本当によくわかる電験１種二次試験の過去問完全解説 ２０２０年版 第１巻

目

次

はじめに ...................................................................................................... 2
電験１種 試験の概要 ..................................................................................... 3
収録年の合格点 ............................................................................................ 5
本書の特⾧ .................................................................................................. 6
電力・管理 ................................................................................................... 7
試験会場に持ち込める「最強の武器」 ................................................................... 79
機械・制御 ................................................................................................. 81
関連書籍のご紹介 ...................................................................................... 141

1

はじめに
本書をお選びいただきありがとうございます。
本書は電験１種二次試験の 2 科目についての 6 年間（2014～2019 年）を収録しています。出典元は電験王（https://denken-ou.com/c1/）であり，そこで解説されている内容についてかみ砕いた説明を適宜追加することにより作成しています。
筆者ご挨拶
電験１種二次試験の挑戦権を持たれた皆さん、おめでとうございます。電験１種二次試験は、ゲームで言えばラスボスのようなものです。２種や１種一次を合格された方々、すなわち猛者の集まりで、その中で６～７人に一人程度しか合格しない超難関試験となります。計算量も知識もこれまでよりさらに上のものが求められる試験です。
しかしながら、最難関である１種二次試験においても勉強方法はこれまでと変わりません。合格への最短距離は、過去問に取り組み、問題の難易度・出題傾向を探り、その中で知識を定着して、それを繰り返していくことです。（「電験王」はその「電験」学習の「王」道である過去問解説をしたホームページという意味で、名称もそこから取っています。）
電験１種においては参考書や過去問集自体の発刊が少なくその学習手助けのためと思いホームページを開設し、当初はホームページのみで解説を続けていく方針でしたが、メモを取りたい、間違えた問題をチェックしたい、紙の方がやりやすい等ユーザーの方々から「ぜひ書籍化してほしい」との声が多数寄せられるようになりました。私自身はそのノウハウもなく、作業時間も割けない状
況の中、本書の編者である山岸氏からご提案を受け、本書発行に至ることとなりました。
本書は「電験王１」のホームページのうち、二次試験の内容をまとめたものを、山岸氏のノウハウを加えさらに改良されたものとなっており、電験受験生のバイブルとなることを期待しています。
本書を繰り返し学習されることで、より多くの受験生が合格されることを祈願致します。
編者ご挨拶
電験の合格には過去問題の演習が欠かせません。しかし，過去問題の解説は計算問題の過程や選択肢を絞る過程の説明が省略されたものが多く，解説を読んでもそもそもの理解が及ばないという受験者は数多くいらっしゃいます。
そこで今回，解説が分かりやすいと評判の電験王とコラボをして，電験１種の過去問題集を発行することとしました。電験王は編者と同じく独学で電験１種まで合格しており，独自の視点に基づいて分かりやすく過去問題の解説をホームページ（https://denken-ou.com）で行っています。一方，編者は電験に関するブログ運営（http://den1tanaoroshi.com）やオーム社様発行の新電元で 2018 年から「ケンタが教える! 電験突破法」の連載をしており，電験を合格するうえでのテクニックの解説を稚拙ながら行っています。
電験王のホームページには書籍化のご要望が殺到していたところで，このタイミングでこうした二者が電験１種の過去問題集を発行することになったのは正に偶然ですが，本書を使ってより多くの受験生が資格を取得し，電気業界の転職等のご希望の実
現に繋がれば幸甚です。
2020 年 7 月

筆 者:電 験 王
編 者:山 岸2健 太

電験１種 試験の概要
1.試験科目及び出題内容
電験１種の試験は，一次試験と二次試験を行います。一次試験を全科目合格しないと二次試験を受験することができません。
1-1.一次試験(マークシート方式)
一次試験は表 1 の 4 科目で実施されます。解答群の中から最も適切なものを選択する多肢択一式問題です。
表 1 一次試験科目と出題範囲

科目(試験時間)

出題範囲

理論(90 分)電気理論，電子理論，電気計測及び電子計測

電力(90 分)発電所及び変電所の設計及び運転，送電線路及び配電線路（屋内配線を含む。）の設計
及び運用並びに電気材料

機械(90 分)電気機器，パワーエレクトロニクス，電動機応用，照明，電熱，電気化学，電気加工，自動制御，メカトロニクス並びに電力システムに関する情報伝送及び処理

法規(65 分)電気法規（保安に関するものに限る。）及び電気施設管理

1-2.二次試験(記述方式)
二次試験は表 2 の 2 科目で実施されます。記述式で各科目とも問題を選択(電力・管理は 6 問中 4 問，機械・制御は 4
問中 2 問)し解答します。
表2

