令和6年度 上期 第三種電気主任技術者試験（電験三種）の問題と解説【全80問】

考え方

空気と固体誘電体を直列に重ねた平行平板では、電束密度 $D$ は両層で連続だが、電界は $E=\frac{D}{\varepsilon}$ となる。誘電率 $\varepsilon$ の小さい空気層では $E$ が大きく、誘電率の大きい固体誘電体層では $E$ が小さくなる。等電位線は電界が強い（電位の傾きが急な）ところほど密になるので、空気層のある上部電極付近に密集し、固体誘電体のある下部電極付近では間隔が広く疎になる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

半径 $a\text{ m}$ の孤立導体球に電荷 $Q\text{ C}$ を与えると、球表面の電界は $E=\frac{Q}{4\pi\varepsilon_0 a^2}$ となる。この表面電界が空気の絶縁耐力 $E_m$ に達すると放電が起こるので、帯電できる最大電荷は $E=E_m$、すなわち $\frac{Q}{4\pi\varepsilon_0 a^2}=E_m$ より $Q=4\pi\varepsilon_0 a^2 E_m$ となる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

磁束 $\Phi$ の単位ウェーバは $1\text{ Wb}=1\text{ V}\cdot\text{s}$ であり、電圧と時間の積（V・s）で表される。選択肢の「V/s」は誤りで、正しくは $\text{V}\cdot\text{s}$ である。なお、インダクタンスの $\text{Wb/A}=\text{H}$、磁界の強さの $\text{A/m}$、磁気抵抗の $\text{H}^{-1}$、透磁率の $\text{H/m}$ はいずれも正しい。よって誤っているのは磁束の組合せである。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

導体 A と B の電流は逆向きなので、磁界が打ち消し合う点は電流の小さい A の外側にできる。A の電流 $I_A=1.2\text{ A}$、B の電流 $I_B=3\text{ A}$。点 P は A から $0.3\text{ m}$、B からは $l+0.3\text{ m}$ となる。磁界が零になる条件は $\frac{I_A}{2\pi\times0.3}=\frac{I_B}{2\pi\times(l+0.3)}$、すなわち $\frac{1.2}{0.3}=\frac{3}{l+0.3}$。これより $l+0.3=\frac{3}{4}=0.75$、$l=0.45\text{ m}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

図の直流回路をキルヒホッフの法則（または重ね合わせの理）で解くと、抵抗 $R=10\,\Omega$ を流れる電流は約 $I\approx0.167\text{ A}$ となる。したがって消費電力は $P=I^2 R=0.167^2\times10\approx0.28\text{ W}$ となる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：1

考え方

図の回路を解析すると、抵抗 $R$ の両端に加わる電圧は約 $0.6\text{ V}$ となる。$R$ には $0.3\text{ A}$ が流れているので、$R=\frac{0.6}{0.3}=2.0\,\Omega$ となる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：1

考え方

$R_2$ から見た回路をテブナンの定理で考える。$R_2$ を取り外したときの端子開放電圧は $E\frac{R_1}{r+R_1}$、電源を短絡したときの内部抵抗（テブナン抵抗）は $r$ と $R_1$ の並列 $\frac{rR_1}{r+R_1}$ となる。$R_2$ で発生するジュール熱（消費電力）が最大になるのは最大電力供給の条件、すなわち $R_2$ がテブナン抵抗に等しいときで、$R_2=\frac{rR_1}{r+R_1}$ となる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

A の共振周波数は $f_A=\frac{1}{2\pi\sqrt{L_A C_A}}$、B は $f_B=\frac{1}{2\pi\sqrt{L_B C_B}}$。A と B を直列に接続すると、インダクタンスは加算されて $L=L_A+L_B$、静電容量は直列合成で $C=\frac{C_A C_B}{C_A+C_B}$ となる。全体の共振周波数 $f_{AB}=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$ は、必ず $f_A$ と $f_B$ の間の値になる。図より $f_A>f_B$ なので、大小関係は $f_B<f_{AB}<f_A$ となる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

非正弦波の電力は、同じ次数の高調波どうしの電圧・電流の積の和で求める。実効値は波高値の $\frac{1}{\sqrt2}$ である。 基本波は電圧波高 $100$、電流波高 $20$、位相差 $0-\left(-\frac{\pi}{6}\right)=\frac{\pi}{6}$ で、$P_1=\frac{100}{\sqrt2}\cdot\frac{20}{\sqrt2}\cos\frac{\pi}{6}=1000\times\frac{\sqrt3}{2}\approx866\text{ W}$。 第3高調波は電圧波高 $50$、電流波高 $10\sqrt3$、位相差 $-\frac{\pi}{6}-\frac{\pi}{6}=-\frac{\pi}{3}$ で、$P_3=\frac{50}{\sqrt2}\cdot\frac{10\sqrt3}{\sqrt2}\cos\frac{\pi}{3}=250\sqrt3\times\frac{1}{2}\approx217\text{ W}$。 合計すると $P=866+217\approx1083\text{ W}\approx1.08\text{ kW}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

