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1
理 論
問 1 答 (2)解説
(1) 図 1、2に示すように、電気力線が、同じ向きは反発 (図 2)し、逆向きは吸引 (図 1)する。
(2) 図 1に示すように、電気力線は正の電荷から出て、負の電荷へ入る。(3) 図 1、2に示すように、電気力線は途中で分岐や交差はしない。
(4) 正の電荷 Q〔C〕から Q/ε本の電気力線が出る。
電気力線の本数＝ Qf〔本〕(Q：電荷、ε：誘電率 )
電気力線の密度は、その点の電界の強さ E〔V/m〕である。
図 3では、 QE
dV
Af= = 〔V/m〕(極板面積 A 〔m2〕)、図 1、2では、 Q
Er4 2rf
= 〔V/m〕
(5) 図 1に示すように、電界の向きは、電気力線の接線の向きと一致する。
＋ －
E〔V/m〕
A B
電気力線
Q Q
2
+ + Q Q
電界(電気力線) 等電位面
V〔V〕
d〔m〕
問 2 答 (2)解説
各コンデンサA、B、Cの電界 E〔V/m〕は等しく、誘電率を f〔F/m〕とすれば、各容量 CA、CB、CC
〔F〕は、
CdS
Af
= 、 CdS2
Bf
= 、 CdS
2Cf
=
並列前の各コンデンサA、B、Cの電位 VA、VB、VC〔V〕は、
Ed=VA 、 Ed=VB 、 Ed2=VC
並列前の各コンデンサA、B、CのエネルギーWA、WB、WC〔J〕は、
SdE# # f= =C V# #=WdS
Ed21
21
21
A A A2 2 2f
] g
SdE# # f= =C V# #=WdS
Ed21
21 2
B B B2 2 2f
] g
SdE# # f= =C V# #=WdS
Ed21
21
22C C C
2 2 2f] g
並列前の各コンデンサの総エネルギーW1〔J〕は、
SdE SdE SdE SdEf f f f= + + =W+W+W=W21
25
A B C12 2 2 2〔J〕
解 答 平成 29年度
図 1 図 2 図 3
2
並列に接続した場合の総コンデンサ容量 C〔F〕、総電荷 Q〔C〕およびエネルギーW2〔J〕は、
C C C CdS
dS
dS
dS2
2 27
A B Cf f f f
= + + = + + = 〔F〕
Ed Ed Ed SE2 4# # # f= + + =C V+C V+Q C VdS
dS
dS2
2A A B B C C
f f f= 〔C〕
SdE# # f= = =( )Q
WC
dSSE
21
21
27
4716
2
2 22
ff 〔J〕
倍率 aは、
2.
WW
SdE
SdE
25716
5 716 2
0 911 2
2
##
af
f= = = =
問 3 答 (2)解説
題意の図 1のコイル接続は、巻方向が逆となるので、差動接続となり、合成インダクタンス L1は、
.L L L kM L L k LL L kL2 2 2 2 1 21 = + - = + - = - =l ……①
題意の図 2のコイル接続は、巻方向が同一となるので、和動接続となり、合成インダクタンス L2は、
.L L L kM L L k LL L kL2 2 2 2 2 02 = + + = + + = + =l
以上 2式より、
.L kL2 2 1 2- = ……②
.L kL2 2 2 0+ = ……③
②式＋③式より、 . .L L4 3 2 0 8`= = 〔H〕
③式－②式より、 . . . .kL k k4 0 8 4 0 8 0 8 0 25# `= = =
k＝ 0.25を①に代入すれば、相互インダクタンス HM kM= l ] gより、
.
. . . ..
L L L kM
M kML L
2 1 2
21 2
20 8 0 8 1 2
0 2
1
`
= + - =
= =+ -
=+ -
=
l
l
問 4 答 (5)解説
図に示すように、直交座標の横軸は、（ア）磁界の強さ〔A/m〕で、aは（イ）残留磁気（Br）、bは保持力（Hc）の大きさを表す。また、
この枠内の面積が交流 1サイクルのヒステリシス損〔W〕（エネル
ギー損失）で、面積に（ウ）比例する。Brが大きくて Hcの小さい
強磁性体は電磁石に適し、Br、Hcがともに（エ）大きい強磁性体は、永久磁石に適する。
磁束密度 B
磁界の強さ H
0
a
Br
Hc
b
3
問 5 答 (3)解説
図に示すように、電流 I〔A〕は両抵抗 10〔X〕に AI2] gずつ分流する。
回路 c-a-bの電圧則は、
.
II
I
25 202
10 0
1 0
#
`
- - =
=
問 6 答 (5)解説
図に示すように、定常状態ではコイル L 1、L 2は 0〔X〕（短絡）で、コンデンサ C 1、C 2は開放となるので、
回路に流れる電流 I〔A〕は、
AIR RE
20 30100
21 2
=+
=+
= ] gコイル L1、L2のエネルギーWL1〔mJ〕、WL2〔mJ〕は、
L I 20 10 2 40# # #= = = mJW21
21
L1 12 3 2- ] g
L I 40 10 2 80# # #= = = mJW21
21
L2 22 3 2- ] g
a－ c間電圧 Vac〔V〕、c－ e間電圧 Vce〔V〕は、
IR 2 20 40#= = =Vac 1 、 IR 2 30 60#= = =Vce 2
コンデンサ C1、C2のエネルギーWC1〔mJ〕、WC 2〔mJ〕は、
400 10 40 320# # #= =C V= mJW21
21
C ac1 12 6 2- ] g
600 10 60 1 080# # #= =C V= mJW21
21
C ce22 6 2-
2 ] gエネルギーの総和W〔J〕は、
.40 80 320 1 080 1 520 1 52&= + + + =W+W+W+ J JmW WL L C C1 2= 1 2 ] ]g g
問 7 答 (1)解説
① 図 1の e-g-h間の直列抵抗 2〔X〕と e-f間 2〔X〕の合成並列抵抗は 1〔X〕（図 2）となる。
② 図 2の c-e-f間の直列抵抗 2〔X〕と c-d間 2〔X〕の合成並列抵抗は 1〔X〕（図 3）となる。
③ 図 3で電流の値 I〔A〕は、 AI212
6= = ] gとなり、4〔A〕より大きい。
④ 図 3より、抵抗 R 1の電流の向きは下から上（電界の向き）だが、電子の向きは逆なので、上から
下となる。
5〔 〕
10〔 〕 10〔 〕
I〔A〕25〔V〕
20〔 〕2I〔A〕
2
I〔A〕
ab
c
X
X
X
X
1Ra b
c
2R
Ed
e
I
4
⑤ 0.25秒間の電力量W1〔W･s〕は、
( ) .I R 1 0 25#= +W1
21
2= .6 2 0 25 18# # =
R1の電力量W2〔W･s〕は、
.I R 0 25#=W2
21
2= .6 1 0 25 9# # =
電力比率 .WW
189
0 51
2= = =
温度が上昇して、抵抗値が上がっても回路が並列の組合せなので、電力比率が変わらない。周
囲温度が変化しても、温度差に比例する熱を放出することになる。
a
b
c
d
e
I〔A〕
12〔V〕 1〔 〕
2〔 〕 1〔 〕
f
X
X X1R ＝1〔 〕X
a
b
c
dI〔A〕
12〔V〕
1〔 〕X1R ＝1〔 〕X
問 8 答 (5)解説
回路のインピーダンス Z〔X〕は、
Z jR RR R
ZR RR R
4 41 2
1 2 2
1 2
1 22
X= ++
= ++
o d n ] g電源電圧 E =100〔V〕、電流 I =20〔A〕より、
ZIE
R RR R
20100
5 42
1 2
1 22
= = = = ++
d n ……①
題意の I 1：I 2=1：3より、 I I32 1` =
及び並列抵抗箇所の電圧は等しいので、
I R I R I R RR
33
1 1 2 2 1 2 21
`= = = ……②
①式に②式を代入し、抵抗 R1を求めると、
R RR R
RR
RR
R5 4 4
3
34
42
1 2
1 22
2
11
11
2
2 12
= ++
= ++
= +d f dn p n
R R4
3 121
1`= =
図 3
図 1
図 2
1R ＝1〔 〕
a
b
c
d
e
I〔A〕
12〔V〕 1〔 〕 1〔 〕
2〔 〕 2〔 〕 1〔 〕
f
g
h
X
X X
XXXX
5
問 9 答 (3)解説
電流には、基本波と第 3高調波を含んでいる。
Asin sini t t6 2 3~ ~= + ] g
(基本波) (高調波)
基本波の実効値I2
61 = 、高調波の実効値I
2
23 =
抵抗 5〔X〕での消費電力 P〔W〕は、
WP I R I R2
65
2
25 1001
232
2 2
# #= + = + =e eo o ] g
問 10 答 (1)解説
スイッチ投入直後のインダクタンスには電流が流れないので、
電流IR RE
01 2
=+
スイッチ投入後、時間が経過した場合（定常状態）
インダクタンスは短絡状態（Lのリアクタンスは 0〔X〕）となるので、
電流IRE
1=3
問 11 答 (2)解説
整流作用： 半導体の pn接合に、順方向電圧を加えると導通し、逆電圧では不導通となる。これにより、
交流を直流に変換する。（図 1）
太陽電池： 太陽の光エネルギーを電気エネルギーに直接変換するものである。半導体の pn接合部分
に光が当ると、光のエネルギーによって新たに正孔と電子が生成され、正孔は p形領域に、
電子は n形領域に移動する。その結果、p形領域と n形領域の間に起電力が発生する。
発光ダイオード： 半導体の pn接合に、順方向電圧を加えると発光する。（LEDのことで、電圧降下
は 2〔V〕、電流は 10〔mA〕程度、図 2）
表皮効果： 導体に流れる電流の周波数が高くなると、電流は導体の外側を流れ、内側はあまり流れな
い。よって、電流密度は不均一となる効果。
圧電効果： 水晶、りん酸カリウムなどの結晶体に圧力や張力を加え、ひずみを与えると、表面に電荷
が現れる。また、逆に外部から強い電界を加えると、ひずみを生じる効果。
超伝導現象： 金属を絶対温度 0〔K〕近くにすれば、電気抵抗が 0〔X〕になる現象。
ホール効果： 電流密度 Jをもって導体に流れる電流の方向と直角な方向に磁束密度 Bを与えると、
この両者に垂直な方向に J× Bに比例した起電力 Vが生ずる。（図 3）
1R〔 〕S
E〔V〕2R〔 〕 L〔H〕
X
X
6