二次試験科目と出題範囲

科目(試験時間)

出題範囲

電力・管理(120 分)

発電所及び変電所の設計及び運転，送電線路及び配電線路（屋内配線を含む。）の設計及び運用，電気施設管理

機械・制御(60 分)

電気機器、パワーエレクトロニクス、自動制御、メカトロニクス

2.試験内容2-1.一次試験
多肢択一式のマークシート方式です。電験２種と異なり，A 問題よりも B 問題の配点が高いです。B 問題を解けるかどうかが合否に大きく影響します。
2-1-1.理論
配点 10 点の A 問題 4 題と配点 20 点の B 問題 2 題(ただし，2 題中 1 題は選択式)の 80 点満点。
合格点は 48 点ですが，難しい場合は合格点が下がります。
一次試験では最も時間管理が必要な科目です。B 問題で難解な問題が出題されることもあり，A 問題の出来が良かったか
らといって油断していると，足元をすくわれる可能性があります。
2-1-2.電力
配点 10 点の A 問題 4 題と配点 20 点の B 問題 2 題の 80 点満点。
合格点は 48 点ですが，難しい場合は合格点が下がります。
１種では計算問題が二次試験で出題されるため，一次試験では計算問題が少なめです32-1-3.機械配点 10 点の A 問題 4 題と配点 20 点の B 問題 2 題(ただし，2 題中 1 題は選択式)の 80 点満点。
合格点は 48 点ですが，難しい場合は合格点が下がります。
出題範囲が最も広く，勉強時間を最も要する科目と言えます。
2-1-4.法規
配点 10 点の A 問題 4 題と配点 20 点の B 問題 2 題の 80 点満点。
合格点は 48 点ですが，難しい場合は合格点が下がります。（法規の場合は少ないです。）
時間が唯一 65 分ですが，記憶に頼る問題が多いため，時間的には余裕があります。また，難易度も２種３種と同等の科
目となります。
2-2.二次試験
出題範囲は一次試験より狭いですが，その中でより深い知識と計算能力が要求されます。
合格点は 180 点中 108 点かつ各科目平均点以上。ただし，問題が難しい場合は，合格点が 105 点かつ各科目平均点-5 点以上→102 点かつ各科目平均点-5 点以上と 3 点刻みで下がります。
2-2-1.電力・管理
1 問あたり 30 点の問題を 6 問中 4 問選択する。120 点満点。
目安は一題あたり 30 分程度です。計算問題 3 問と論述問題 3 問が出題される場合と計算問題 2 問と論述問題 4 問が出題される場合があります。非常に計算量の多い計算問題も出題され，時間との勝負となる可能性もあります。
2-2-2.機械・制御
1 問あたり 30 点の問題を 4 問中 2 問選択する。60 点満点。
目安は一題あたり 30 分程度です。主に計算問題が出題され，時間が非常に短いです。選択する問題を瞬時に見極め，速やかに問題を解く必要があります。

3.試験日（目安です。年により異なります。）
一次試験:9 月第 1 土曜日
二次試験:11 月 20 日前後の日曜日

4.一次試験の科目合格制度及び二次試験の一次試験免除制度
一次試験の結果は科目別に合否が決まり，4 科目すべてに合格すれば第１種試験の一次試験に合格となりますが，一部の科目だけ合格した場合には科目合格となって，翌年度及び翌々年度の試験では申請によりその科目の試験が免除されます。
つまり，3 年間で 4 科目の試験に合格すれば二次試験の受験資格が得られます。
二次試験は一次試験に合格した年度の二次試験に不合格となった場合は，翌年度の一次試験が免除されます。

4

収録年の合格点
本書に収録している年の合格点と平均点は表 3 の通りです。合格点ちょうどは合格となります。
二次試験は 1 問あたり 30 点であり，そのうち小問（(1)，(2)などです）にどういった配点がされるかは公開されていません。
また，平均点も公開されていなく，「平均点-5 点以上」というような表現しかされません。そのため表 3 は目安としてご活用ください。
表 3 各科目の合格点

