積ではないため誤り。
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