第三種電気主任技術者(電験三種) 過去問
令和5年度(2023年)下期
問40 (電力 問16(b))

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問題

第三種 電気主任技術者試験 令和5年度(2023年)下期 問40(電力 問16(b)) (訂正依頼・報告はこちら)

図のような系統において、昇圧用変圧器の容量は30MV・A、変圧比は11kV/33kV、百分率インピーダンスは自己容量基準で7.8%、計器用変流器(CT)の変流比は400A/5Aである。系統の点Fにおいて、三相短絡事故が発生し、1800Aの短絡電流が流れたとき、次の問に答えよ。
ただし、CTの磁気飽和は考慮しないものとする。

過電流継電器(OCR)を0.09sで動作させるには、OCRの電流タップ値を何アンペアの位置に整定すればよいか、正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
ただし、OCRのタイムレバー位置は3に整定されており、タイムレバー位置10における限時特性は図示のとおりである。
問題文の画像
  • 3.0A
  • 3.5A
  • 4.0A
  • 4.5A
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この過去問の解説 (2件)

01

この問題は、過電流遮断器を指定した動作時間で

動作させるために必要な過電流遮断器の電流タップ値を求める問題です。

 

この問題に必要な量記号や値は以下の通り。

 

CTの変流比 400:5

過電流遮断器のタイムレバー値 3

三相短絡電流IS:1800[A]

タイムレバー位置3の時に過電流遮断器を動作させる時間:0.09[s]

 

三相短絡時のCT2次側の電流値:IS2[A]

電流タップ値:It[A]

過電流遮断器のタイムレバー位置が10の時の動作時間:t[s]

選択肢4. 4.5A

◆三相短絡時のCT2次側の電流値を求めます

CT2次側の電流値は、CTの変流比と三相短絡電流から求めます。

 

400:5=1800:IS2

IS2=5✕1800/400

=22.5[A]

 

◆過電流遮断器のタイムレバー位置が10の時の動作時間を求めます

タイムレバー位置が10の時の動作時間は、

タイムレバー位置の比とタイムレバー位置3の時の動作時間から求めます。

 

3:10=0.09:t

t=10✕0.09/3

=0.3[s]

 

これを与えられたタイムレバー位置10の時の限時特性図に照らし合わせると、

タイムレバー位置が3で0.09[s]で動作させる場合の

タップ整定電流の倍数は5倍数となります。

 

◆電流タップ値を求めます

It=IS2/タップ整定電流の倍数

=22.5/5

=4.5[A]

 

従って、電流タップ値は4.5[A]となります。

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02

この問題を解くポイントはOCRの動作時間とタップ整定電流の関係です。

それでは問題を見ていきましょう。

選択肢4. 4.5A

1.OCR(過電流継電器)の動作時間を0.09秒に設定するために、

タップ整定電流を求める必要があります。
OCRのタップ整定電流は、

CT(計器用変流器)の二次側電流とタップ整定電流の倍率をもとに計算できます。

また、OCRのタイムレバー位置は3であることが問題文で指定されており、

OCRの特性曲線を利用して動作時間の計算を行います。

 

2. CTの二次側電流の計算をします。

CTの変流比は400A/5Aであり、短絡電流は1800Aです。
したがって、CTの二次側電流は次のように求められます。

CT二次側電流 = (短絡電流 × CT二次側定格) ÷ CT一次側定格

CT二次側電流 = 1800 × 5 ÷ 400

CT二次側電流 = 22.5A

 

3. 与えられたOCRのタイムレバー位置は3ですが、

問題文の図はタイムレバー位置10の場合の特性曲線となっています。
このため、動作時間0.09秒を得るためのタップ整定電流の倍率を求めるには、

次の変換を行います。
タイムレバー位置が1から10に変化すると、動作時間は10倍になります。
逆に、タイムレバー位置10から3に変更すると、動作時間は10 ÷ 3 ≒ 3.3倍になります。

このため、図の0.3秒に対応するタップ整定電流の倍率1.5に対し、

タイムレバー位置3での動作時間を0.09秒にするには、
倍率は1.5 × 3.3 = 5倍となります。

 

4. タップ整定電流の計算をします。

タップ整定電流は、次の式で求めることができます。

タップ整定電流 = CT二次側電流 ÷ タップ整定電流の倍率

 = 22.5 ÷ 5

 = 4.5A

正解は4.5Aです。

まとめ

電気の一言知識

OCR(過電流継電器)は、電力系統の過電流を検出して動作する保護継電器です。

タップ整定電流やタイムレバー位置の調整によって、動作感度や時間特性を設定できます。

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