2014 年2015 年

2016 年2017 年

2018 年

2019 年

105 点

108 点

99 点

102 点

99 点

108 点

電力・管理

平均点-5 点

平均点

平均点-5 点 平均点-5 点 平均点-5 点

平均点

機械・制御

平均点-5 点

平均点

平均点-5 点 平均点-5 点 平均点-5 点

平均点

合格点
平均点

5

本書の特⾧本書は 2 科目に分けて掲載し，更に科目の中では年毎に問題を掲載しています。全体構成については目次をご参照ください。
各問題では，最初に 5 段階の① 難易度を示しています。問題文の下には② 正答チェック表を付けています。正答チェック
表では問題を複数回解いていくうえでできるだけ演習時間をセーブするように，過去の自身の解答の出来を記録できるようにしています。使い方はお任せしますが，一例として編者は以下のマークを使っていました。ご参考までに。
◎:スムーズに解けた○:少し悩んだが解けた△:勘で解けた
×:解けなかった
解説の前には，小問のエッセンス部分を中心に問題を解くうえでの③ ワンポイント解説を掲載しています。解答に行き詰まってしまった場合は，当該小問のワンポイント解説だけを読んで，問題を解き直すのも 1 つの方法です。
最後に④ 解説を掲載しています。問題を解くうえでエッセンスとなるワンポイント解説以外に，知っておくと便利なことや，更に基本的な事項について一言形式で独立的に簡易解説をしています。

③
①

②

④

6

電力・管理7

2014 年 電力・管理

2014 年 問 1
問題 【難易度】★☆☆☆☆（易しい）
火力発電所における燃料の燃焼に関して，次の問に答えよ。
なお，原子量は，水素(H) 1，炭素(C) 12，酸素(O) 16，硫黄(S) 32である。また，問題文中にある[Nm ]は，標準状態(0℃，101 325 Pa )における気体の体積[m ]を表す単位である。
(1)炭素が完全燃焼すると二酸化炭素になるが，1 kgの炭素の完全燃焼に必要な酸素の質量[kg]を求めよ。
次に，水素1 kg，硫黄1 kgの完全燃焼に必要な酸素の質量[kg]をそれぞれ求めよ。
(2)上記(1)では完全燃焼に必要な酸素を質量で求めた。しかし多くの場合，気体の量は体積で示した方が便利である。そこで1 kgの炭素の完全燃焼に必要な酸素の体積[Nm ]を求めよ。
(3)質量比で炭素70 ％，水素7.5 ％，硫黄0.6 ％，酸素8.5 ％を含む石炭について，完全燃焼するために必要な単位
質量当たりの理論空気量[Nm /kg]を求めよ。
ただし，空気中には体積百分率で21 ％の酸素を含むものとし，かつ，上記以外の成分は燃焼とは関係ないものとする。
【正答チェック表】
日にち

(1)

(2)

(3)

【ワンポイント解説】(2)𝟏 𝐤𝐠の炭素の完全燃焼に必要な酸素の体積[𝐍𝐦𝟑 ]火力の燃焼計算に関する問題です。(3)の酸素の取扱いがキーポイントとなりそうですが，一種としては比較的取り組みやすい問題と言えると思います。各原子の原子量や空気中の酸素の割合は問題で与えられているとは限らないので，暗記しておくようにしましょう。

標 準 状 態 に お い て 気 体 の 体 積 は ， 1 kmol あ た り
22.4 Nm であるので，1 kgの炭素の完全燃焼に必要な酸素の体積𝑂 は，
1
𝑂 =× 22.4 ≒ 1.8667 → 1.87 [Nm ]12？
○
Nm は「ノルマルリューベ」と読み，標準状態( 0 ℃，

【解答】(1)炭素，水素，硫黄𝟏 𝐤𝐠の完全燃焼に必要な酸素の質量

炭素，水素，硫黄の燃焼反応式は下式の通りとなる。
C + O → CO1
H + O →H O
2
S + O → SO
よって，炭素，水素，硫黄それぞれが完全燃焼するのに必要な酸素の質量𝑀 ，水素𝑀 ，硫黄𝑀 は，
1
𝑀 =× 32 ≒ 2.6667 → 2.67 [kg]12
1 1
𝑀 = × × 32 = 8 [kg]
2 2
1
𝑀 =
× 32 = 1 [kg]321 気圧)の気体の体積[m ]を表します。

(3)石炭が完全燃焼するために必要な単位質量あたりの理論空気量[𝐍𝐦𝟑 /𝐤𝐠]
1 kgの水素及び硫黄が完全燃焼に必要な酸素の体積
𝑂 及び𝑂 は，
1 1
𝑂 = × × 22.4 = 5.6 [Nm ]
2 2
1
𝑂 =
× 22.4 = 0.7 [Nm ]32であるから，題意の石炭が完全燃焼するのに必要な酸素の体積𝑂 は，
𝑂 = 0.7 × 1.8667 + 0.075 × 5.6 + 0.006 × 0.7–

0.085
32

× 22.4= 1.3067 + 0.42 + 0.0042– 0.0595 = 1.6714 [Nm ]であるので，石炭が完全燃焼するのに必要な理論空気量𝐴 は，
𝑂
1.6714𝐴 === 7.9590 → 7.96 [Nm /kg]
0.21
0.21