スイッチを閉じる直前は定常状態で、インダクタンスには一定の電流が流れている。スイッチ S を閉じた瞬間、電流 $i_S$ はいったん定常値 $1$ を少し超える値まで立ち上がり、その後は回路の時定数に従って減衰して、最終的に定常値 $1$ に漸近する。この挙動を表す波形が最も適切である。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

FET はゲート電圧でドレーン電流を制御する電圧制御素子、バイポーラトランジスタはベース電流でコレクタ電流を制御する電流制御素子である。選択肢(4)はこれが逆になっているので誤り。他の記述は正しく、バイポーラトランジスタは入力インピーダンスが低く、静電気に対して FET より破壊されにくい。また FET のドレーン電流は電子か正孔のどちらか一方（ユニポーラ）が関与する。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

電子が電位差 $V$ で加速されるときに得るエネルギーは、電荷と電圧の積 $eV$ である（(ア)は $eV$）。運動エネルギーとの関係 $\frac{1}{2}mv^2=eV$ から速さを求めると、$v=\sqrt{\frac{2eV}{m}}$ となる（(イ)）。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

抵抗 $r$ とインダクタンス $L$ の直列回路を、等価抵抗 $R_p$ と $L$ の並列回路に変換する。誘導性リアクタンス $\omega L$ に対して $r\ll\omega L$ のとき、直列回路のインピーダンスをアドミタンスに直して並列等価に変換すると、等価抵抗は $R_p=\frac{(\omega L)^2}{r}$ となる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

正しいのは(3)。ホイートストンブリッジは既知抵抗と検流計を組み合わせ，検流計に電流が流れずゼロを指す平衡条件から未知抵抗の値を求める回路であり，抵抗を精密に測定できる計器として広く使われる。

(1)は誤り。クランプメータは，導体1本をクランプ内に通し，そこを流れる電流がつくる磁界を検出して電流値を求める計器である。往復2本の電線を一緒にクランプすると，往路と復路で電流の向きが逆になるため磁界が打ち消し合ってしまい，電流を測定できなくなる。電線1本だけをクランプするのは，この打ち消しを避けて対象電流による磁界を確実に検出するためであり，「磁界が打ち消し合うように1本のみをクランプする」という記述は目的が逆で誤りである。

(2)は誤り。電子電圧計は増幅器と可動コイル形計器を組み合わせた計器で，測定対象の回路に与える影響（負荷効果）を小さくするため内部抵抗（入力抵抗）はむしろ大きく設計されており，数マイクロボルトから百ボルト程度までの幅広い電圧を測定できる。内部抵抗が小さいとする記述は誤り。

(4)・(5)は説明が入れ替わっている。接地抵抗計は接地電極と大地との間の抵抗（接地抵抗）を測る計器であり，絶縁抵抗計は屋内配線や機器の導体と大地（または他の導体）との間の絶縁抵抗を測る計器である。

出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

$v=500\sin(1000t)$、$i=-50\cos(1000t)=50\sin\left(1000t-\frac{\pi}{2}\right)$ なので、電流は電圧より位相が $\frac{\pi}{2}$ 遅れている。よって回路素子はインダクタンスである。角周波数 $\omega=1000\text{ rad/s}$、リアクタンスは $\omega L=\frac{V_m}{I_m}=\frac{500}{50}=10\,\Omega$。したがって $L=\frac{10}{1000}=0.01\text{ H}=10\text{ mH}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

素子はインダクタンス $L=10\text{ mH}=0.01\text{ H}$、電流の波高値は $I_m=50\text{ A}$。コイルに蓄えられるエネルギーの最大値は電流が最大のときで、$W_{max}=\frac{1}{2}L I_m^2=\frac{1}{2}\times0.01\times50^2=\frac{1}{2}\times0.01\times2500=12.5\text{ J}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

3台の電流計を並列に接続すると、各計器を流れる電流の比（分流比）は常に一定になる。指示値は I=90、II=40、III=35 なので比は $90:40:35$。回路電流を大きくしていくと、最初に最大目盛に達する計器で計測限界となる。 電流計I は $\frac{100}{90}\approx1.11$ 倍、電流計II は $\frac{50}{40}=1.25$ 倍、電流計III は $\frac{50}{35}\approx1.43$ 倍で最大目盛に達するので、最も小さい I の $1.11$ 倍が限界。総電流は $90+40+35=165$ なので、計測できる最大電流は $165\times\frac{100}{90}\approx183\text{ A}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

並列接続では回路電流は各計器の分流比 $90:40:35$（合計 $165$）で分かれる。回路電流 $150\text{ A}$ を配分すると、電流計I は $150\times\frac{90}{165}\approx81.8\text{ A}$、電流計II は $150\times\frac{40}{165}\approx36.4\text{ A}$、電流計III は $150\times\frac{35}{165}\approx31.8\text{ A}$ となる。よって(ア)$81.8$、(イ)$36.4$、(ウ)$31.8$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

コンデンサのΔ→Y変換では、Y側の静電容量はΔ側より大きくなる。Δ結線の3つのコンデンサが等しく $C_\Delta$ のとき、電気的に等価なY結線の各コンデンサは $C=3C_\Delta$ となる。図2のΔ結線のコンデンサが $3\,\mu\text{F}$ なので、$C=3\times3=9\,\mu\text{F}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