A K A：アノードK：カソード
A K A：アノードK：カソード
B J
V
ホール効果
問 12 答 (5)解説
紫外線ランプは、多くの紫外線（約 300〔nm〕）を放射するもので、水銀蒸気中の放電により、光化学
作用や殺菌作用等に利用される。殺菌ランプは、水、空気、食品等の殺菌に用いられる。
紫外線ランプは、紫外線を透過させる石英ガラス管と、その両端に設けられた電極からなり、ガラス
管内には数百パスカルの希ガス及び微量の水銀が封入されている。両極間に高電圧を印加すると、陰極から出た電子が電界で加速され、希ガス原子に衝突してイオン化する。
ここで生じた正イオンは電界で加速され、陰極に衝突して電子をたたき出す結果、放電が安定に接続する。
管内を走行する電子が水銀原子に衝突すると、電子からエネルギーを得た水銀原子は励起され、特定
の波長の紫外線の光子を放出して安定な状態に戻る。さらに蛍光ランプはガラス管の内側の面にある物質を塗り、紫外線を可視光に変換するようにしたものである。
問 13 答 (3)解説
題意の図 2より、動作点が .4 5= VVCE ] gなら、ベース電流 AI 6B n= ] g、コレクタ電流 . mAI 1 5C = ] gである。
I R-V=VCE CC C L 、 9=R V0#- =V=VCE CC L CC
結合コンデンサ回路 C1、C2は、交流を通すが、直流を通さないので、下図に示す等価回路となる。
CC. . MR
IV
6 10
91 5 10 1 5B
B6
6
## X= = = =-
] g
B
B
R
I
L
C
R
I
0BEV CEV 9CCV= =
図 1 図 2
図 3
7
問 14 答 (5)解説
測定値の計算：測定値誤差がある数値の四則演算には、その結果にも誤差を生じる。この場合の近似
値の条件は、以下となる。
① 和と差の近似値： 誤差の最も大きい測定値を基準にして、その末位より 1桁下位までを計算し、
四捨五入する。
② 積と商の近似値： 有効数字の桁数の最も少ない測定値を基準にして、それより、桁数が 1桁多く
なるように計算して、その桁を四捨五入する。
③ 数値の丸め方： 四捨五入する数字が 5の場合には、切り上げ又は切り捨てによって、そのすぐ上
の桁の数字を偶数にする。
(1) 0.51〔V〕＋ 2.2〔V〕＝ 2.7〔V〕（条件①）
(2) 0.670〔V〕÷ 1.2〔A〕＝ 0.6〔X〕（条件②、条件③）
(3) 1.4〔A〕× 3.9〔ms〕＝ 5.5× 10-3（指数誤り）
(4) 0.12〔A〕－ 10〔mA〕＝ 0.12〔A〕－ 0.01〔A〕＝ 0.11〔A〕（条件①、単位も誤り）
(5) 0.5× 2.4〔F〕× 0.5〔V〕× 0.5〔V〕＝ 0.3〔J〕（正しい）
問 15 答 (a)…(3)， (b)…(4)解説
(a) 検流計 D＝ 0となれば、ブリッジの平衡条件が成立する。
図に示す対辺同士の積が等しくなればよい。
R
j CZ R R
11
11
2 3#~+
=o
j C RR
Z R R1 1 1
12 3` #
~+=o
(b) Z R jX= +o を代入し、上式の交流ブリッジが成立する
条件は、
( )
( ) ( )
j C RR
R jX R R
R R jX R R j C R
RR jR X R R j C R R R
1
1
1 1
12 3
1 2 3 1 1
1 1 2 3 1 1 2 3
#
#
~
~
~
++ =
+ = +
+ = +
上式の実数部同士と虚数部同士が、それぞれ等しくなればよいので、
RR R R R
RR R
jR X j C R R R X C R R
1 2 31
2 3
1 1 1 2 3 1 2 3`~ ~
= =
= =
R1、R2、R3、 ~及び Cは零でなく、正なので、
R > 0、X > 0
DE
1R
1C
3R
2R Z
~・
・
8
問 16 答 (a)…(3)， (b)…(4)解説
(a) 図 1において、スイッチ Sを開いた場合（Y結線 1相等価回路）
インダクタンス Lのリアクタンス X・
〔X〕および回路の力率 cos iは、
.
..cos
X j fL j j
R X
R
2 2 50 5 10 1 57
5 1 57
50 95
3
2 2 2 2
# # # Xr r
i
= = =
=+
=+
=
-o ] g
三相有効電力 P〔W〕は、
.
/AI
5 1 57
200 32 2
=+
] g
.
/
..P I R3 3
5 1 57
200 35
5 1 57
2005 7 282 7 28 102
2 2
2
2 2
23` # # #= =
+=
+= =f p
(b) 力率 1より虚数部が零となればよい。回路のアドミタンス Y・
〔S〕は、
( )
Yj L R j LR j L
CR L
R j LC
R L
R
R L
LC
CR L
L
R j Lj C
Rj j
j
3 3
3
3
13
2 2 2 2
2 2 2
2 2
`
~~ ~
~~
~
~~
~ ~
~~
~
~- -
+ +
=+
=+
+ =+ -
+ =+
+
= +-
+
o
]
]
]
] ]
g g
g g g
( 2
問 17 答 (a)…(2)， (b)…(2)解説
鉄心 1、鉄心 2、空隙のそれぞれの磁界の強さを H1〔A/m〕、H2〔A/m〕、H0〔A/m〕、磁束密度を B〔T〕、
空気 (真空 )の透磁率を n0〔H/m〕とする。
(a) 3つの箇所の磁束密度 B〔T〕は、等しいので、
B H H Hr r0 1 1 0 2 2 0 0n n n n n= = =
H B
r1
0 1n n= 、H B
r2
0 2n n= 、H B
00n
=
x = l1間の H 0に対する比 a1、x = l2間の H 0に対する比 a2、 x = d間の H 0に対する比 a0は、
.HH
B
B
H H
HH
B
B
H H
HH
B
B
12 000
10 5 10
11000
11 10
1 10
r
r
r
r
10
1
0
0 1
1
31 1 0
20
2
0
0 2
2
32 2 0
00
0
0
0 0
# `
# `
#
a
n
n nn
a
a
n
n nn
a
a
n
n
= = = = = =
= = = = = =
= = =
-
-
I〔A〕
3
200〔V〕 R=5〔 〕3C〔F〕
S
SL=5〔mH〕
X
9
よって、(2)のグラフとなる。
(b) アンペアの周回積分の法則より、起磁力 N I は、 NI H l H l H l H l1 1 2 2 0 0 0 0= + + +
NI H l H l H l l l l H2 21 0 1 2 0 2 0 0 1 1 2 2 0 0a a a a= + + = + +] g
上式に題意の数値を代入すれば、
.N 0 5 10 200 10 1 10 98 10 2 1 10 2 10
44
3 3 3 3 3 4# # # # # # # # # #= + +
=
- - - - -] g
問 18 答 (a)…(4)， (b)…(2)解説
(a) 理想演算増幅器 (オペアンプ )の入力インピーダンス及び電圧増幅度 Avは無限大なので、
AV
VA
0vi
iv
0 0 0`3
3y y y
= = = = =
この演算増幅器は正転（＋）入力かつ入力インピーダンスが無限大より、抵抗 Rに流れる電流 iは、
iR
iy= 〔A〕
この電流 iは、すべて aRに流れる。
よって、出力電圧 v0は、
R
Ri
i0 #yy
a y= +
( )1 3
2
i
0
`
yy
a
a
= + =
=
(b) 帰還回路として、2個の抵抗（R=5〔kX〕）と 2個のコンデンサ（C=0.1〔nF〕）により、発振する。
発振の条件は、 fRC21r
= となる。
題意の数値を代入すれば、発振周波数 f〔kHz〕は、
.
Hz . kHzfRC21
2 5 10 0 1 10
1318 0 33 6 &
# # # #r r= = =-
] ]g g
－
＋
R
0iV i
i
0iV 、イマジナリショート ＝
R
i o
23
a
y y
＝
1 0
電 力
問 1 答 (4)解説
アースダムは周囲の土壌を積み上げて構築するもので、土取場所が近辺にあることが最重要条件で、
基礎の地質が岩などで強固な場合のみに採用されるとは限らない。
問 2 答 (5)解説
【キャビテーションの概要】
水などの液体の中で水車のプロペラ等が急速度で回転すると (特に流水に接する金属部分の表面に凹
凸があると )、局所的に圧力が低下し、その時の水温における飽和蒸気圧以下になると気泡または真空部分が発生する。これが流水とともに流れて、水圧の高い部分にぶつかると、音響を伴って潰滅す
る。このとき、瞬間的に大きな衝撃を生じ、振動や騒音を発生する。その結果、金属表面に壊食が生じ効率や出力の低下を起こす。
【キャビテーション発生要因である圧力の低い部分ができる理由】
・吸出し管の吸出し高さが高い場合→防止のためには吸出し高さを低くする。・ランナの表面に凹凸がある。
・ランナの比速度が大きすぎる。
問 3 答 (5)解説
窒素酸化物は、高温燃焼および酸素の多い状態での燃焼において大量に発生する。排ガス混合法は、
燃焼用空気に排ガスの一部を混入し酸素の含有率を低くし、燃焼速度を低下させ (それに伴って燃焼
温度が低下する )窒素酸化物の生成を抑制するものである。したがって、本文中の「燃焼温度を上げ、
窒素酸化物の生成を抑制するもの」が誤っている。
問 4 答 (5)解説
この問題の解法では、①ウランの核分裂エネルギーが揚水発電に要した電力量（エネルギー）に等しい、
②核分裂エネルギーと揚水電力の計算式の単位に気をつけることである。
① 核分裂エネルギー E=mc2〔J〕
ただし、質量mはウランの質量ではなく質量欠損の .kgM 10
1000 093# #- ] gを代入する。
光速 c＝ 3× 108〔m/s〕
② 揚水電力 .kWP
QH9 8h
= ] g
解 答 平成 29年度
1 1
ただし、Q〔m3/s〕、H〔m〕、hは揚水時の電動機とポンプの総合効率、上式 Pは単位時間当たり
のエネルギー〔kJ/s〕を表しており、この式に揚水に要した時間 t〔s〕を掛けるとエネルギーを表し、
かつ Qtが揚水量（90 000〔m3〕）となる。
③ 揚水電力量 . .
kW.
kJsWQH
tQt H Qt H9 8 9 8 9 8
# $h h h
= = =] ]g g] ]g g
④ . .
..