8

2014 年 電力・管理

2014 年 問 2
問題 【難易度】★★★☆☆（普通）超高圧などの重要変電所に使用される大容量GISにおいて，下記の異常を診断する手法について，その概要を説明せよ。
(1) GIS母線の絶縁異常(2) GIS母線のシール異常(3) GIS母線及びSF ガス遮断器の通電異常(4) SF ガス遮断器の機械的異常【正答チェック表】
日にち

(1)

(2)

【ワンポイント解説】
GISに関する論説問題は非常によく類題が出題されていますので本問は重要度が非常に高いと思って取り組んで下さい。GISは遮断器や断路器，母線等をSF ガスで充填し密閉された容器の中で取り扱う設備で，信頼度が非常に高く，保守が容易であるという特徴があります。

【解答】(1)𝐆𝐈𝐒母線の絶縁異常(ポイント)
・絶縁異常で発生する事象は部分放電である。
・部分放電の検出方法としては，電気的に部分放電によるパルスを検出する方法，化学的に分解ガスを検出す
る方法，部分放電時に発生する振動や音響を検出する方法等がある。
(試験センター解答例)
絶縁異常の兆候をとらえる主な診断技術は部分放電の検出である。部分放電に伴ってタンク内部に発生する各種現象を電気的（電磁波），機械的（AE：AcousticEmission）に検出する方法が使われている。また，分解ガスを検出する化学的方法，UHF帯域の電磁波を検出することで部分放電を pC感度で管理する方法も採用されている。
特に絶縁異常の主な要因である金属異物については，異物が交流電界内を振動中に，タンク表面に衝突して発生する音波や異物の存在により発生する部分放電をAEセンサ（超音波センサ）や加速度センサにより検出する方法が使われている。
(2)𝐆𝐈𝐒母線のシール異常(ポイント)
・シール異常で発生するのはガス漏れとそれに伴うガス圧力の低下である。
・ガス漏れやガス圧力の低下を検出する方法としてはガ
ス密度スイッチ，ガス圧力センサ等がある。
(試験センター解答例)
ガス配管，フランジ部などでシール異常があると，ガス漏れが生じ，ガス圧力低下に至る。ガス漏れに対する診断技術としては，ガス圧力の変化を測定する方法とタン
クからのガス漏れがないことを直接的に検出する方法があり，それぞれガス圧力センサやガス密度スイッチを用いた測定，ガスリークディテクタによる検出が採用され
ている。

(3)

(4)

(3)𝐆𝐈𝐒母線及び𝐒𝐅𝟔 ガス遮断器の通電異常(ポイント)
・通電異常で最も可能性が高いのは主回路導体の接触不良である。
・接触不良を検出する方法としては，導体の接触抵抗を測定する方法，不良箇所の局部過熱を赤外線カメラで測定する方法や局部過熱による分解ガスを測定する方法等がある。
(試験センター解答例)
GIS母線の通電異常の要因として，主回路導体の接触不良がある。この接触不良を検出する診断技術としては，導体の接触抵抗を測定する方法，局部加熱に起因するタンク温度上昇を温度センサ，赤外線カメラで検出する方法，
局部過熱により発生するSF 分解ガスを測定する方法，また通電異常箇所から発生する部分放電を検出する方法などが採用されている。
SF ガス遮断器の通電異常においては，コンタクト損耗異常の検知がある。このコンタクト損耗異常の主な要因としては，大電流遮断時のコンタクトの損耗がある。コン
タクトの損耗は開閉特性（ワイプ量の測定など）を確認する方法があるが，電流遮断によるコンタクトの損耗は，一様に発生しないため，開閉特性では確認できない場合もあり，累積遮断回数により管理する場合もある。
(4)𝐒𝐅𝟔 ガス遮断器の機械的異常(ポイント)
・機械的異常とは駆動部の固着による不動作であり，原因としてはグリスの劣化や機器のゆるみ，電装品の不具合等がある。
・機械的異常を診断する技術としては，開閉動作特性を測定したり，動作速度をセンサで検出する方法等がある。
(試験センター解答例)
SF ガス遮断器の操作機構部の固渋や不動作の要因として，グリスの劣化や電装品の不具合などが挙げられる。
機械的異常の診断技術としては，開閉動作特性を測定し，動作特性不良を判定する方法がある。開閉動作特性を測定する方法としては，制御電流や補助スイッチの動作を測定する方式，機構部の動作速度をセンサにて検出する方式がある。また，油圧操作用油圧系統の異常を油圧ポンプの動作頻度で検出する方法などがある。