端子 b-c-d 間をY結線（各枝 $9\,\mu\text{F}$）に変換すると、端子 a から d へ至る経路は、a に接続されたコンデンサとY結線の中性点を介した各枝との直列・並列の合成になる。図1の各静電容量を用いて順に合成していくと、端子 a-d 間の合成静電容量は $C_0\approx4.8\,\mu\text{F}$ となる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

送信側では、信号波より高い周波数の搬送波に信号波を含ませて送信する（(ア)は「高い」）。受信側では、搬送波と信号波の成分を含む信号から信号波の成分だけを取り出して情報を得る（(イ)は「信号波」）。振幅変調(AM)・周波数変調(FM)・位相変調(PM)は、正弦波の搬送波を用いる基本的な変調方式である（(ウ)は「正弦波」）。もとの信号波を取り出す操作は復調または検波という（(エ)は「検波」）。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

トランジスタのベースに信号波の電圧を加えて振幅変調を行う（(ア)は「ベース」）。各電圧の波形を対応させると、$v_1$ は搬送波を含む変調波の図2(c)、$v_2$ は搬送波の図2(a)、$v_3$ は信号波の図2(b) となる。変調率は $m=\frac{A_{max}-A_{min}}{A_{max}+A_{min}}\times100$ で求められ、図2の波形の振幅から計算するとおよそ $33\%$ となる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

ペルトン水車を急停止させる際、ニードル弁で噴流を急速に止めると、水圧管路内に水撃作用（ウォーターハンマ）が発生して管路や機器を損傷させるおそれがある。そのため、まずデフレクタ（そらせ板）を作動させてノズルからの噴流をランナからそらし、水撃を避けながらニードル弁をゆっくり閉じていく手順をとる。(3)は「ニードル弁で急速に止めると同時にデフレクタを停止位置にする」としており、急速遮断による水撃を招く誤った記述である。(1)(2)(4)(5)は正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

総落差 $H_0 = 200 \text{ m}$、流量 $Q = 100 \text{ m}^3/\text{s}$、損失水頭は総落差の $2.5\%$ である。

揚水時は総落差に損失水頭が加わるため、実揚程は $H_p = 200 \times (1 + 0.025) = 205 \text{ m}$。理論水動力は $P = 9.8 \times Q \times H_p = 9.8 \times 100 \times 205 = 200900 \text{ kW} \approx 200.9 \text{ MW}$。電動機入力はポンプ効率・電動機効率で割って $P_{in} = \frac{200.9}{0.85 \times 0.98} = \frac{200.9}{0.833} \approx 241 \text{ MW}$。

発電時は総落差から損失水頭を引くため、有効落差は $H_g = 200 \times (1 - 0.025) = 195 \text{ m}$。理論水動力は $9.8 \times 100 \times 195 = 191100 \text{ kW} \approx 191.1 \text{ MW}$。発電機出力は水車効率・発電効率を掛けて $P_{out} = 191.1 \times 0.85 \times 0.98 \approx 159 \text{ MW}$。

よって組合せは $(241,\ 159)$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

コンバインドサイクル発電はガスタービンを含むため、最大出力は外気温の影響を大きく受ける。外気温が高くなると吸込み空気の密度が下がり、ガスタービンの出力が低下するので、汽力発電に比べて外気温が最大出力に与える影響は「大きい」。(4)は「影響が小さい」としており誤り。(1)始動・停止時間が短い、(2)負荷追従性が高い、(3)熱効率が高い、(5)温排水量が少ない、はいずれもコンバインドサイクルの正しい特徴である。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

質量欠損は $1 \text{ g}$ の $0.09\%$ なので $\Delta m = 1 \times 10^{-3} \times 0.0009 = 9 \times 10^{-7} \text{ kg}$。発生エネルギーは $E = \Delta m c^2 = 9 \times 10^{-7} \times (3 \times 10^{8})^2 = 9 \times 10^{-7} \times 9 \times 10^{16} = 8.1 \times 10^{10} \text{ J} = 8.1 \times 10^{7} \text{ kJ}$。

石炭の発熱量 $25000 \text{ kJ/kg}$ で割ると、換算質量は $\frac{8.1 \times 10^{7}}{25000} = 3240 \text{ kg} \approx 3200 \text{ kg}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

燃料電池は水素と酸素の化学反応により直接「直流」電力を発生する装置であり、系統に接続する際はインバータで交流に変換する。(1)は「直接、交流電力を発生する」としており誤り。(2)電解質による分類、(3)水の電気分解の逆反応、(4)排熱の空調・給湯利用（コージェネレーション）、(5)天然ガス・メタノールの改質による水素利用、はいずれも正しい記述である。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：1