. . . . g
.MQt H
M M
101000 09
3 109 8
0 849 8 90 000 240
2 43 10 2 52 10 10 37 10 4
0 33 8
7 8
2# # # ## #
# # # `
#
]
h= =
= =
-d ]]
gng
] g問 5 答 (3)解説
わが国は火山国で地熱資源となる火山地域は各地に点在している。地熱発電所は、地下から噴出する蒸気によってタービンを回して発電するものである。その他の特徴として、①燃料が不要である、②ボイラや給水設備が不要である、③汽力発電と比較して低温・低圧蒸気で、タービン効率が悪い等が
ある。
バイオマスとは生物資源の総称で、有機物で構成されているので燃料として利用できる。燃料としては、植物を直接、あるいはそれらを固形物に変換してから燃焼するものや、直物をガス化
し、あるいは家畜の糞から生成されたガス等を気体燃料とするものがある。
問 6 答 (2)解説
直流送電の両端には、送電電力を交流から直流あるいは直流から交流に変換する交直変換器が必要と
なる。交直変換器として、他励式交直変換装置では、運転に伴い発生する高調波や無効電力の対策の
ために、フィルタや調相設備の設置が必要である。一方、自励式交直変換装置では、自己消弧整流素
子を用いるため、フィルタや調相設備の設置が不要である。
問題文において他励式と自励式が反対に記述されていたため誤りである。
問 7 答 (3)解説
【変圧器 Y―Y結線の特徴】
① Y―Y結線は、一次、二次側の中性点が接地でき、1線地絡などの故障に伴い発生する異常電圧
を抑制し、線路および機器の絶縁を低減することができる。また、地絡事故の際、保護継電器を
確実に動作させ、事故箇所を迅速に除去し電線路や機器の保護を図る。
…(ア )、(イ )
地絡事故の際、図 2のように地絡電流が流れ、中性線を流れる電流を検出して保護継電器を動作
させる。
② 励磁電流の影響で相電圧は第 3調波成分を含む歪波形となる。このため中性点を接地すると、第
1 2
3調波電流が線路の静電容量を介して大地に流れ、通信線への電磁誘導障害の原因となる。
…(ウ )、(エ )
第 3調波電流は図 1のように流れる。
③ 線路に第 3調波成分の電流を流さないためには、変圧器内で還流するΔ巻線を設ければよい。そ
のために一次巻線と二次巻線は Y-Y結線とし、三次巻線を設け、この巻線をΔ結線としたもの
が Y-Y-Δ結線である。第 3調波成分の電流はこのΔ巻線内を還流することになり線路に流れ
ない。
…(オ )
④ 同値の線間電圧に対しΔ－Δよりも (1/ 3 )相電圧が低いので、巻線の絶縁が楽である。
A
問 8 答 (2)解説
たるみ計算式は次式のようになる。
mDTWS8
2
= ] g(W：電線 1〔m〕あたりの荷重〔N/m〕、S：径間〔m〕、T：電線の水平張力〔N〕)
各たるみにおける水平張力を T1、T2とすると、問題文より電線の単位長あたりの荷重Wは変わら
ないから、次の 2式が成立する。
..T
WST
WT
W3 0
8 8180
8 3 0180
1
2
1
2
1
2
"##
##
= = = ……①
..T
WST
WT
W4 0
8 8200
8 4 0200
2
2
2
2
2
2
"##
##
= = = ……②
①、②式より、. .
T T WW W
W8 3 0
1808 4 0
2001 350 1 2501 2
2 2
|##
|##
|= =
.T T TWW
1 3501 250
0 9262 1 1` #= =
よって、92.6〔%〕
180〔m〕
3.0〔m〕 1T
2T
200〔m〕
4.0〔m〕
図 2図 1
1 3
問 9 答 (1)解説
① 懸垂がいしは、送電用碍子の一種で、傘状の磁器の上下にセメントで連結金具が接着されており、
送電電圧の大きさにより連結個数を増減してその機能を調整する。
…(ア )
② 架空地線は、架空送電線路を雷から遮蔽するために用いられる裸電線である。架空地線や鉄塔に
直撃雷があった場合、電位が上昇し架空地線または鉄塔から電線に逆フラッシオーバを起こすこ
とがある。鉄塔の電位上昇を抑制するため塔脚に接地抵抗を施すが、この抵抗値が小さい方が効
果が大きい。
…(イ )、(ウ )
③ 近年用いられる避雷器は酸化亜鉛素子型であるが、この素子は非直線性の電圧-電流特性を有
し、印加電圧が小さな領域では絶縁体として、雷サージのような高電圧の領域では導体として作
用する。この働きにより雷サージから機器を保護する。
…(エ )
問 10 答 (4)解説
シースとは外装のことである。シース損失は、金属シースや遮蔽層の導体に発生する損失をいい、線
路方向 (長手方向 )に流れる電流による抵抗損失 (シース回路損 )や、シースの円周方向に流れる電
流によって発生するシース渦電流損がある。
クロスボンド接地方式は、シース回路損の低減に効果がある。この方式はケーブルのシースの絶縁接
続箱において、ある相のシースを別の相のシースに接続する方式である。
シース渦電流損はシースの電気抵抗を大きくすると抑制される。従って、本文中の導電率の高い金属
シース材の採用は渦電流損の低減に効果があるというのは誤りである。
・ 電力ケーブルの許容電流とは、ケーブルに電流を流したとき、ケーブル絶縁体の最高許容温度を超
えない電流である。
・ ケーブルに交流電流が流れたときの導体中の電流分布は、表皮効果や近接効果により偏りが生じ、
直流電流が流れたときよりも抵抗が増大する。
近接効果：一つの導体内の電流密度が、近傍の他の電流のために一様でなくなる現象
表皮効果：導体に交流が流れるとき、導体表面の電流密度が中心部より大きくなる現象
・ケーブルの誘電体損Wおよび静電容量 Cは次式で示される。
.tan
logW fCE C
d d2
0 0241 S2
10 2 1r d
f= =
] g
（tanδ：誘電正接、d1、d2：導体および誘電体の外径、 fs：絶縁物の比誘電率）
両式から、Wは誘電正接 tandと静電容量 Cの積に比例し、Cは比誘電率 fsに比例するから、W
は誘電正接と比誘電率の積に比例する。
・ 電力ケーブルで発生する最も大きな損失は、心線の抵抗による抵抗損 (＝ジュール熱 )である。近年、
1 4
地中送電線路の大容量化に伴い、地中ケーブルも大サイズ化している。大サイズ化すると抵抗損低
減には有効であるが、大サイズ化すると表皮効果により交流抵抗が増大してしまう。そこで、これ
を防止するため、ケーブルを構成する素線の表面に絶縁を施した素線絶縁導体や分割導体を採用な
どの対策が図られている。
問 11 答 (1)解説
単相 2線式および三相 3線式とも抵抗負荷であるから力率は 1.0である。
単相 2線式および三相 3線式の線路電流を I 1、I 3とする。
① 単相 2線式の送電電力は、P1＝ VI 1、三相 3線式の送電電力は P3＝ 3VI 3
題意より両電力は等しいから、VI 1＝ 3VI 3となり、
I 1＝ 3I 3……(a)
② 単相 2線式および三相 3線式の線路損失を P1,、P3,とする。
P I r21 12=, （送電線路は 2本）
P I r33 32=, （送電線路は 4本であるが、負荷は三相平衡負荷であるから中性線には電流が流れ
ず、損失を生じる線路は 3本である。）
③ 線路損失 P1,、P3,の比をとる。ここで (a)式の関係を代入する。
P1,：P3,＝ 2I 12r：3I 3
2r＝ 2I 12：3I 3
2＝ 2(3I 3)2：3I 3
2＝ 18I 32：3I 3
2
.P P P61
0 1673 1 1` = =, , ,
よって、16.7〔%〕
問 12 答 (3)解説
① 我が国の 6.6〔kV〕高圧配電線路は、三相 3線式で、中性点非接地方式が採用されている。
② 中性点非接地方式が採用される理由は、1線地絡時の地絡電流を抑え、通信設備等への電磁誘導
障害を低減させるためである。
…（ア）、（イ）
③ 多回線配電線路では地絡保護に地絡方向継電器が用いられる。これは故障時に故障線路と健全線
路における地絡電流が逆位相 (＝向きが反対 )となることを利用して、故障回線を選択するため
である。
…(ウ )
図のように F3の線路で 1線地絡事故が生じた場合、ZCT3には電源側から地絡点に電流が流れる。
一方、ZCT1、ZCT2には分流した地絡電流が対地静電容量を通して負荷側から電源側に電流が流
れる。つまり、事故相と健全相に流れる地絡電流は逆位相である。
1 5
1ZCT
2ZCT
3ZCT
1F
2F
3F
④ 高圧カットアウトは、高圧配電線の開閉や、変圧器の一次側に設置して開閉動作や過負荷保護用
として使用される。
…(エ )、(オ )
問 13 答 (3)解説
低圧配電線路の力率改善をするため、進相コンデンサが設置される。設置方法としては、一般的には
高圧フィーダに進相コンデンサを集中して設置する方式が多い。この方式は電力会社配電線の無効電
力を低減する効果は高いが、個別の負荷の力率を改善しているのではなく、力率の悪い機器の力率改
善には寄与しない。力率の悪い機器の力率を改善するためには、その機器の最も近い場所に進相コン
デンサを設置することが望まれる。低圧末端の負荷毎に力率改善する方が、損失・省エネ・ケーブル
への負担低減等では有効である。そうすることにより高圧側の力率も改善される。
しかし、高圧フィーダに集中して設置する方式が一般的なのは、電力会社との関係や、高圧で一括設
置する方がコンデンサは安価であり、負荷毎に設置するコンデンサは高価になる。さらに、コンデン
サを分散して設置することは、保守点検に手間や費用がかかることになる。ゆえに、低圧配電線路の
力率改善をより効果的に実施するという観点からは (3)が誤りである。
※その他、配電線路の電圧調整には (3)以外の方法がある。
問 14 答 (1)解説
SF6ガスはフロンガスの代わりに、オゾン層を破壊しない代替フロンとして開発されたものである。
従って、(1)の内容は誤りである。
参考
SF6ガスは地球温暖化に強い影響があり、地球温暖化防止排出抑制対象ガスの一つに指定されている。
問 15 答 (a)…(5)， (b)…(3)解説
(a) 発電端熱効率 hP、燃料使用量 B〔kg/h〕、燃料発熱量 H〔kJ/kg〕、発電機出力 Pg〔kW〕とすると、
それらの間には次の関係式が成立する。
1 6
.
