2016-12-06

［問題］電験2種二次平成28年電力・管理問6

問題内容：変電所…短絡電流
　難易度：★★★☆☆（２種標準レベル）
目標時間：★★★☆☆（２５分以内）

【問題】
図1は、送電線から受電した ${\small{66{\rm ~kV}}}$ を ${\small{20{\rm ~MV･A}}}$ 変圧器で降圧して ${\small{6.6{\rm ~kV}}}$ 負荷回路に供給する回路である。 ${\small{Z_{0}〜Z_{3}}}$ がそれぞれの送電線路、配電線路における区分ごとの合成インピーダンスを表すとき、次の問に答えよ。ただし、上位系統の背後電圧を ${\small{66{\rm ~kV}}}$ 一定とし、負荷回路からの短絡電流供給はないものとする。

（１）
${\small{66{\rm ~kV~CB}3}}$ から見た電源側背後インピーダンスの大きさ ${\small{{\rm ~[Ω]} }}$ を求めよ。

（２）
${\small{66{\rm ~kV~CB}3}}$ における三相短絡電流 ${\small{{\rm ~[kA]} }}$ を求めよ。

（３）
${\small{6.6{\rm ~kV~CB}6}}$ における三相短絡電流 ${\small{{\rm ~[kA]} }}$ を求めよ。

（４）
${\small{100{\rm ~MV･A}}}$ の発電機（初期過渡リアクタンス ${\small{Z_{4}={\rm j} 12\%}}$ ）を図2のように ${\small{66{\rm ~kV}}}$ 母線に接続することとした。 ${\small{{\rm CB2、CB3}}}$ 及び ${\small{{\rm CB7}}}$ の定格遮断電流が ${\small{20{\rm ~kA}}}$ であるとき、 ${\small{100{\rm ~MV･A}}}$ 変圧器の自己容量基準パーセントインピーダンスの下限値 ${\small{{\rm ~[\%]} }}$ を求めよ。

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※以下は個人の回答例です。

【回答】

2016-12-01

［問題］電験2種二次平成28年電力・管理問5

電験2種二次 H28 電力（電力・管理）変電所

問題内容：変電所…接地抵抗
　難易度：★★★☆☆（２種標準レベル）
目標時間：★☆☆☆☆（１５分以内）

【問題】
変電所の接地に関して、次の問に答えよ。

（１）
変電所の接地設計においては、人体にかかる歩幅電圧及び接触電圧を考慮する必要がある。歩幅電圧及び接触電圧について、それぞれ簡潔に説明せよ。

（２）
次の条件における、歩幅電圧及び接触電圧の許容値をそれぞれ求めよ。
なお、手の接触抵抗は無視することとする。
　（計算条件）
　人体に対する電流の許容値
　　 ${I_{{\rm K}}=\dfrac{0.116}{\sqrt {\mathstrut t} } {\rm ~[A]}}$
　片足あたりの大地との抵抗
　　 ${R_{{\rm F}}=400 {\rm ~Ω}}$
　人体の抵抗
　　 ${R_{\rm K}=1000 {\rm ~Ω}}$
　事故電流の継続時間
　　 ${t=1 {\rm ~s}}$

（３）
歩幅電圧又は接触電圧が許容値を若干超えてしまう場合、対策として、取り扱われる機器の周囲の地表の砂利層を厚くすることがある。なぜ効果があるのか簡潔に説明せよ。

※以下は個人の回答例です。

【回答】

2016-11-30

［問題］電験2種二次平成28年電力・管理問3

電験2種二次 H28 電力（電力・管理）送電線

問題内容：送電線路…電線のたるみ
　難易度：★★☆☆☆（２種 ${\small{^{~-}}}$ レベル）
目標時間：★★☆☆☆（２０分以内）

【問題】
電線のたるみに関して、次の問に答えよ。

図は電線のたるみを表している。点 ${\small{ {\rm A、B} }}$ は同一水平面上にある二つの支持点であり、その間の距離を ${\small{S {\rm ~[m]}}}$ 、ここからたるみ ${\small{D {\rm ~[m]}}}$ だけ下がったところにある最下点 ${\small{ {\rm O} }}$ を座標軸の原点とした。
電線の形状は二次関数で表しても誤差は小さいことが知られているので、縦軸方向の変数 ${\small{Y {\rm ~[m]}}}$ 、横軸方向の変数 ${\small{X {\rm ~[m]}}}$ 、係数 ${\small{a {\rm ~[m]}}}$ を用いて、
　 ${Y= \dfrac{~X^{2} }{2a}…①}$
と表すことにする。