9

2014 年 電力・管理

2014 年 問 3
問題 【難易度】★★★★☆（やや難しい）
図 1 は 1 回線送電線を介して同期発電機，昇圧変圧器から三相平衡負荷へ送電している状況を示す。1 線断線事
故に関して，次の問に答えよ。ただし，送電線の作用静電容量は無視できるものとし，数値は全て100 MV ⋅ A基準の単位法で表現するものとする。
(1) 図 1 の送電線の送電端(昇圧変圧器高圧側母線S)近傍で 1 線断線が発生した回路の対称分等価回路を導出するために，図 2 のように元の系統を断線事故発生地点で二分割する。1 線断線が発生したとき，図 2 の𝐼 ̇ ，
𝐼 ̇ ，𝐼 ̇ ，𝐼 ̇ ，𝐼 ̇ ，𝐼 ̇ ，𝑉̇ ，𝑉̇ ，𝑉̇ ，𝑉̇ ，𝑉̇ ，𝑉̇ の間に成立する関係式(1 線断線条件)を示せ。ただし，
断線事故が発生した相をa相とすること。
(2) 上記(1)で得られた関係式を対称座標変換すると 1 線断線条件が得られる。これを表現する図 3 の対称分等価回路の各に入るべき数値をそれぞれ答えよ。ただし，同じ文字をもつには同じ数値が入る。
負荷を除く各回路要素のインピーダンスは全て[p. u. ]で表現すること。
(3) 事故発生前の送電端(母線S)電圧を1.0 p. u.，ここからの送電電力を90 MW + j10 Mvarとする。以下の各問に答えよ。
a.事故発生前の発電機内部電圧(正相リアクタンス背後電圧)の大きさを計算せよ。
b.1 線断線事故直後には発電機内部電圧(正相リアクタンス背後電圧)が変化しないものとして，事故発生直後の系統状態を図 4 で表現したときの電流𝐼 ̇ を計算せよ。ただし，発電機内部電圧の位相を基準にすること。
c.1 線断線直後の母線Sの事故相電圧の大きさを計算せよ。

10

2014 年 電力・管理【正答チェック表】
日にち
(1)
(2)
(3)

(a)
(b)
(c)

【ワンポイント解説】
対称座標法による故障計算の問題です。対称座標法を用いた方法はパターン化されているため，慣れてしまうと取り組みやすい問題となりますが，計算がどうしても複雑になる傾向があるため，試験本番で選択するかどうかよく判断する必要があります。
1.対称座標法
故障計算をする際に，非常に便利な方法で，以下のように定義されます。
零相電圧𝑉̇ ，正相電圧𝑉̇ ，逆相電圧𝑉̇ とすると，各相の電圧𝑉̇ ，𝑉̇ ，𝑉̇ は以下のように表せます。
𝑉̇ = 𝑉̇ + 𝑉̇ + 𝑉̇𝑉̇ = 𝑉̇ + 𝑎 𝑉̇ + 𝑎𝑉̇
𝑉̇ = 𝑉̇ + 𝑎𝑉̇ + 𝑎 𝑉̇
零相電流𝐼 ̇ ，正相電流𝐼 ̇ ，逆相電流𝐼 ̇ とすると，各相の電流𝐼 ̇ ，𝐼 ̇ ，𝐼 ̇ は電圧同様に以下のように表せます。
𝐼̇ = 𝐼̇ + 𝐼̇ + 𝐼̇𝐼 ̇ = 𝐼 ̇ + 𝑎 𝐼 ̇ + 𝑎𝐼 ̇
𝐼 ̇ = 𝐼 ̇ + 𝑎𝐼 ̇ + 𝑎 𝐼 ̇
また，対称座標法における発電機の基本式は以下の通りとなります。
𝑉̇ = −𝑍 𝐼 ̇𝑉̇ = 𝐸̇ − 𝑍 𝐼 ̇𝑉̇ = −𝑍 𝐼 ̇【解答】(1)各電圧－電流間に成立する関係式(1 線断線条件)
図 2 より各相の電圧及び電流に成立する関係式は，
𝐼̇= 𝐼̇ = 0
̇𝐼
= 𝐼̇
𝐼̇
= 𝐼̇
𝑉̇
= 𝑉̇
̇𝑉
= 𝑉̇
と求められる。
(2)対称分等価回路の各に入るべき数値