. /kg hBHP
BHP3 600 3 600
0 42 44 0003 600 600 10
1 1688 10Pg
P
g3
5"## #
#hh
= = = = ] g1日での燃料消費量は、1.1688× 105× 24＝ 28.05× 105〔kg〕＝ 28.05× 102〔t〕＝ 2 805〔t〕
(b) 消費燃料に含まれる炭素および水素の各成分は
炭素：2 805× 0.85＝ 2 384〔t〕＝ 2 384× 103〔kg〕
水素：2 805× 0.15＝ 420.8〔t〕＝ 420.8× 103〔kg〕
① 炭素分子 1〔kmol〕の質量は 12〔kg〕です。これが完全燃焼するためには酸素分子 (O2)1〔kmol〕
すなわち 22.4〔m3〕が必要である。
ゆえに、炭素 2 384× 103〔kg〕が完全燃焼するに必要な酸素の量 x〔m3〕との間には次の比例式
が成り立つ。
12〔kg〕：22.4〔m3〕＝ 2 384× 103〔kg〕：x〔m3〕 → x＝ 4 450× 103〔m3〕
② 化学反応式より水素 4〔kg〕が完全燃焼するためには酸素分子 (O2)1〔kmol〕すなわち 22.4〔m3〕
が必要である。
ゆえに、水素 420.8× 103〔kg〕が完全燃焼するに必要な酸素の量 y〔m3〕との間は、次の比例式
が成り立つ。
4〔kg〕：22.4〔m3〕＝ 420.8× 103〔kg〕：y〔m3〕 → y＝ 2 356× 103〔m3〕
燃料が完全燃焼するには、4 450× 103+2 356× 103＝ 6 806× 103〔m3〕の酸素が必要となる。
③ 空気中には酸素が 21〔%〕含まれているから必要な空気量は、
.
. m0 21
6 806 1032 4 10
36 3#
#= ] g
問 16 答 (a)…(5)， (b)…(1)解説
鉛被はアースされているから、導体 a、b、cと静電容量は図 1のように表される。
a
b c
eC
eC eC
mC
mC
mC
eC
eC eC
a
b c
1I
D-7
/E 3
(a) 3線一括した場合 a、b、cの各心線は同電位であるから線間静電容量は入ってこず対地静電容
量のみで図 2のようになる。1線と大地間の静電容量は 3Ceである。
充電電流 I j C E3 3 10 90e13# #~= =] g ……①
次に 2線を接地し残りの心線と大地間に電圧を加えて充電した場合、図 3のように表される。
b、c相は接地であるから、bc間の線間静電容量および b相、c相の対地静電容量は入ってこない。
1線と大地間の静電容量は、 C C2 m e+ となる。
図 2図 1
1 7
a
b c
eCmC mC
2I
図D-8
/E 3
充電電流I j C C E2 3 10 45m e23# #~= + =] g ……②
①式と②式の比をとると、
j C E j C C E3 3 10 2 3 10 90 45e m e3 3# # | # # |~ ~ + =] ]g g ＝ 2：1
上式を簡略化すると、
C C C3 2 2 1e m e| |+ =] g
C C C C C C C4 2 3 4 4m e e e m e m"`+ = = = ……③
(b) 図 1は問題を回路図として表したものである。図 1中のΔ部分である線間静電容量 Cmを Y変
換すると 3Cmとなる。従って、Y変換された 1相の回路は図 4のように表される。1線と大地間
の静電容量は、 C C3 m e+ となる。
mC3 eC
3I
/ kVE 3 ] g
※ 等しい大きさのΔ回路の抵抗を Y変換すると 1/3倍になる。等しい大きさのΔ回路の静電容量
を Y変換すると 3倍になる。
従って、充電電流 I 3は
I j C C E3 3 10e m33# #~= +] g ……④
④式に③式を代入すると
I j C CE
j CE
341
310
47
310e e e3
3 3# # # # # #~ ~= + =d n ……⑤
①式と⑤式の比をとると、
. A
I I I
I
j CE
j CE
C C
I
33
1047
310
347
90
52 5
90e e
e e
1 33 3
3
3
3
| # # # # #
| |
`
| |~ ~= =
=
=
] g
] g
図 3
図 4
1 8
問 17 答 (a)…(4)， (b)…(2)解説
(a) 負荷A、Bの電力三角形図を描く。
l A
負荷A
1.0
0.9 (6 000〔kW〕)
Q
BQ
負荷B
1.0
0.95(3 000〔kW〕)
負荷Aの無効電力 QA〔kvar〕を求めると、
. kW . .
..
kvar
Q
Q
0 9 6 000 1 0 0 9
6 0000 9
0 4362 907
A
A
2 2| |
#
= -
= =
]]
gg
負荷 Bの無効電力 QB〔kvar〕を求めると、
. k . .W Q0 95 3 000 1 0 0 95 B2 2| |= -] g
..
kvarQ 3 0000 950 312
985B #= = ] g両負荷A、Bの遅れ無効電力の和は、
2 907 + 985 = 3 892 ≒ 3 900〔kvar〕
従って、合成力率を 1にするには 3 900〔kvar〕の進相コンデンサを接続すればよい。
(b) 調相設備開閉時の電圧変動を下図で説明する。
S
I
Z
C D
Q
%Z
ZEIZ
E
EIZ
E
EIZ
V
EIZ
V
P
3
3 32 2 2 2
3= = = = =
{
%eEe
VIZ
VIZ
V
VIZ
V
QZ
3
3 32 2= = = = =
Z：CD間のインピーダンス
I ：スイッチを閉じることによって流れる電流
e：CD間の電圧降下
V：基準相の線間電圧（相電圧を Eとする）
Q：調相設備容量（＝ 1 000〔kvar〕）
P3{：定格容量（本問の場合基準容量 10〔MV・A〕を適用する）
1 9
両式の比をとると、
% %
% % . .
ZQZ e
V
P
V
QZP
Z eQP
0 0081 000 10
10 100 08
2
3
2 3
3
3
6
| |
` # ##
#
| = =
= = =
{{
{
よって、8.0〔%〕
2 0
機 械
問 1 答 (4)解説
図 1に示すように、界磁に永久磁石を用いた電動機は、他励式の等価回路と考えられる。
始動時電流 IS〔A〕は、逆起電力 E=0〔V〕なので、
IrV E
r12
4Sa a
=-
= = 、電機子抵抗 r 3a X= ] g定格電流 I n=1〔A〕より、逆起電力 E〔V〕は、
IrV E E
312
1na
=-
=-
= 、 VE 9= ] g電動機の効率 h〔%〕は、
%V IE I
100 100129
100 75n
n#
##
# #h= = = = ] g出力電力入力電力
問 2 答 (2)解説
(1) 図 2に示すように、上り坂では電動機となるので、正極電流＋は、電源から直流機側に流れる。
(2) 上り坂での逆起電力 (EM)と下り坂での起電力 (EG)の方向は同じである。(3) トルクは、フレミングの左手の法則で、上り坂から下り坂では、反転する。
(4) 回生制御となるためには、図 2においてV EM1 の制御を行う。
(5) 図 2に示すように、下り坂では発電機となるので、正極電流＋は、直流機から電源側に流れる。
図 K-1
図 K-2
図 K-3
図 K-4
fr
fI aI
E〔V〕 M
図 1
V〔V〕
ar
fr ar
fI
aI GE G
図 1 他励発電機
V
出力 aVIP
GN
＋
－
＋
－
fr
fI
aI
ME M
図 2 他励電動機
V〔V〕
ar
aM IEP 出力
1r 2r
界磁巻線 電機子巻線
2cp 負荷 一次 銅損
鉄 損 二次
銅損
2I
mP
2P 2
1 rs
s
1cp Y
1x 2x 2P 〔W〕：二次入力
2I 〔A〕：二次電流
mP 〔W〕：機械出力
2cP 〔W〕：二次銅損
図 K-1
図 K-2
図 K-3
図 K-4
fr
fI aI
E〔V〕 M
図 1
V〔V〕
ar
fr ar
fI
aI GE G
図 1 他励発電機
V
出力 aVIP
GN
＋
－
＋
－
fr
fI
aI
ME M
図 2 他励電動機
V〔V〕
ar
aM IEP 出力
1r 2r
界磁巻線 電機子巻線
2cp 負荷 一次 銅損
鉄 損 二次
銅損
2I
mP
2P 2
1 rs
s
1cp Y
1x 2x 2P 〔W〕：二次入力
2I 〔A〕：二次電流
mP 〔W〕：機械出力
2cP 〔W〕：二次銅損
解 答 平成 29年度
図 K-1
図 K-2
図 K-3
図 K-4
fr
fI aI
E〔V〕 M
図 1
V〔V〕
ar
fr ar
fI
aI GE G
図 1 他励発電機
V
出力 aVIP
GN
＋
－
＋
－
fr
fI
aI
ME M
図 2 他励電動機
V〔V〕
ar
aM IEP 出力
1r 2r
界磁巻線 電機子巻線
2cp 負荷 一次 銅損
鉄 損 二次
銅損
2I
mP
2P 2
1 rs
s
1cp Y
1x 2x 2P 〔W〕：二次入力
2I 〔A〕：二次電流
mP 〔W〕：機械出力
2cP 〔W〕：二次銅損
図 1
図 1 他励発電機 図 2 他励発電機
2 1
問 3 答 (1)解説
下図は三相誘導電動機の一相等価回路である。(一次側換算、L形 )
図 K-1
図 K-2
図 K-3
図 K-4
fr
fI aI
E〔V〕 M
図 1
V〔V〕
ar
fr ar
fI
aI GE G
図 1 他励発電機
V
出力 aVIP
GN
＋
－
＋
－
fr
fI
aI
ME M
図 2 他励電動機
V〔V〕
ar
aM IEP 出力
1r 2r
界磁巻線 電機子巻線
2cp 負荷 一次 銅損
鉄 損 二次
銅損
2I
mP
2P 2
1 rs
s
1cp Y
1x 2x 2P 〔W〕：二次入力
2I 〔A〕：二次電流
mP 〔W〕：機械出力
2cP 〔W〕：二次銅損
(ア ) 二次入力 P2〔W〕(同期ワット )は、同期角速度 ~s〔rad/s〕、トルク T〔N･m〕とすれば、
P TS2 ~= で、二次入力は、トルクに比例する。
(イ ) 機械出力 Pmと二次銅損 Pc2の比は、
( )
( ) ( )
P r Issr I
srI P r I P sP
Pssr I P s P
P P s P sP s s
1
11
1 1
c c
m m
m c
2 2 22
2 22 2
22
2 2 22
2 2
2 22
2
2 2 2
`
`
` | | |
= +-
= = =
=-
= -
= - = -
(ウ ) 誘導電動機の場合は、滑りは s0 11 1 で、誘導発電機の場合は、滑りは s1 01 1- である。
問 4 答 (4)解説
この問題では、同期発電機Aが母線に接続されて運転している。よって、同期発電機A＝母線と考
える。三相同期発電機の並行運転の条件は、
(1) 母線と同期発電機 Bの相回転方向を一致させる。(はじめに確認すればよい。)
(2) 母線と同期発電機 Bの位相を一致させる。(Bの回転速度を調整する。)
(3) 母線と同期発電機 Bの起電力を一致させる。(Bの界磁抵抗を加減して、磁極の励磁を調整する。)
(4) 母線と同期発電機 Bの起電力の波形が等しい。(波形のずれは、無効電力が流れるが、通常は考慮しない。無効電力は同期化力により、調整される。)
(5) 母線と同期発電機 Bの端子電圧の位相の検出は、同期検定器で行い、遮断器を閉じ平行運転を
行う。
問 5 答 (3)解説
百分率同期インピーダンス 80%時の電流 I〔A〕は、
.