考え方

ガス絶縁開閉装置(GIS)では、絶縁耐力と消弧能力に優れた(ア)SF₆ガスを充填し、充電部を支持する絶縁物(スペーサ)には主に(イ)エポキシ樹脂が用いられる。密閉構造により大気中の汚染物の影響を受けないので信頼性は(ウ)高い。一方、内部事故が起きると容器の開放や点検・ガス処理が必要となるため、復旧時間は気中絶縁設備より(エ)長い。よって組合せは(ア)SF₆ガス、(イ)エポキシ樹脂、(ウ)高い、(エ)長い、で(2)が正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

配電線のこう長を延長すると線路の抵抗・リアクタンスが増加し、電圧降下が大きくなって末端の電圧維持がかえって困難になる。(4)は電圧維持に有効な対策ではなく誤り。(1)LTC・SVRによる送り出し電圧調整、(2)力率改善用コンデンサ、(3)太い電線への張替えによる抵抗低減、(5)柱上変圧器を負荷中心に設置してこう長を短縮、はいずれも電圧維持に有効な対策である。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

ギャロッピングは電線に付着した氷雪の非対称断面に風が当たって生じる揚力による低周波・大振幅の振動で、素導体間隔の大きい多導体でむしろ発生しやすい。(3)は「多導体では発生しにくい」としており誤り。(1)オフセットによる接触防止、(2)微風振動とダンパ、(4)サブスパン振動、(5)スリートジャンプ、はいずれも正しい記述である。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

絶縁協調とは、各機器の絶縁強度と避雷器の保護レベルを合理的に組み合わせ、安全性と経済性の両立した絶縁設計を行うことである。過電圧そのものの大きさを低減することではない。(1)は「外部過電圧そのものの大きさを低減すること」と定義しており誤り。(2)避雷器の機能、(3)架空送電線路は外部過電圧に必ずしも耐えない設計、(4)内部過電圧には十分耐える設計、(5)発変電所設備は避雷器による保護を前提、はいずれも正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：1

考え方

マーレーループ法は(ア)ホイートストンブリッジの原理に基づく。故障ケーブルAと健全ケーブルBの逆側端部で(イ)導体どうしを接続してブリッジを構成し、平衡条件から故障点までの距離を求める。ブリッジ全目盛 $1000$、読み $a$、線路長 $L$ のとき、平衡条件より故障点までの距離は $x = \frac{2aL}{1000} = \frac{aL}{500}$ となる。また地絡抵抗が(エ)十分低いほどブリッジ電流が確保され、良い標定精度が得られる。よって(ア)ホイートストン、(イ)導体、(ウ) $\frac{aL}{500}$、(エ)十分低い、で(4)が正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

同一電圧・同一電力・同一距離・同一損失で送電する場合、必要な電線総重量を比べると、三相3線式は単相2線式の約 $\frac{3}{4}$ で済み、単相2線式より軽くなる。(2)は「単相2線式と同等」としており誤り。(1)三相4線式で線間・相電圧の両方が得られる、(3)回転磁界で三相誘導電動機に便利、(4)三相平衡時の瞬時電力は一定で脈動しない、(5)発電機を小形・高効率に設計できる、はいずれも正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

たるみは $D = \frac{wS^2}{8T}$ で表される（$w$ は単位長さ質量による荷重、$S$ は径間長、$T$ は水平張力）。$w$ と $S$ が一定のとき、たるみを $10\%$ 小さくして $D' = 0.9D$ にするには、$T' = \frac{wS^2}{8D'} = \frac{wS^2}{8 \times 0.9 D} = \frac{T}{0.9}$ とすればよい。よって水平張力は $\frac{T}{0.9}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

受電端電流は $I = \frac{P}{\sqrt{3}\,V\cos\theta} = \frac{6600 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 33000 \times 0.9} \approx 128.3 \text{ A}$。2回線並列なので1回線当たりの電流は $\frac{128.3}{2} \approx 64.2 \text{ A}$。

許容する送電損失は受電端電力の $5\%$ で $6600 \times 0.05 = 330 \text{ kW}$。1線当たりの抵抗は $R = \frac{1}{35} \times \frac{20000}{A} = \frac{20000}{35A}\ \Omega$（$A$ は断面積）。全損失は2回線×3線の $6$ 本分だから $P_L = 6 \times I_1^2 \times R = 6 \times 64.2^2 \times \frac{20000}{35A} \leq 330 \times 10^3$。

これを $A$ について解くと $A \geq \frac{6 \times 64.2^2 \times 20000}{35 \times 330 \times 10^3} \approx 42.8 \text{ mm}^2$。よって最小断面積は約 $42.8 \text{ mm}^2$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

気体絶縁材料は電気抵抗率が「高く」（良好な絶縁体）、誘電率は低い。誘電率が低いためボイド内の電界強度が高まりやすいのは正しいが、(1)は「電気抵抗率及び誘電率が低い」としており、抵抗率についての記述が誤っている。(2)気圧を高めるか真空で絶縁破壊強度を高められる、(3)ボイド内気体の部分放電、(4)長時間の応力によるボイド形成と部分放電、(5)部分放電の継続による絶縁破壊進展、はいずれも正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：1

考え方

比速度は $N_s = N \times \frac{P^{1/2}}{H^{5/4}}$ で表される。$N_s = 100$、$P = 85000 \text{ kW}$、$H = 200 \text{ m}$ を代入して回転速度 $N$ を求める。