題意で与えられた条件より，a～gに入る数値は，
𝑎 = j1.2, 𝑏 = j0.2, 𝑐 = j0.1, 𝑑 = j0.2,と求められる。

𝑒 = j0.1,

𝑓 = j0.25,

𝑔 = j0.2

11

2014 年 電力・管理(3)a.事故発生前の発電機内部電圧(正相リアクタンス背後電圧)の大きさ
事故発生前の等価回路は図 5 のようになる。
送電電力𝑃 + j𝑄から，100 MV ⋅ A基準の単位法で表すと，
90
10
𝑃 + j𝑄 =+j100
100= 0.9 + j0.1 [p. u. ]であるから，事故発生前電流𝐼 ̇ は，
𝑃 + j𝑄𝐼̇ =𝑉̇
0.9 − j0.1=
1
= 0.9 − j0.1 [p. u. ]となる。以上と図 3 より発電機内部電圧𝐸̇ は，
𝐸̇ = 𝑉̇ + j𝑋 𝐼 ̇= 1 + j1.4 × (0.9 − j0.1)= 1.14 + j1.26 [p. u. ]となりその大きさは，|𝐸̇ | =
1.14 + 1.26
= 1.6992と求められる。

→

1.70 [p. u. ](3)b.事故発生直後の正相電流𝑰̇𝐩
図 5 より，事故発生前の送電線からみた負荷側のインピーダンスは，負荷のインピーダンスを𝑍 とすると，
𝑉̇ = (j0.1 + j0.2 + 𝑍 )𝐼 ̇
1 = (j0.1 + j0.2 + 𝑍 ) × (0.9 − j0.1)
1
𝑍 =− j0.30.9 − j0.1
0.9 + j0.1=
− j0.30.81 + 0.01
= 1.0976 − j0.17805 [p. u. ]となる。よって，図 4 の等価回路の各値は図 4-1 のようになる。図 4-1 より，正相電流𝐼 ̇ の大きさは，1.6992
𝐼̇ =j0.65 × (j0.7 + 1.0976 − j0.17805)
j1.4 + j0.3 ++ 1.0976 − j0.17805
j0.65 + (j0.7 + 1.0976 − j0.17805)
1.6992≒−0.33927 + j0.71344
1.0976 + j1.5220 + 1.0976 + j1.1720
1.6992≒−0.37238 + j0.78307 + 0.83615 + j0.39762
1.0976 + j1.5220 +1.2047 + 1.3736
1.6992≒
1.2775 + j1.9799
2.1707 − j3.3642≒
1.6320 + 3.9200≒ 0.39098 − j0.60594 → 0.391 − j0.606 [p. u. ]と求められる。

122014 年 電力・管理！ 複素数の分母の実数化は電験１種では 5 桁の計算となり，計算ミスが非常に起こりやすくなっています。電卓の○メモリ機能をフル活用して素早く丁寧に計算しましょう。

(3)c.1 線断線直後の母線𝐒の事故相電圧の大きさ
図 4-1 より，逆相電流𝐼 ̇ 及び零相電流𝐼 ̇ の大きさは，
j0.65
𝐼̇ =
× −𝐼 ̇
j0.65 + (j0.7 + 1.0976 − j0.17805)
j0.65=
× {−(0.39098 − j0.60594)}
1.0976 + j1.1720−0.39386 − j0.25414≒
× (1.0976 − j1.1720)
2.5783≒ −0.28319 + j0.070845 [p. u. ]j0.7 + 1.0976 − j0.17805
𝐼̇ =× −𝐼 ̇
j0.65 + (j0.7 + 1.0976 − j0.17805)
j0.7 + 1.0976 − j0.17805=
× {−(0.39098 − j0.60594)}
1.0976 + j1.1720−0.74541 + j0.46101≒
× (1.0976 − j1.1720)
2.5783≒ −0.10777 + j0.53509 [p. u. ]と求められる。図 3 及びワンポイント解説「1.対称座標法」より，事故相電圧𝑉̇ の大きさは，𝑉̇ = 𝑉̇ + 𝑉̇ + 𝑉̇= 𝐸̇ − j1.4𝐼 ̇ − j0.4𝐼 ̇ − j0.2𝐼 ̇= 1.6992 − j1.4 × (0.39098 − j0.60594) − j0.4 × (−0.28319 + j0.070845) − j0.2 × (−0.10777 + j0.53509)≒ 0.98624 − j0.41254 [p. u. ]̇𝑉 = 0.98624 + 0.41254≒ 1.0690 → 1.07 [p. u. ]と求められる。

13

2014 年 電力・管理

2014 年 問 4
問題 【難易度】★★★☆☆（普通）電力系統では部分的事故が系統の異常現象（不安定現象を含む）によって拡大・波及し，大規模な停電となることを防止するために，事故波及防止リレーシステムが導入されている。この事故波及防止リレーシステムについて，次の問に答えよ。
(1) 事故波及防止リレーシステムが適用対象とする系統の異常現象（不安定現象を含む）のうち３種類を挙げよ。
(2) 上記(1)で答えた 3 種類の異常現象に対し事故波及防止リレーシステムはそれぞれどのような動作をするか
簡潔に述べよ。
(3) 事故波及防止リレーシステムにおいて制御量を決定する方式には，動作原理からみていくつかの方式が存在するが，どのような方式であるか簡潔に述べよ。
【正答チェック表】
日にち