.P VI IV
P3
3 3 6 6 10
10 10875 8
3
6
`# #
#]= = =
百分率同期インピーダンス 100%時の電流 In〔A〕は、百分率インピーダンスに比例するので、
2 2
. .I I I I80 10080100
875 880100
1 094 75n n| | ` # #= = = =
界磁電流 50〔A〕のとき、短絡電流 700〔A〕で、短絡曲線は直線となるので、界磁電流と電機子電流は
比例する。
定格電圧に等しい無負荷端子電圧を発生する界磁電流 I fは、
..
. AI I50 700 1 094 75 50700
1 094 7578 1f f| | ` # ]= = ] g
問 6 答 (3)解説
a 磁束 z〔Wb〕と電源電圧 V〔V〕を一定にし、起電力 E〔V〕、電機子電流 I a〔A〕、電機子抵抗 Ra〔X〕、
比例定数 k 1、k 2、k 3とすれば、
直流機の電機子電流 I aは、NkE
kV R I
IR
V k Na aa
a1 1
1`
z zz
= =-
=-
直流機のトルク Tは、T k I kR
V k Na
a2 2
1z z
z= =
-
よって、回転速度の変化で、トルクが変化する。
誘導機では、トルクT k V s32= なので、滑りが変わると、回転数が変化し、トルクも変化する。
b 誘導機の等価回路は図 1で、変圧器の等価回路は図 2である。滑り (s)と巻数比 (a)の違いだけで、
等価回路はよく似ている。
図 K-5
図 K-6
図 K-7
図 K-8
1r 2r 2x
界磁巻線 電機子巻線
2cp 負荷
一次 銅損
鉄 損 Y
二次 銅損
2I
oP 2P
図 1 誘導機(L形) (すべり s )
21 r
ss
1x
1cp
21
ar 2
1
ax 2r 2x
x
r
02Ya
0aI
aV1
図 2 変圧器(二次側換算) (巻数比 a )
nn IjxrVV 21212220
nI 2
nV2
221
12221
12 xaxxr
arr 、
aI
E〔V〕 G
図 3 直流機(他励式)
fr
fI
直流 出力 aR
G E
図 4 同期機(発電機)
sx aR
aI
fr
fI
交流 出力
直流
図 K-5
図 K-6
図 K-7
図 K-8
1r 2r 2x
界磁巻線 電機子巻線
2cp 負荷
一次 銅損
鉄 損 Y
二次 銅損
2I
oP 2P
図 1 誘導機(L形) (すべり s )
21 r
ss
1x
1cp
21
ar 2
1
ax 2r 2x
x
r
02Ya
0aI
aV1
図 2 変圧器(二次側換算) (巻数比 a )
nn IjxrVV 21212220
nI 2
nV2
221
12221
12 xaxxr
arr 、
aI
E〔V〕 G
図 3 直流機(他励式)
fr
fI
直流 出力 aR
G E
図 4 同期機(発電機)
sx aR
aI
fr
fI
交流 出力
直流
c 直流機の等価回路は図 3で、同期機の等価回路は図 4である。
直流機の起電力は、E k N1z= 、同期機の起電力は .E f4 44 ~z= 、 (~：1相の全巻数 )で、電機子
図 1 誘導機 (L 形 ) ( すべり s )
図 2 変圧器 ( 二次側換算 ) ( 巻数比 a )
2 3
反作用があるので、界磁電流と電機子反作用のベクトル和の磁束に比例する誘導起電力が発生す
る。
図 K-5
図 K-6
図 K-7
図 K-8
1r 2r 2x
界磁巻線 電機子巻線
2cp 負荷
一次 銅損
鉄 損 Y
二次 銅損
2I
oP 2P
図 1 誘導機(L形) (すべり s )
21 r
ss
1x
1cp
21
ar 2
1
ax 2r 2x
x
r
02Ya
0aI
aV1
図 2 変圧器(二次側換算) (巻数比 a )
nn IjxrVV 21212220
nI 2
nV2
221
12221
12 xaxxr
arr 、
aI
E〔V〕 G
図 3 直流機(他励式)
fr
fI
直流 出力 aR
G E
図 4 同期機(発電機)
sx aR
aI
fr
fI
交流 出力
直流
図 K-5
図 K-6
図 K-7
図 K-8
1r 2r 2x
界磁巻線 電機子巻線
2cp 負荷
一次 銅損
鉄 損 Y
二次 銅損
2I
oP 2P
図 1 誘導機(L形) (すべり s )
21 r
ss
1x
1cp
21
ar 2
1
ax 2r 2x
x
r
02Ya
0aI
aV1
図 2 変圧器(二次側換算) (巻数比 a )
nn IjxrVV 21212220
nI 2
nV2
221
12221
12 xaxxr
arr 、
aI
E〔V〕 G
図 3 直流機(他励式)
fr
fI
直流 出力 aR
G E
図 4 同期機(発電機)
sx aR
aI
fr
fI
交流 出力
直流
問 7 答 (1)解説
題意の図 1はΔ－ Y接続、図 2はΔ－Δ接続、図 3は Y－Δ、図 4は V－ V接続である。
図 2と図 4は、一次側電圧と二次側電圧は同相である。
図 1のΔ－ Y接続では、下図 5のベクトル図となり、一次電圧 (線間電圧=相電圧 )と二次側相電
圧とが同相であるが、一次電圧に対して二次電圧 (線間電圧 )の位相は 30〔°〕進みとなる。図 3の Y－Δ接続では、下図 6のベクトル図となり、一次側相電圧と二次側相電圧とは同相であるが、
一次電圧 (線間電圧 )に対して二次電圧 (線間電圧=相電圧 )の位相が 30〔°〕遅れとなる。
図 K-9
図 K-10
図 K-11
図 K-12
30〔°〕
一次側の相電圧 = 一次側の線間電圧
二次側の線間電圧
図 5
30〔°〕
一次側の相電圧 = 二次側の相電圧 = 二次側の線間電圧
一次側の線間電圧
図 6
C
R RI
CI
I
図 1 E
E RI
CI I
図 2
:誘電損角
図 K-9
図 K-10
図 K-11
図 K-12
30〔°〕
一次側の相電圧 = 一次側の線間電圧
二次側の線間電圧
図 5
30〔°〕
一次側の相電圧 = 二次側の相電圧 = 二次側の線間電圧
一次側の線間電圧
図 6
C
R RI
CI
I
図 1 E
E RI
CI I
図 2
:誘電損角
問 8 答 (4)解説
力率 1より、有効電力 (消費電力 ) P〔kW〕は、皮相電力 50〔kV･A〕に等しい。
最大効率となる条件は、鉄損と銅損が等しい場合で、鉄損は負荷にかかわらず一定で、銅損は負荷率
aの 2乗に比例する。
1 000 250212# `a a= =
最大効率 .P
P
250 1 000100
21
50 10 250 1 00021
21
50 10100 98 0max 2
32
3
#
# # #
# ##h
a a
a=
+ +=
+ +
=d n
図 3 直流機 ( 他励式 ) 図 4 同期機 ( 発電機 )
図 5 図 6
2 4
問 9 答 (1)解説
(ア ) コンデンサの静電容量 C〔F〕は、 FCdSr0f f
= ] gより、誘電率が高いと C〔F〕は大きい。
(イ ) 一相分の誘電体損 P〔W〕は、
tan tan
tan
II
I I
I CE
P EI CE
C
RR C
C
R2
`d d
~
~ d
= =
=
= =
誘電正接 (tand)が小さいほど損失は小さい。
(ウ ) 絶縁抵抗および絶縁耐力が高いこと。(エ ) 電力コンデンサは日常点検、数年ごとの特別点検などを実施する。
問 10 答 (2)解説
(1) 図 1に示すように、A(アノード )電位＞ K(カソード )電位では導通し、その逆は不導通となる。
(2) サイリスタはゲート電流を加え、順電圧を加えればターンオンし、その後ゲート電流を取り去
っても、ターンオン状態は維持する。保持電流以下や逆電圧になれば、ターンオフし、電流は流れなくなる。(図 2)
(3)、(4)、(5)は正しい。
ボディ－ダイオード： ソースとドレイン間にダイオードを入れたもので、DC-AC変換インバータ
に応用されている。
図 K-13
図 K-14
図 K-15
図 K-16
図 K-17
A K A:アノード
K:カソード
図 1
A
K A:アノード
K:カソード
G:ゲート
: 図 2
G
S
図 3 波形
①
②
①
t 0 0 2
①
②
1i
S
2i
図 4 回路図
3i
4i 5i
111001011011
CBA
EXOR
（ア）
図 K-13
図 K-14
図 K-15
図 K-16
図 K-17
A K A:アノード
K:カソード
図 1
A
K A:アノード
K:カソード
G:ゲート
: 図 2
G
S
図 3 波形
①
②
①
t 0 0 2
①
②
1i
S
2i
図 4 回路図
3i
4i 5i
111001011011
CBA
EXOR
（ア）
問 11 答 (5)解説
図 3の①の上波形では、図 4の実線の電流の流れとなり、i 2と i 5の電流波形 3となる。
図 3の②の下波形では、図 4の破線の電流の流れとなり、i 3と i 4の電流波形 4となる。
図③の①の上波形と②の下波形では、電流 i 1は、実線①と破線②の同方向で電流波形 1となる。
図 K-9
図 K-10
図 K-11
図 K-12
30〔°〕
一次側の相電圧 = 一次側の線間電圧
二次側の線間電圧
図 5
30〔°〕
一次側の相電圧 = 二次側の相電圧 = 二次側の線間電圧
一次側の線間電圧
図 6
C
R RI
CI
I
図 1 E
E RI
CI I
図 2
:誘電損角
図 K-9
図 K-10
図 K-11
図 K-12
30〔°〕
一次側の相電圧 = 一次側の線間電圧
二次側の線間電圧
図 5
30〔°〕
一次側の相電圧 = 二次側の相電圧 = 二次側の線間電圧
一次側の線間電圧
図 6
C
R RI
CI
I
図 1 E
E RI
CI I
図 2
:誘電損角
図 1
図 1 図 2
図 2
2 5
図 K-13
図 K-14
図 K-15
図 K-16
図 K-17
A K A:アノード
K:カソード
図 1
A
K A:アノード
K:カソード
G:ゲート
: 図 2
G
S
図 3 波形
①
②
①
t 0 0 2
①
②
1i
S
2i
図 4 回路図
3i
4i 5i
111001011011
CBA
EXOR
（ア）
図 K-13
図 K-14
図 K-15
図 K-16
図 K-17
A K A:アノード
K:カソード
図 1
A
K A:アノード
K:カソード
G:ゲート
: 図 2
G
S
図 3 波形
①
②
①
t 0 0 2
①
②
1i
S
2i
図 4 回路図
3i
4i 5i
111001011011
CBA
EXOR
（ア）
問 12 答 (4)解説
(ア ) エレベータは、始動トルクが大きく、始動電流が小さい。一定のトルク運転をする。負負荷から過負荷までの負荷変動範囲が広く、始動、停止が多い。
(イ ) 流体 (空気や水等 )の搬送速度に対して 2 乗に比例するトルク特性となる。搬送量は速度の 1乗に、トルクは速度の 2乗に、消費電力は回転速度の 3乗に比例する。
(ウ ) ダンパなしの風量制御では、風力は速度に比例する。(エ ) 電動機所要動力は、3 乗に比例する。
問 13 答 (4)解説
(4) 被加熱物に印加する交番磁界の周波数が高いほど、被加熱物の表面が加熱され、周波数が低いほど内部が加熱されやすい。
【誘導加熱の原理】
被熱物 (導体または半導体 )内の磁束を変化させ、誘導起電力により生じる渦電流によるジュール熱