$\sqrt{85000} \approx 291.5$、$200^{5/4} = 200 \times 200^{1/4} \approx 200 \times 3.761 \approx 752$ だから、 $N = \frac{N_s \times H^{5/4}}{P^{1/2}} = \frac{100 \times 752}{291.5} \approx 258 \text{ min}^{-1}$。

有効落差 $200 \text{ m}$ 程度の高落差で比速度 $100$ 程度の場合はフランシス水車が一般に用いられる。よってフランシス水車、回転速度 $258$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

同期発電機の回転速度は $N = \frac{120 f}{p}$（$f$ は周波数、$p$ は磁極数）。$f = 50 \text{ Hz}$ で小問(a)の $258 \text{ min}^{-1}$ に最も近い速度を探すと、$p = 24$ のとき $N = \frac{120 \times 50}{24} = 250 \text{ min}^{-1}$ となり最も近い（$p = 22$ では $272.7$ でずれが大きい）。

この $N = 250 \text{ min}^{-1}$ で比速度を計算し直すと、$N_s = 250 \times \frac{\sqrt{85000}}{200^{5/4}} = 250 \times \frac{291.5}{752} \approx 97 \text{ m·kW}$。よって磁極数 $24$、比速度 $97$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

系統基準容量 $80 \text{ MV·A}$ において、二次側短絡点までの合成百分率インピーダンスは電源分と変圧器分の和で $\%Z = 1.5 + 18.3 = 19.8\%$。

二次側の定格電流は $I_n = \frac{80 \times 10^6}{\sqrt{3} \times 11 \times 10^3} \approx 4.20 \text{ kA}$。三相短絡電流は $I_s = \frac{I_n}{\%Z/100} = \frac{4.20}{0.198} \approx 21.2 \text{ kA}$。

遮断器はこの短絡電流を上回る定格遮断電流が必要なので、直近上位の $25 \text{ kA}$ を選定する。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

並行運転する変圧器の負荷分担は、共通基準容量に換算した百分率インピーダンスに反比例する。基準を $80 \text{ MV·A}$ にとると、TAは $\%Z_A = 18.3\%$、TBは容量換算して $\%Z_B = 12.0 \times \frac{80}{50} = 19.2\%$。

負荷 $40 \text{ MW}$ のうちTAの分担は $P_A = P \times \frac{\%Z_B}{\%Z_A + \%Z_B} = 40 \times \frac{19.2}{18.3 + 19.2} = 40 \times \frac{19.2}{37.5} \approx 20.5 \text{ MW}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

開閉器Sが開いているため、A点からC点へは A→D→C の経路で電流が流れる。抵抗は $0.2\ \Omega/\text{km}$、力率は $100\%$ なので単純な抵抗降下として計算する。

A-D間は下流のD($60 \text{ A}$)とC($30 \text{ A}$)を供給するので電流 $90 \text{ A}$、抵抗 $0.2 \times 2.0 = 0.4\ \Omega$。D-C間はC($30 \text{ A}$)を供給するので電流 $30 \text{ A}$、抵抗 $0.2 \times 1.5 = 0.3\ \Omega$。

三相3線式の線間電圧降下は $v = \sqrt{3}\,I R$ で求める。 A-D間: $\sqrt{3} \times 90 \times 0.4 \approx 62.4 \text{ V}$、D-C間: $\sqrt{3} \times 30 \times 0.3 \approx 15.6 \text{ V}$。 合計は $62.4 + 15.6 \approx 77.9 \text{ V}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

開閉器Sを投入すると A-B-S-C-D-A のループ（環状線路）になる。A点は同一電源なので、ループ一周の電圧降下（＝抵抗×電流の和）は $0$ になる。抵抗は各区間長に比例し、三相の $\sqrt{3}$ は全項共通なので、こう長と電流だけで平衡式を立てられる。

A→B方向の電流を $I$ とすると、各区間の電流は A-B: $I$、B-S: $I-40$、S-C: $I-40$、C-D: $I-70$、D-A: $I-130$ となる。区間長を係数として一周の和を $0$ とおくと、 $1.5 I + 1.0(I-40) + 0.5(I-40) + 1.5(I-70) + 2.0(I-130) = 0$。

整理すると $6.5 I - (40 + 20 + 105 + 260) = 6.5 I - 425 = 0$ より $I = \frac{425}{6.5} \approx 65.4 \text{ A}$。

開閉器Sを流れる電流は B-S 区間の電流に等しく、$i = I - 40 = 65.4 - 40 \approx 25.4 \text{ A}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

ブラシと整流子を用いる直流機では、界磁巻線を固定子側に置いて直流の界磁電流を流し、電機子（アーマチュア）を回転子とする。したがって(ｱ)は電機子である。

電機子反作用が生じると、固定子から見た電気的中性軸の位置がずれるため、(ｲ)は電気的である。中性軸に合わせてブラシを移動しないと、ブラシと整流子片との間に火花が生じて整流子片を損傷するので、(ｳ)は火花である。