(1)

(2)

【ワンポイント解説】
一種では毎年のようにリレーに関する計算問題もし
くは論説問題が出題されています。なかなか的が絞りにくいですが，日頃から文献等をよく見て勉強しておくことが必要です。

【解答】(1)事故波及防止リレーシステムが適用対象とする系
統の異常現象（不安定現象を含む）のうち３種類(ポイント)
・有効電力のアンバランス→周波数の異常，無効電力のアンバランス→電圧不安定になる。
(試験センター解答例)①系統周波数の異常，②安定度の喪失，③過負荷の連鎖，④電圧不安定現象がある。
(2)3 種類の異常現象に対し事故波及防止リレーシス
テムはそれぞれどのような動作をするか(ポイント)
・基本的には有効電力の調整は負荷の調整，無効電力の調整は調相設備による調整もしくは負荷遮断となる。
・過負荷に関しては他の異常現象と比較して時間的猶予があるので，負荷調整や系統切替等で対応することも可能な場合がある。
(試験センター解答例)①では，周波数の異常低下に対しては，揚水発電所が揚水している場合は揚水遮断し，次には必要量の負荷

14

(3)

遮断を適切に行う。
②では，該当する電源系統の発電制限，発電遮断など
により電力動揺を抑制する。
③では，該当する系統の発電制限，発電遮断，負荷遮断などを適切に選択あるいは組み合わせて実施し，過負荷を抑制する。
④では，該当する負荷系統において調相設備の投入，負荷遮断を適切に行い電圧低下を抑制する。
(3)故波及防止リレーシステムにおいて制御量を決定する方式(ポイント)
・事前に制御量や制御対象を決定しておく事前演算方式，事故中もしくは事故後の情報から異常現象を予測して制御量を決定する事後演算方式とリレー形の方式がある。
(試験センター解答例)
事故波及防止リレーシステムにおいて制御量を決定する方式には，以下の 3 種類がある。
① 系統擾乱（じょうらん）に発展し得る事故を想定して，事前情報からあらかじめ制御量を設定しておく事前演算方式。
② 事故中及び事故後の情報をもとに演算を行い，制御量を決定する事後演算方式。
③ 特に演算を伴わない設備事故除去リレーと同様な構成のリレー形の方式

2014 年 電力・管理

2014 年 問 5
問題 【難易度】★★★☆☆（普通）
図に示すように，こう長 6 km ，電圧 6.6 kV の三相 3 線式配電線があり，需要家の分散型電源が平等かつ連続的に分布して電力を供給しているものとする。この配電線の 1 地点にコンデンサを接続して，配電線損失電力を減らすことを考える。このとき，次の問に答えよ。ただし，分散型電源は，電流密度が 30 A/km ，分散型電源側からみて進み力率 95 ％ の定電流源とする。また，配電線各地点の電圧位相の差は無視できるものとする。
(1) 変電所より 4 km の地点にコンデンサを接続する。接続前
後における抵抗損による配電線損失電力をそれぞれ𝐿 ，𝐿 とするとき，𝐿 − 𝐿 = 𝐿 [kW]を求めよ。ただし，コン
デンサは電流𝐼 [A]の定電流源，配電線の抵抗は 1 相あた
り 𝑟 [Ω/km]とする。
(2) 上記(1)の𝐿を最大とするコンデンサ容量𝑄 [kvar]を求めよ。ただし，コンデンサの接続点における配電線電圧は
6.6 kV とする。
【正答チェック表】
日にち

(1)

(2)

【ワンポイント解説】
二種でもよく出題される平等負荷での配電線での電力損失の計算と似ている問題です。電力損失の差は無効電力の差のみであることに気づけばそれほど難しい計算ではないと思います。もちろん有効電力を考慮しても解くことは可能です。

【解答】(1)コンデンサ接続前後における抵抗損による配電線損失電力の差
配電線末端を基準として，各部の電流等を図 1 の通りとする。接続前後における抵抗損による配電線損失電力の差は無効電力分のみであるから，無効電流のみを考慮する。
無効電流の電流密度𝑖 は力率が0.95であるから，𝑖= 30 × 1 − 0.95
≒ 9.3675 [A/km]となる。コンデンサ接続前，配電線末端から距離𝑥 [km]の地点での無効電流の大きさ𝐼 は，𝐼= 9.3675𝑥であるから，無効電流による配電線損失電力𝐿 は，
𝐿