とヒステリシス損とで発熱する。抵抗率が低いと加熱されにくい。周波数 50〔Hz〕～ 50〔MHz〕。表
皮効果によって周波数は高い場合被加熱物の表面近くに集まるため、渦電流も被加熱物の表面付近に
集中する。
電流浸透深さ dは、 . / ( )f5 03d t n= ( t：抵抗率、 n：透磁率、f：周波数 )
被加熱物の深部まで加熱したい場合には、交番磁界の周波数は低い方が適している。
低周波：金属の溶接、溶解、精錬 高周波：表面焼入れ、金属の溶接、溶解、精錬
問 14 答 (5)解説
図 1に示す論理演算には、AND(論理積 )、OR(論理和 )EXOR(排他的論理和 )、NOR(否定論理和 )、
NAND(否定論理積 )がある。
図 3 波形 図 4 回路図
2 6
図 K-13
図 K-14
図 K-15
図 K-16
図 K-17
A K A:アノード
K:カソード
図 1
A
K A:アノード
K:カソード
G:ゲート
: 図 2
G
S
図 3 波形
①
②
①
t 0 0 2
①
②
1i
S
2i
図 4 回路図
3i
4i 5i
111001011011
CBA
EXOR
（ア）
図 K-18
図 K-19
図 K-20
図 K-21
図 K-22
000001011011
DBA
NOR
（イ）
111000001110
EDC
OR
（ウ）
10111110
FE
EXOR
（エ） 0101
A B AND OR EX-OR NOR NAND
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0 1 1 0 1
1 0 0 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0 0
図 1 真理値表
16進 2進 16進 2進
0 0000 8 1000
1 0001 9 1001
2 0010 A 1010
3 0011 B 1011
4 0100 C 1100
5 0101 D 1101
6 0110 E 1110
7 0111 F 1111
図 2 16進と 2進
図 K-18
図 K-19
図 K-20
図 K-21
図 K-22
000001011011
DBA
NOR
（イ）
111000001110
EDC
OR
（ウ）
10111110
FE
EXOR
（エ） 0101
A B AND OR EX-OR NOR NAND
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0 1 1 0 1
1 0 0 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0 0
図 1 真理値表
16進 2進 16進 2進
0 0000 8 1000
1 0001 9 1001
2 0010 A 1010
3 0011 B 1011
4 0100 C 1100
5 0101 D 1101
6 0110 E 1110
7 0111 F 1111
図 2 16進と 2進
図 K-18
図 K-19
図 K-20
図 K-21
図 K-22
000001011011
DBA
NOR
（イ）
111000001110
EDC
OR
（ウ）
10111110
FE
EXOR
（エ） 0101
A B AND OR EX-OR NOR NAND
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0 1 1 0 1
1 0 0 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0 0
図 1 真理値表
16進 2進 16進 2進
0 0000 8 1000
1 0001 9 1001
2 0010 A 1010
3 0011 B 1011
4 0100 C 1100
5 0101 D 1101
6 0110 E 1110
7 0111 F 1111
図 2 16進と 2進
図 K-18
図 K-19
図 K-20
図 K-21
図 K-22
000001011011
DBA
NOR
（イ）
111000001110
EDC
OR
（ウ）
10111110
FE
EXOR
（エ） 0101
A B AND OR EX-OR NOR NAND
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0 1 1 0 1
1 0 0 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0 0
図 1 真理値表
16進 2進 16進 2進
0 0000 8 1000
1 0001 9 1001
2 0010 A 1010
3 0011 B 1011
4 0100 C 1100
5 0101 D 1101
6 0110 E 1110
7 0111 F 1111
図 2 16進と 2進
図 K-18
図 K-19
図 K-20
図 K-21
図 K-22
000001011011
DBA
NOR
（イ）
111000001110
EDC
OR
（ウ）
10111110
FE
EXOR
（エ） 0101
A B AND OR EX-OR NOR NAND
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0 1 1 0 1
1 0 0 1 1 0 1
1 1 1 1 0 0 0
図 1 真理値表
16進 2進 16進 2進
0 0000 8 1000
1 0001 9 1001
2 0010 A 1010
3 0011 B 1011
4 0100 C 1100
5 0101 D 1101
6 0110 E 1110
7 0111 F 1111
図 2 16進と 2進
(エ )の 2進数 1011を 16進数に変換すると、
1 2 0 2 1 2 1 2 113 2 1 0# # # #+ + + =
図 2の表より 11を 1桁にすれば、Bとなる。
問 15 答 (a)…(3)， (b)…(3)解説
(a) 出力 P〔W〕、定格電圧 V〔V〕、力率 cos i、効率 hとすれば、一次電流 I〔A〕は、
. .
. A
cos
cos
P VI
IV
P
3
3 3 400 0 9 0 9
15 1026 7 27
3
!
$
`$ # # #
#]
i h
i h
=
= = ] g(b) 誘導電動機の同期速度 NS〔min-1〕は、極数 t、周波数 fとすれば、
minNf120
4120 60
1 800S1#
t= = = -] g
回転数 1 746〔min-1〕の滑り s1、回転数 1 455 〔min-1〕の滑り s2は、
.s1 800
1 800 1 7460 031 =
-= 、 .s
1 8001 800 1 455
0 1922 ]=-
二次回路の抵抗 r2〔X〕、挿入抵抗 R〔X〕とし、トルクの比例推移より、トルクが一定ならば、次式
が成り立つ。
..
.sr
sr R
rR
ss
10 030 192
1 5 41
2 2
2 1
2
2`=
+= - = - =
図 1 真理値表 図 2 16 進と 2 進
2 7
問 16 答 (a)…(1)， (b)…(4)解説
(a) 【純抵抗負荷の場合の電圧 vLと電流 i Lの波形】
図 2の波形 1において、①の箇所 (0→ r)のとき、T1が制御遅れ角 aで点弧すれば、導通し vLは
③となる。次に、②の箇所 (r→ 2r)のとき、T2が制御遅れ角 aで点弧すれば、導通し vLは④となる。
電流 i Lの波形も同様に⑤と⑥になる。
【誘導性負荷の場合の電圧 vLと電流 i Lの波形】
図 2の波形②において、①の箇所 (0→ r)のとき、T1が制御遅れ角 aで点弧すれば、導通し vLは
③となるが、インダクタンスの逆起電力により、rでは消弧せず、 r より少し先まで電圧が流れる。
なお、r より少し先まで負電位になるのは、インダクタンスの逆起電力によるものである。
次に、②の箇所 (r→ 2r)のとき、T2が制御遅れ角 aで点弧すれば、導通し vLは④となるが、イ
ンダクタンスの逆起電力により、2rでは消弧せず、 2r より先まで電圧が流れる。
電流 iLは、インダクタンスのエネルギーにより、 ⑤と⑥になる。
図 K-23
図 K-24
図 K-25
図 K-26
交流 電源
L 負荷 S
1T
2T
図 1
Li
波形 1
S
0 2
① ②
L
0 2
Li
0
③
④
⑤
⑥
波形 2
S
0 2
① ②
L
0 2
Si
0
③
④
⑤ ⑥
図 2
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 8 6 5
配列番号 データ
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 8 6 5
配列番号 データ
a(i) a(j)
図 K-23
図 K-24
図 K-25
図 K-26
交流 電源
L 負荷 S
1T
2T
図 1
Li
波形 1
S
0 2
① ②
L
0 2
Li
0
③
④
⑤
⑥
波形 2
S
0 2
① ②
L
0 2
Si
0
③
④
⑤ ⑥
図 2
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 8 6 5
配列番号 データ
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 8 6 5
配列番号 データ
a(i) a(j)
(b) 負荷抵抗を R、a時の電圧を VLとすれば、消費電力 Pは、 /P V RL2= となる。
題意より VLは、 sinV V 1
22
L Sra
ra
= - + と与えられている。
① 制御角 902
1 car
= =d nのときの、消費電力 P 90は、
.sin
PRV
RV
RV
11
2 20 5
L S S90
2 2 2
# #r
rrr
= = - + =d n
② 制御角 454
2 car
= =d nのときの、消費電力 P 45は、
( / ).
sinP
RV
RV
RV
11
4 22
0 91L S S
45
2 2 2
# #]r
rrr
= = - +d n
よって、倍数は、 .
..
RV
RV
0 5
0 911 82
S
S
2
2
=
図 1 図 2
2 8
問 17 答 (a)…(2)， (b)…(2)解説
(a) B点における法線照度 En〔lx〕および水平面照度 E B〔lx〕は、i方向の光度 I i=I 0 cosi〔cd〕より、
. . . . . .
.
. . . .
.
. .
.
.
cos
cos
EI
E E
2 8 2 8 2 8 2 8
2 000
2 8 2 8
2 8
2 8 2 8
2 000
2 8 2 8
2 8
2 8 2 8
2 8
4 2 8
2 00064
n
B n
2 2 2
0
2 2 2 2 2
2 2 2 2 2 2 2 2
#
# ##
]
i
i
=+
=+ +
= =+ + +
=
_
_
_i
i
i
B点から円板光源中心を見た輝度 L〔cd/m2〕は、
. . . .
cd/mLAI I
0 3 0 3 0 3 0 32 000
7 080 20 0
# # # #]
r r= = = ] g
(b) 廊下床面の平均照度 E〔lx〕は、ランプ 1個の光束 F、保守率M、照明率 U、床面積 Aとすれば、
. .