電機子反作用対策として補償巻線と補極があるが、補償巻線は構造が複雑で大形機向きであり、小形機では構造が簡単な補極が一般的に用いられる。よって(ｴ)は補極である。

以上より、(ｱ)電機子、(ｲ)電気的、(ｳ)火花、(ｴ)補極の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

他励直流電動機の逆起電力 $E$ は、入力電圧 $V$ から電機子抵抗の電圧降下を引いて求める。

最初の状態は $V=110 \text{ V}$、$I_a=50 \text{ A}$、$R_a=0.20\,\Omega$ なので $E_1 = V - I_a R_a = 110 - 50 \times 0.20 = 100 \text{ V}$。

次に入力電圧が $80 \text{ V}$ になったとき、電機子電流は一定なので $E_2 = 80 - 50 \times 0.20 = 70 \text{ V}$。

界磁電流一定より磁束 $\Phi$ は一定であり、逆起電力は $E = k\Phi N$ から回転速度 $N$ に比例する。よって $N_2 = N_1 \times \frac{E_2}{E_1} = 1200 \times \frac{70}{100} = 840 \text{ min}^{-1}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

三相誘導機では、固定子の三相励磁電流によって同期速度で回転する回転磁界が生じる。よって(ｱ)は回転磁界である。

巻線形誘導機では、回転子巻線の回路をブラシとスリップリングを介して外部に引き出し、二次抵抗値を調整する。整流子ではないので(ｲ)はスリップリングである。

滑り $1 > s > 0$、すなわち回転子が停止から同期速度未満で回っている範囲では、回転方向にトルクが発生し、機械動力を出力する電動機となる。よって(ｳ)は電動機である。

回転子の速度が同期速度より高くなる（$s<0$）と、回転方向と逆向きのトルクが発生し、機械入力を電力に変換する発電機となる。よって(ｴ)は発電機である。

以上より、(ｱ)回転磁界、(ｲ)スリップリング、(ｳ)電動機、(ｴ)発電機の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

6極、周波数 $f=66 \text{ Hz}$ の誘導電動機の同期速度は $N_s = \frac{120 f}{p} = \frac{120 \times 66}{6} = 1320 \text{ min}^{-1}$。

滑りが $s=0.05$（5％）なので、回転速度は $N = N_s (1 - s) = 1320 \times (1 - 0.05) = 1320 \times 0.95 = 1254 \text{ min}^{-1}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

同期電動機は始動トルクを持たないため、回転子の磁極面に制動巻線（ダンパ巻線）を施す。よって(ｱ)は制動巻線である。

この制動巻線はかご形誘導電動機のかご形導体と同じ働きをし、誘導トルクによって始動させる。よって(ｲ)はかご形誘導電動機である。

始動時、界磁巻線を開放したままにすると回転磁束によって高電圧が誘導され絶縁破壊のおそれがあるので、界磁巻線を抵抗で短絡して始動する。よって(ｳ)は界磁巻線である。

回転速度が同期速度付近まで上がったら短絡を切り放し、界磁巻線を直流で励磁すると回転子は同期速度に引き込まれる。よって(ｴ)は直流である。

以上より、(ｱ)制動巻線、(ｲ)かご形誘導電動機、(ｳ)界磁巻線、(ｴ)直流の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

Y結線なので一相の端子電圧は $V = \frac{360}{\sqrt{3}} \approx 207.8 \text{ V}$。

力率 $\cos\theta = 1.0$（電流と電圧が同相）で巻線抵抗を無視するとき、一相の誘導起電力 $E$、端子電圧 $V$、同期リアクタンス降下 $I x_s$ は直角三角形の関係になり $E = \sqrt{V^2 + (I x_s)^2}$。

$I x_s = 20 \times 6 = 120 \text{ V}$ を代入して $E = \sqrt{207.8^2 + 120^2} = \sqrt{43181 + 14400} = \sqrt{57581} \approx 240 \text{ V}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

aの「磁束一定・電源電圧（周波数）一定のとき回転速度の変化でトルクが変化する」機器は、回転する機械で、直流機と誘導機が該当する。

bの「一次巻線に負荷電流と励磁電流を重畳して流し、等価回路がよく似ている」機器は、変圧器と誘導機である。一次側に励磁電流と負荷電流を流す点、T形等価回路が共通する。

cの「負荷電流が電機子巻線を流れ、界磁磁束と電機子反作用磁束のベクトル和に比例した誘導起電力が発生する」機器は、直流機と同期機である。

これらを同時に満たすには、(ｱ)は a と c の両方に現れるので直流機、(ｲ)は a と b の両方に現れるので誘導機、(ｳ)は b の残りで変圧器、(ｴ)は c の残りで同期機となる。

以上より、(ｱ)直流機、(ｲ)誘導機、(ｳ)変圧器、(ｴ)同期機の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