=

3𝑟𝐼

= 9.3675 𝑟

d𝑥 × 103𝑥 d𝑥 × 10

≒ 87.750𝑟[𝑥 ] × 10
= 18.954𝑟と求められる。次にコンデンサ接続後，𝑥 ≦ 2までの無効電流は変わらないが2 < 𝑥 ≦ 6において，無効電流の大きさ𝐼 は，
𝐼= 9.3675𝑥 − 𝐼となる。よって，コンデンサ接続後の無効電流による配電線損失電力𝐿 は，

15

2014 年 電力・管理

𝐿

=

3𝑟𝐼

d𝑥 × 10=

3𝑟 × (9.3675𝑥) d𝑥 × 10+

3𝑟 × (9.3675𝑥 − 𝐼 ) d𝑥 × 10≒

87.750𝑟

3𝑥 d𝑥 × 10

+ 3𝑟

(87.750𝑥 − 2 × 9.3675𝐼 𝑥 + 𝐼 ) d𝑥 × 10=

87.750𝑟

3𝑥 d𝑥 × 10

− 3𝑟 × 9.3675𝐼=

87.750𝑟[𝑥 ] − 3𝑟 × 9.3675𝐼 [𝑥 ] + 3𝑟𝐼 [𝑥]2𝑥d𝑥 + 3𝑟𝐼

1d𝑥 × 10× 10

= 18.954𝑟 − 0.89928𝑟𝐼 + 0.012𝑟𝐼と求められる。したがって，コンデンサ接続前後における抵抗損による配電線損失電力の差𝐿は，
𝐿 = 𝐿 −𝐿
= 𝐿 −𝐿= 18.954𝑟 − 18.954𝑟 − 0.89928𝑟𝐼 + 0.012𝑟𝐼= 0.89928𝑟𝐼 − 0.012𝑟𝐼と求められる。

(2)𝑳を最大とするコンデンサ容量𝑸𝐂 [𝐤𝐯𝐚𝐫]
𝐿を最大にするためには， = 0にすればよいので，
d𝐿= 0.89928𝑟 − 0.024𝑟𝐼 = 0d𝐼
𝐼 = 37.47[A]となる。よって，コンデンサ容量𝑄 [kvar]は，接続点における配電線電圧𝑉 = 6.6 [V]であるので，
𝑄 = √3𝑉 𝐼= √3 × 6.6 × 37.47≒ 428.34 → 428 [kvar]と求められる。

16

2014 年 電力・管理

2014 年 問 6
問題 【難易度】★★☆☆☆（やや易しい）
近年における電気電子技術の急速な進歩に伴い，電磁障害の防止は，現代の電気施設管理にとって重要なテーマである。
電磁障害を防止するためには，電磁ノイズを発生及び被害の両面から考えていく必要がある。次の問に答えよ。
(1) 次の表は，電気の品質に関係が深い 4 種類の電磁ノイズについてまとめたものである。表中のA，B，C，D
及びEの記号を付した空欄に当てはまる最も適切な語句又は文章を答えよ。
(2) 電磁両立性(EMC ∶ Electromagnetic Compatibility)とは何かを説明せよ。

【正答チェック表】
日にち
(1)
(2)

A
B
C
D
E

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2014 年 電力・管理【ワンポイント解説】【解答】(1)の内容は二次試験でも比較的出やすい内容で(2)が一種らしいあまり参考書に出ていない発展問題と言えると思います。何か記載すればある程度の部分点がもらえると思うので，時間がない場合や部分点狙いでも選択して良い問題と思います。

(1)表中の𝐀，𝐁，𝐂，𝐃及び𝐄の記号を付した空欄に当てはまる最も適切な語句又は文章
A：瞬時電圧低下。
（瞬低，電圧ディップでも可とする。
）
B：架空送配電線等の地絡，短絡事故。
（架空送配電線への落雷でも可とする。
）
C：進相コンデンサ装置。
（進相コンデンサ本体又は直列リアクトルでも可とする。
）
D：アーク炉。
（大型溶接機でも可とする。
）
E：電圧不平衡。
(2)電磁両立性(𝐄𝐌𝐂 ∶ 𝐄𝐥𝐞𝐜𝐭𝐫𝐨𝐦𝐚𝐠𝐧𝐞𝐭𝐢𝐜 𝐂𝐨𝐦𝐩𝐚𝐭𝐢𝐛𝐢𝐥𝐢𝐭𝐲)とは何か(ポイント)
・他の機器から発する電磁波の電磁妨害からの影響を受けずかつ自らの電磁波が他の機器への影響を与えないように，というのが両立性の意味です。
(試験センター解答例)
装置又はシステムの存在する環境において，許容できないような電磁妨害をいかなるものに対しても与えず，かつ，その電磁環境において満足に機能するための装置又はシステムの能力。

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