. .lxE
AFMU
AI MU
3 6 1 82 000 0 7 0 3
2040
## # #
]r r
= = = ] g
問 18 答 (a)…(5)， (b)…(1)解説
フローチャートをトレースする。
① 配列にデータを読み込む。
図 K-23
図 K-24
図 K-25
図 K-26
交流 電源
L 負荷 S
1T
2T
図 1
Li
波形 1
S
0 2
① ②
L
0 2
Li
0
③
④
⑤
⑥
波形 2
S
0 2
① ②
L
0 2
Si
0
③
④
⑤ ⑥
図 2
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 8 6 5
配列番号 データ
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 8 6 5
配列番号 データ
a(i) a(j)
このフローチャートのアルゴリズムは、配列中のデータを小さい順 (昇順 )に並べ変えるもので
ある。
ここでの分類法は、最小値決定法と呼ばれている。
② a (1)を基準に a(2)、a(3)、a(4)、a(5)と比較していき、その都度 a(1)に最小値を格納する。
図 K-23
図 K-24
図 K-25
図 K-26
交流 電源
L 負荷 S
1T
2T
図 1
Li
波形 1
S
0 2
① ②
L
0 2
Li
0
③
④
⑤
⑥
波形 2
S
0 2
① ②
L
0 2
Si
0
③
④
⑤ ⑥
図 2
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 8 6 5
配列番号 データ
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 8 6 5
配列番号 データ
a(i) a(j)
i=1とし、j=i+1から j=5まで変えて、a ( i )と a ( j )を比較する。
今回は、入れ替えなく、a(1)=2の最小値が決まる。
③ i=i+1により、a (2)を基準に a(3)、a(4)、a(5)と比較していき、その都度 a(2)に最小値を格納する。
図 K-27
図 K-28
図 K-29
図 K-30
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 8 6 5
配列番号 データ
a(i) a(j)
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 6 8 5
配列番号 データ
a(i) a(j)
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 5 8 6
配列番号 データ
a(i) a(j)
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 5 6 8
配列番号 データ
a(i) a(j)
今回は、入れ替えなく、a(2)=3の最小値が決まる。
2 9
④ i=i+1により、a (3)を基準に、a(4)、a(5)と比較していき、その都度 a(3)に最小値を格納する。
入れ替えは、フローチャート中の Xで行っている。( X ＝ 1 回通過 )
図 K-27
図 K-28
図 K-29
図 K-30
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 8 6 5
配列番号 データ
a(i) a(j)
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 6 8 5
配列番号 データ
a(i) a(j)
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 5 8 6
配列番号 データ
a(i) a(j)
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 5 6 8
配列番号 データ
a(i) a(j)
⑤ j=j+1により、a (3)を基準に、a(5)と比較し、a(3)に最小値を格納する。
入れ替えは、フローチャート中の Xで行っている。( X ＝ 2 回通過 )
図 K-27
図 K-28
図 K-29
図 K-30
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 8 6 5
配列番号 データ
a(i) a(j)
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 6 8 5
配列番号 データ
a(i) a(j)
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 5 8 6
配列番号 データ
a(i) a(j)
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 5 6 8
配列番号 データ
a(i) a(j)
⑥ i=i+1により、a (4)を基準に、a(5)と比較し、a(4)に最小値を格納する。
入れ替えは、フローチャート中の Xで行っている。( X ＝ 3 回通過 )
図 K-27
図 K-28
図 K-29
図 K-30
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 8 6 5
配列番号 データ
a(i) a(j)
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 6 8 5
配列番号 データ
a(i) a(j)
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 5 8 6
配列番号 データ
a(i) a(j)
a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) 2 3 5 6 8
配列番号 データ
a(i) a(j)
(a) 最終の配列中は、記述の⑥となるので、a(5) = 8となる。
(b) データの入れ替えは、フローチャート中のXで行っているので、ここは 3回通過したことになる。
3 0
法 規
問 1 答 (4)解説
電気事業法第 40条「技術基準適合命令」の規定である。
a 事業用電気工作物を設置する者は、事業用電気工作物を主務省令で定める技術基準に適合するよ
うに ( ア ) 維持 しなければならない。
b 上記 aの主務省令で定める技術基準では、次に掲げるところによらなければならない。
① 事業用電気工作物は、人体に危害を及ぼし、又は物件に損傷を与えないようにすること。
② 事業用電気工作物は、他の電気的設備その他の物件の機能に電気的又は ( イ ) 磁気 的な障害
を与えないようにすること。
③ 事業用電気工作物の損壊により一般送配電事業者の電気の供給に著しい支障を及ぼさないよう
にすること。
④ 事業用電気工作物が一般送配電事業の用に供される場合にあっては、その事業用電気工作物の
損壊によりその一般送配電事業に係る電気の供給に著しい支障を生じないようにすること。
c 主務大臣は、事業用電気工作物が上記 aの主務省令で定める技術基準に適合していないと認める
ときは、事業用電気工作物を設置する者に対し、その技術基準に適合するように事業用電気工作
物を修理し、改造し、若しくは移転し、若しくはその使用を ( ウ ) 一時停止 すべきことを命じ、
又はその使用を制限することができる。
問 2 答 (4)解説
電気工事士法第 1条「目的」及び第 3条「電気工事士等」、電気工事士法施行規則第 2条の 2「特殊電気
工事」及び第 2条の 3「簡易電気工事」の規定である。
a この法律は、電気工事の作業に従事する者の資格及び義務を定め、もって電気工事の ( ア ) 欠陥による ( イ ) 災害 の発生の防止に寄与することを目的とする。
b この法律における自家用電気工作物に係る電気工事のうち特殊電気工事 (ネオン工事又は
( ウ ) 非常用予備発電装置工事 をいう。)については、当該特殊電気工事に係る特種電気工事資
格者認定証の交付を受けている者でなければ、その作業 (特種電気工事資格者が従事する特殊電
気工事の作業を補助する作業を除く。)に従事することができない。
c この法律における自家用電気工作物 (電線路に係るものを除く。以下同じ。)に係る電気工事のう
ち電圧 ( エ ) 600〔V〕 以下で使用する自家用電気工作物に係る電気工事については、認定電気工
事従事者認定証の交付を受けている者は、その作業に従事することができる。
解 答 平成 29年度
3 1
問 3 答 (5)解説
電気設備技術基準第 19条「公害等の防止」の規定である。
a 発電用 ( ア ) 火力 設備に関する技術基準を定める省令の公害の防止についての規定は、変電所、
開閉所若しくはこれらに準ずる場所に設置する電気設備又は電力保安通信設備に附属する電気設
備について準用する。
b 中性点 ( イ ) 直接 接地式電路に接続する変圧器を設置する箇所には、絶縁油の構外への流出及
び地下への浸透を防止するための措置が施されていなければならない。
c 急傾斜地の崩壊による災害の防止に関する法律の規定により指定された急傾斜地崩壊危険区域内
に施設する発電所又は変電所、開閉所若しくはこれらに準ずる場所の電気設備、電線路又は電力
保安通信設備は、当該区域内の急傾斜地の崩壊 ( ウ ) を助長し又は誘発 するおそれがないように
施設しなければならない。
d ポリ塩化ビフェニルを含有する ( エ ) 絶縁油 を使用する電気機械器具及び電線は、電路に施設し
てはならない。
問 4 答 (1)解説
電気設備技術基準第 33条「ガス絶縁機器等の危険の防止」の規定である。
発電所又は変電所、開閉所若しくはこれらに準ずる場所に施設するガス絶縁機器 (充電部分が圧縮絶
縁ガスにより絶縁された電気機械器具をいう。以下同じ。）及び開閉器又は遮断器に使用する圧縮空気
装置は、次により施設しなければならない。
a 圧力を受ける部分の材料及び構造は、最高使用圧力に対して十分に耐え、かつ、( ア ) 安全なもの であること。
b 圧縮空気装置の空気タンクは、耐食性を有すること。
c 圧力が上昇する場合において、当該圧力が最高使用圧力に到達する以前に当該圧力を ( イ ) 低下させる機能を有すること。
d 圧縮空気装置は、主空気タンクの圧力が低下した場合に圧力を自動的に回復させる機能を有する
こと。
e 異常な圧力を早期に ( ウ ) 検知 できる機能を有すること。
f ガス絶縁機器に使用する絶縁ガスは、可燃性、腐食性及び ( エ ) 有毒 性のないものであること。
問 5 答 (4)解説
発電用風力設備に関する技術基準を定める省令第 5条「風車の安全な状態の確保」の規定である。
a 風車 (発電用風力設備が一般用電気工作物である場合を除く。以下 aにおいては同じ。)は、次の
場合に安全かつ自動的に停止するような措置を講じなければならない。
3 2
① ( ア ) 回転速度 が著しく上昇した場合
② 風車の ( イ ) 制御装置 の機能が著しく低下した場合
b 最高部の ( ウ ) 地表 からの高さが 20〔m〕を超える発電用風力設備には、 ( エ ) 雷撃 から風車を
保護するような措置を講じなければならない。ただし、周囲の状況によって ( エ ) 雷撃 が風車
を損傷するおそれがない場合においては、この限りでない。
問 6 答 (5)解説
電気設備技術基準の解釈第 1条「用語の定義」の規定である。
a 「 ( ア ) 電気使用場所 」とは、電気を使用するための電気設備を施設した、1の建物又は 1の単位
をなす場所をいう。
b 「 ( イ ) 需要場所 」とは、 ( ア ) 電気使用場所 を含む 1の構内又はこれに準ずる区域であって、
発電所、変電所及び開閉所以外のものをいう。
c 「引込線」とは、架空引込線及び ( イ ) 需要場所 の ( ウ ) 造営物 の側面等に施設する電線であっ
て、当該 ( イ ) 需要場所 の引込口に至るものをいう。
d 「 ( エ ) 工作物 」とは、人により加工された全ての物体をいう。