巻数比を $a = \frac{N_1}{N_2}$ とすると、二次側諸量を一次側に換算する係数は次のようになる。

電圧は巻数に比例するので $V_2' = a \cdot V_2$、よって(ｱ)は $a$。

電流は巻数に反比例するので $I_2' = \frac{1}{a} \cdot I_2$、よって(ｲ)は $\frac{1}{a}$。

抵抗・リアクタンス・インピーダンスは、換算電圧を換算電流で割ることから $a^2$ 倍になる。 $r_2' = a^2 \cdot r_2$、$x_2' = a^2 \cdot x_2$、$Z_L' = a^2 \cdot Z_L$。 よって(ｳ)$a^2$、(ｴ)$a^2$、(ｵ)$a^2$。

以上より、(ｱ)$a$、(ｲ)$\frac{1}{a}$、(ｳ)$a^2$、(ｴ)$a^2$、(ｵ)$a^2$の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

短絡試験なので、測定値から一次換算のインピーダンス、抵抗、リアクタンスを求める。

インピーダンスは電圧を電流で割って $Z = \frac{V}{I} = \frac{80}{40} = 2.0\,\Omega$。

抵抗は消費電力から $R = \frac{P}{I^2} = \frac{1200}{40^2} = \frac{1200}{1600} = 0.75\,\Omega$。

漏れリアクタンスは $X = \sqrt{Z^2 - R^2} = \sqrt{2.0^2 - 0.75^2} = \sqrt{4 - 0.5625} = \sqrt{3.4375} \approx 1.85\,\Omega$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

スイッチSを開いた単相半波整流回路では、負荷がR-Lの誘導性なので、ダイオードは電源電圧が正になる半周期で導通を始めるが、リアクトルのために電流は電源電圧が負になっても流れ続け、電流が零になるまでダイオードが導通する。

このため負荷電圧 $e_d$ は、正の半波に続いて負の部分も現れる波形（図2の波形1）となり、負荷電流 $i_d$ は正の半波よりも遅れて緩やかに増減する連続的な波形（波形5）となる。よって(ｱ)は波形1、(ｲ)は波形5。

次にスイッチSを閉じて環流（フリーホイーリング）ダイオードを接続すると、電源電圧が負になったとき負荷電流は環流ダイオードを通って流れ、負荷電圧に負の部分が現れなくなる。よって負荷電圧 $e_d$ は正の半波のみの波形（波形3）となる。よって(ｳ)は波形3。

環流ダイオードにより負荷電流の減衰が緩やかになり、電流が流れる期間は環流ダイオードがないときより長くなる。よって(ｴ)は長くなる。

以上より、(ｱ)波形1、(ｲ)波形5、(ｳ)波形3、(ｴ)長くなるの組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

物体を一定速度で巻き上げるのに必要な機械的仕事率（出力）は、重力に抗して物体を持ち上げる力 $mg$ と速度 $v$ の積である。

負荷側の所要動力は $P_{負荷} = m g v = 1200 \times 9.8 \times 0.3 = 3528 \text{ W}$。

機械効率が $\eta = 0.98$ なので、電動機出力はこれを効率で割って $P = \frac{m g v}{\eta} = \frac{3528}{0.98} = 3600 \text{ W} = 3.6 \text{ kW}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

熱の伝導は電気の伝導とのアナロジーで扱える。電気系の電圧（電位差）に対応するのは、熱を流す原動力である温度差 $\theta$ なので(ｱ)は温度差θ。電気系の電流に対応するのは、単位時間に流れる熱量である熱流 $\Phi$ なので(ｲ)は熱流Φ。

熱抵抗はオームの法則の類推で「温度差÷熱流」であり、単位は $\text{K/W}$ となる。よって(ｳ)は[K/W]。

熱容量は電気系の静電容量に対応し、「熱量÷温度差」なので単位は $\text{J/K}$ となる。よって(ｴ)は[J/K]。

以上より、(ｱ)温度差θ、(ｲ)熱流Φ、(ｳ)[K/W]、(ｴ)[J/K]の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：1

考え方

自動制御は、あらかじめ定めた手順で進めるシーケンス制御と、出力を検出して目標値と比較し修正するフィードバック制御とに大別される。よって(ｱ)はフィードバックである。

電磁リレー（接点を持つ機器）を用いたシーケンス制御は有接点シーケンス制御であり、これをリレーシーケンスという。よって(ｲ)は有接点である。

2個のリレーのコイルに相手のb接点を直列に入れ、両者が同時に動作しないようにすることをインタロックという。よって(ｳ)はインタロックである。

横軸に時間、縦軸にコイルや接点の動作状態を表した図はタイムチャートである。よって(ｴ)はタイムチャートである。

以上より、(ｱ)フィードバック、(ｲ)有接点、(ｳ)インタロック、(ｴ)タイムチャートの組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

ビットごとに論理演算する。

排他的論理和(ExOR)：$1101 \oplus 1011 = 0110$（各ビットが異なれば1）。よって(ｱ)は0110。

否定論理和(NOR)：まず論理和 $1101 + 1011 = 1111$、その否定をとって $0000$。よって(ｲ)は0000。

(ｱ)と(ｲ)の論理和(OR)：$0110 + 0000 = 0110$。よって(ｳ)は0110。

1011 と(ｳ)0110 の排他的論理和：$1011 \oplus 0110 = 1101$。これを2進数とみなすと $1101_2 = 13$ であり、16進数では $\mathrm{D}$ となる。よって(ｴ)はD。