支持点における電線の張力を ${\small{T {\rm ~[N]}}}$ 、電線の単位長さ当たりの質量を ${\small{W {\rm ~[kg/m]}}}$ として、たるみ ${\small{D }}$ に関する②式を導出したい。
${\small{g {\rm ~[m/s^{2} ]}}}$ は重力加速度を意味している。
　 ${D= \dfrac{~WgS^{2}}{8T}…②}$
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（１）
①式を基に支持点 ${\small{ {\rm B} }}$ における電線の傾きを ${\small{a}}$ と ${\small{S}}$ を用いて表せ。

（２）
支持点における張力の垂直分力が電線自重の半分に等しいことを用いて ${\small{a}}$ を ${\small{T}}$ と ${\small{W}}$ で表せ。ただし、支持点での電線が水平直線となす角 ${\small{\theta }}$ は小さいため、 ${\small{{\rm tan} \theta \fallingdotseq {\rm sin} \theta }}$ と近似すること。また、電線の長さは ${\small{S}}$ と等しいものとする。

（３）
たるみ ${\small{D}}$ は支持点の ${\small{Y}}$ の値に他ならない。これに注意して上記の②式を導出せよ。

※以下は個人の回答例です。

【回答】

2016-11-28

［問題］電験2種二次平成28年機械・制御問2

電験2種二次 H28 機械（機械・制御）変圧器

問題内容：変圧器…無負荷・短絡試験
　難易度：★★★☆☆（２種標準レベル）
目標時間：★★★☆☆（２５分以内）

【問題】
定格容量 ${\small{50{\rm ~kV･A}}}$ 、定格一次電圧 ${\small{11000{\rm ~V}}}$ 、定格二次電圧 ${\small{3300{\rm ~V}}}$ 、定格周波数 ${\small{50{\rm ~Hz}}}$ の単相変圧器があり、高圧側からの試験結果は次のとおりであった。

・無負荷試験
　無負荷損： ${\small{P_{0}=290{\rm ~W}}}$
　無負荷電流： ${\small{I_{0}=0.221{\rm ~A}}}$

・短絡試験
　インピーダンス電圧： ${\small{V_{1S}=550{\rm ~V}}}$
　一次電流： ${\small{I_{1S}=4.55{\rm ~A}}}$
　インピーダンスワット： ${\small{P_{S}=740{\rm ~W}}}$

次の問に答えよ。
ただし、定格負荷時の力率 ${\small{{\rm cos}\phi}}$ における電圧の変動率 ${\small{\varepsilon{\rm ~[\%]}}}$ は、百分率抵抗降下を ${\small{p{\rm ~[\%]}}}$ 、百分率リアクタンス降下を ${\small{q{\rm ~[\%]}}}$ とすれば、次式で表せるものとする。
　 ${\varepsilon=p~{\rm cos}\phi+q~{\rm sin}\phi+ \dfrac{1}{200}(q~{\rm cos}\phi-p~{\rm sin}\phi)^2{\rm ~[\%]}}$

（１）図に示す簡易等価回路の回路定数（一次側換算値）をそれぞれ求めよ。
（２）遅れ力率80%、全負荷における電圧の変動率を求めよ。
（３）遅れ力率80%、1/2負荷における効率を求めよ。
（４）遅れ力率80%、1/2負荷における電圧の変動率を求めよ。 f:id:hitorisuto:20161128180428p:plain
　一次換算全巻線抵抗： ${\small{R}}$
　一次換算全漏れリアクタンス： ${\small{X}}$
　励磁コンダクタンス： ${\small{g_{0}}}$
　励磁サセプタンス： ${\small{b_{0}}}$

※以下は個人の回答例です。

2016-11-24

［問題］電験2種二次平成28年機械・制御問1

電験2種二次 H28 機械（機械・制御）誘導機

問題内容：誘導機…Ｌ形等価回路
　難易度：★☆☆☆☆（３種 ${\small{^{~+}}}$ レベル）
目標時間：★★☆☆☆（２０分以内）

【問題】
定格線間電圧 ${\small{200{\rm ~V}}}$ 、定格周波数 ${\small{50~{\rm Hz}}}$ 、4極の星形結線の三相かご形誘導電動機があり、L形等価回路において1相一次換算の抵抗値及びリアクタンス値は次のとおりである。
　一次抵抗 ${\small{r_{1}=0.707{\rm ~Ω}}}$
　リアクタンス ${\small{x_{1}+x_{2}^{~'}=0.439 {\rm ~Ω}}}$
　二次抵抗 ${\small{r_{2}^{~'}=0.710{\rm ~Ω}}}$

この電動機が回転速度 ${\small{1470{\rm ~min^{-1}}}}$ で運転しているとき、次の値を求めよ。ただし、鉄損、機械損、励磁電流は無視する。
（１）一次電流
（２）二次入力
（３）電動機の軸出力
（４）二次鉄損
（５）電動機の効率

※以下は個人の解答例です。