e 「 ( ウ ) 造営物 」とは、 ( エ ) 工作物 のうち、土地に定着するものであって、屋根及び柱又は壁
を有するものをいう。
問 7 答 (4)解説
電気設備技術基準の解釈第 148条「低圧幹線の施設」の規定である。
低圧幹線の電源側電路には、当該低圧幹線を保護する過電流遮断器を施設すること。ただし、次のい
ずれかに該当する場合は、この限りでない。
a 低圧幹線の許容電流が、当該低圧幹線の電源側に接続する他の低圧幹線を保護する過電流遮断器
の定格電流の 55〔%〕以上である場合
b 過電流遮断器に直接接続する低圧幹線又は上記 aに掲げる低圧幹線に接続する長さ ( ア )8〔m〕以
下の低圧幹線であって、当該低圧幹線の許容電流が、当該低圧幹線の電源側に接続する他の低圧
幹線を保護する過電流遮断器の定格電流の 35〔%〕以上である場合
c 過電流遮断器に直接接続する低圧幹線又は上記 a若しくは上記 bに掲げる低圧幹線に接続する長
さ ( イ )3〔m〕以下の低圧幹線であって、当該低圧幹線の負荷側に他の低圧幹線を接続しない場合
d 低圧幹線に電気を供給する電源が ( ウ ) 太陽電池 のみであって、当該低圧幹線の許容電流が、当
該低圧幹線を通過する ( エ ) 最大短絡 電流以上である場合
3 3
問 8 答 (3)解説
電気設備技術基準の解釈第52条「架空弱電流電線路への誘導作用による通信障害の防止」の規定である。
1 低圧又は高圧の架空電線路 (き電線路を除く。)と架空弱電流電線路とが ( ア ) 並行 する場合は、
誘導作用により通信上の障害を及ぼさないように、次により施設すること。
a 架空電線と架空弱電流電線との離隔距離は、 ( イ )2〔m〕以上とすること。 b 上記 aの規定により施設してもなお架空弱電流電線路に対して誘導作用により通信上の障害を
及ぼすおそれがあるときは、更に次に掲げるものその他の対策のうち 1つ以上を施すこと。
① 架空電線と架空弱電流電線との離隔距離を増加すること。
② 架空電線路が交流架空電線路である場合は、架空電線を適当な距離で ( ウ ) ねん架 すること。
③ 架空電線と架空弱電流電線との間に、引張強さ 5.26〔kN〕以上の金属線又は直径 4〔mm〕以
上の硬銅線を 2条以上施設し、これに ( エ )D 種 接地工事を施すこと。
④ 架空電線路が中性点接地式高圧架空電線路である場合は、地絡電流を制限するか、又は 2以
上の接地箇所がある場合において、その接地箇所を変更する等の方法を講じること。
2 次の各号のいずれかに該当する場合は、上記 1の規定によらないことができる。
a 低圧又は高圧の架空電線が、ケーブルである場合
b 架空弱電流電線が、通信用ケーブルである場合
c 架空弱電流電線路の管理者の承諾を得た場合
3 中性点接地式高圧架空電線路は、架空弱電流電線路と ( ア ) 並行 しない場合においても、大地に
流れる電流の ( オ ) 電磁誘導 作用により通信上の障害を及ぼすおそれがあるときは、上記 1の b
の①から④までに掲げるものその他の対策のうち 1つ以上を施すこと。
問 9 答 (3)解説
電気設備技術基準の解釈第 227条「低圧連系時の系統連系用保護装置」の規定である。
低圧の電力系統に分散型電源を連系する場合は、次により、異常時に分散型電源を自動的に
( ア ) 解列 するための装置を施設すること。
a 次に掲げる異常を保護リレー等により検出し、分散型電源を自動的に ( ア ) 解列 すること。
① 分散型電源の異常又は故障
② 連系している電力系統の短絡事故、地絡事故又は高低圧混触事故
③ 分散型電源の ( イ ) 単独運転 又は逆充電
b 一般送配電事業者が運用する電力系統において再閉路が行われる場合は、当該再閉路時に、分散
型電源が当該電力系統から ( ア ) 解列 されていること。
c 「逆変換装置を用いて連系する場合」において、「逆潮流有りの場合」の保護リレー等は、次による
こと。
表に規定する保護リレー等を受電点その他異常の検出が可能な場所に設置すること。
3 4
表 1
検出する異常 種 類 補足事項発電電圧異常上昇 過電圧リレー ※ 1
発電電圧異常低下 ( ウ ) 不足電圧 リレー ※ 1
系統側短絡事故 ( ウ ) 不足電圧 リレー ※ 2
系統側地絡事故・高低圧混触事故 (間接 ) ( イ ) 単独運転 検出装置 ※ 3
( イ ) 単独運転 又は逆充電 ( イ ) 単独運転 検出装置
( エ ) 周波数 上昇リレー
( エ ) 周波数 低下リレー
※ 1： 分散型電源自体の保護用に設置するリレーにより検出し、保護できる場合は省略できる。
※ 2： 発電電圧異常低下検出用の ( ウ ) 不足電圧 リレーにより検出し、保護できる場合は省
略できる。
※ 3： 受動的方式及び能動的方式のそれぞれ 1方式以上を含むものであること。系統側地絡
事故・高低圧混触事故 (間接 )については、 ( イ ) 単独運転 検出用の受動的方式等に
より保護すること。
問 10 答 (4)解説
a、b、dの記述は適切、cの記述は不適切である。
c 小出力発電設備となる水力発電設備 (20〔kW〕未満 )を設置し、これを一般用電気工作物の電線路
と電気的に接続して使用する場合、これらの電気工作物は自家用電気工作物となる。この記述において、自家用電気工作物の箇所は、一般用電気工作物となる。電気事業法施行規則第 48条「一般用電気工作物の範囲」、第 52条「主任技術者の選任等」、第 65条「工
事計画の事前届出」の規定である。
問 11 答 (a)…(5)， (b)…(4)解説
(a) 電気設備技術基準第 56条「配線の感電又は火災の防止」、第 57条「配線の使用電線」、第 62条「配
線による他の配線等又は工作物への危険防止」の規定である。
① 配線は、施設場所の ( ア ) 状況 及び電圧に応じ、感電又は火災のおそれがないように施設し
なければならない。
② 配線の使用電線 (裸電線及び ( イ ) 特別高圧 で使用する接触電線を除く。）には、感電又は火
災のおそれがないよう、施設場所の ( ア ) 状況 及び電圧に応じ、使用上十分な ( ウ ) 強度 及
び絶縁性能を有するものでなければならない。
③ 配線は、他の配線、弱電流電線等と接近し、又は ( エ ) 交さ する場合は、 ( オ ) 混触 による
感電又は火災のおそれがないように施設しなければならない。
3 5
(b) 線電流 I l〔A〕は、定格消費電力 P〔W〕、定格電圧 V l〔V〕とすれば、
.
P V I
IV
P
3
3 3 210
15 1041 2
l l
ll
3
`#
#]
=
= =
周囲温度 i=50〔℃〕より、電流補正係数 k 1は、
.k30
7530
75 500 9131 ]
i=
-=
-
題意の表 2より、三相 3線式は電線が 3本で、電流減少係数 k 2＝ 0.70となる。
電流補正係数 k 1＝ 0.913、電流減少係数 k 2＝ 0.70より、電流 I〔A〕は、
. .
.. AI
k kI
0 913 0 7041 2
64 5l
1 2 #]= = ] g
題意の表 1より、許容電流は 88〔A〕以下で、導体の公称断面積の最小値は 14〔mm2〕となる
問 12 答 (a)…(5)、 (b)…(4)解説
(a) 百分率インピーダンス〔%〕は、基準容量に比例するので、高圧配電線路の各降下を 300〔kV･A〕
にする。
高圧配電線路百分率抵抗降下 p〔%〕は、 . %p 2010 10
300 100 66
3
##
#= = ] g
高圧配電線路百分率リアクタンス降下 q〔%〕は、 . %q 4010 10
300 101 26
3
##
#= = ] g
回路の全百分率インピーダンス Z・
〔%〕及び大きさ Z〔%〕は、
. . . .
. . .
Z j j j
Z
2 4 0 6 1 2 2 6 5 2
2 6 5 2 5 8142 2]
= + + = +
= +
+o
二次側定格電流 I 2は、三相電力 P〔V･A〕、二次電圧 V2〔V〕とすれば、
.
P V I
IV
P
3
3 3 210
300 10824 8
2 2
22
3
`#
#]
=
= =
F点における三相短絡電流 I Sは、100〔%〕の電圧を加えた場合なので、I 2=824.8〔A〕時の
Z=5.814〔%〕に比例する。
..
. kA
I I Z
IZ
I
100
1005 814
824 8 10014 186 14 2
S
S
2
2&
| |
`# #
]
=
= = ] g
(b) OCR電流 I 1は、一次側なので、変圧器の巻数比と CTの変流比より、
. AI 14 2 106 600210
755
3013# # # ]= ] g
3 6
問 13 答 (a)…(2)， (b)…(5)解説
(a) 送電電力量 PS〔MW･h〕は、図 3の① (△ abc)および② (△ def)の箇所となる。
破線の 4時～ 10時までの、1時間の増加率 aは、
10 4
12 500 5 0001 250a=
--
=
よって、c点は、1 250 2 5 000 7 500# + = となる。
破線の 16時～ 22時までの、1時間の減少率は、同様に 1 250で、18時の発電電力は、
12 500 1 250 2 10 000#- =] g
となる。
( ) ( ) ( ) ( ) . W hMP21
8 6 10 000 7 50021
22 18 10 000 5 000 12 500 12 5S &` # # # # $= - - + - - = ] g
図 H-1 図H-2
15 000
10 000
5 000
3 000
〔kW〕
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
発
電
電
力
時間〔時〕
12 500
① ②
a b
c
d e
f
破線：消費電力の推移
実線：発電電力の推移 7 500
図 3
15 000
10 000
5 000
3 000
〔kW〕
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
発
電
電
力
時間〔時〕
12 500
破線：消費電力の推移
実線：発電電力の推移 7 500
図 4
受電電力量PR〔MW･h〕は、図 4の 0時～ 6時、8時～ 18時、22時～ 24時の塗りつぶしの箇所となる。
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
( ) . MW h
P 6 5 000 3 00021
6 4 7 500 5 00021
18 8 16 10 12 500 10 000
2 5 000 3 000 38 500 38 5
R
&
# # # # #
# $
= - + - - + - + - -
+ - =
" ,
] g
図 H-1 図H-2
15 000
10 000
5 000
3 000
〔kW〕
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
発
電
電
力
時間〔時〕
12 500
① ②
a b
c
d e
f
破線：消費電力の推移
実線：発電電力の推移 7 500
図 3
15 000
10 000
5 000
3 000
〔kW〕
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
発
電
電
力
時間〔時〕
12 500
破線：消費電力の推移
実線：発電電力の推移 7 500
図 4
図 3
図 4
3 7
(b) 発電量と消費量の比率を a〔%〕とする。
水力発電所の発電量 P G〔MW･h〕は、図 3の塗りつぶし箇所なので、
( ) ( ) ( ) W h MW hkP 6 0 3 000 22 6 10 000 24 22 3 000 184 000 184G &# # # $ $= - + - + - = ] ]g g送電電力量 P S〔MW･h〕は、図 3の① (△ abc)および② (△ def)の箇所なので、
. W hMP 12 5S $= ] g .
. %184
184 12 5100 93 2` #a=
-= ] g