以上より、(ｱ)0110、(ｲ)0000、(ｳ)0110、(ｴ)Dの組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

60Hz、6極なので同期速度は $N_s = \frac{120 \times 60}{6} = 1200 \text{ min}^{-1}$。

二次巻線を短絡した定格運転時、回転速度が $1170 \text{ min}^{-1}$ なので、そのときの滑りは $s = \frac{N_s - N}{N_s} = \frac{1200 - 1170}{1200} = 0.025$。

二次抵抗が一定のとき滑りとトルクは比例するので、定格トルクの80％で運転すると滑りも0.8倍になり $s' = 0.025 \times 0.8 = 0.02$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

(a)より、二次巻線を短絡したまま定格トルクの80％で運転したときの滑りは $s = 0.02$ である。

トルクが一定のとき、比例推移により滑りは二次抵抗に比例する。二次回路の1相当たりの抵抗値を短絡時の2.5倍にすると、同じ80％トルクを出すための滑りも2.5倍になり $s' = 0.02 \times 2.5 = 0.05$。

このときの回転速度は $N = N_s (1 - s') = 1200 \times (1 - 0.05) = 1200 \times 0.95 = 1140 \text{ min}^{-1}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

電圧形インバータで誘導性負荷を駆動するとき、出力電圧 $v_0$ の極性を決めるのはスイッチング素子（IGBT）だが、出力電流 $i_0$ は負荷のインダクタンスにより電圧に対して遅れる。電圧と電流の符号が一致する区間は導通するのはIGBT（Q）、符号が逆になる区間は還流ダイオード（D）を電流が流れる。

図2より、区間①は電圧が正でも電流がまだ負なので、電圧を正にするアーム側の還流ダイオード D1-D4 を電流が流れる。区間②は電圧・電流とも正になりIGBTのQ1-Q4が導通する。

区間③は電圧が負に切り換わっても電流はまだ正なので、逆アーム側の還流ダイオード D2-D3 を電流が流れる。区間④は電圧・電流とも負になりIGBTのQ2-Q3が導通する。

以上より、①D1-D4、②Q1-Q4、③D2-D3、④Q2-Q3の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

区間①②では、直流電源電圧 $E_d$ がR-L直列の誘導性負荷に印加され、電流が指数関数的に増加する。このときの時定数は、インダクタンスを抵抗で割った値で決まる。

$\tau = \frac{L}{R} = \frac{2 \times 10^{-3}}{1} = 0.002 \text{ s}$。

電源電圧 $E_d=100 \text{ V}$ は時定数の値そのものには関係せず、電流の到達値に効くだけである。よって時定数は $0.002 \text{ s}$ となる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

均等放射（全方向に一様）の球形光源なので、光度は全光束を全立体角 $4\pi$ で割って求める。 $I = \frac{F}{4\pi} = \frac{12000}{4\pi} \approx 955 \text{ cd}$。

光源直下の床の水平面照度は、点光源からの距離を $h=3 \text{ m}$ として逆二乗の法則で求める。真下なので入射角は0で $\cos 0^\circ = 1$。 $E = \frac{I}{h^2} = \frac{955}{3^2} = \frac{955}{9} \approx 106 \text{ lx}$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

光度は(a)と同様に全光束を全立体角で割って $I = \frac{F}{4\pi} = \frac{12000}{4\pi} \approx 955 \text{ cd}$。

輝度は、光度を発光面の見かけの面積（球なら投影面積＝半径 $r$ の円の面積）で割って求める。球の直径30cmより半径 $r=0.15 \text{ m}$ なので投影面積は $A = \pi r^2 = \pi \times 0.15^2 \approx 0.0707 \text{ m}^2$。

よって輝度は $L = \frac{I}{A} = \frac{955}{0.0707} \approx 13500 \text{ cd/m}^2$。

以上より、光度955cd、輝度13500cd/m²の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：1

考え方

各数を $r$ 進法の定義に従って10進法で表す。 $(122)_r = r^2 + 2r + 2$、$(42)_r = 4r + 2$、$(40)_r = 4r$。

与式 $(122)_r - (42)_r = (40)_r$ に代入すると $r^2 + 2r + 2 - (4r + 2) = 4r$。

左辺を整理して $r^2 - 2r = 4r$。

さらに整理すると $r^2 = 6r$ となり、$r \neq 0$ より両辺を $r$ で割って $r = 6$。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

①絶対値表示方式では、MSBを符号（負なら1）、残り7ビットで絶対値を表す。$-8$ の絶対値8は7ビットで $0001000$ なので、符号ビット1を付けて $(1000\ 1000)_2$。よって(ｱ)は$(1000\ 1000)_2$。

②2の補数方式では、$8 = (0000\ 1000)_2$ の各ビットを反転して $(1111\ 0111)_2$、これに1を加えて $(1111\ 1000)_2$ が $-8$ となる。よって(ｲ)は$(1111\ 1000)_2$。

③オフセット・バイナリのD-Aコンバータでは、入力 $(0000\ 0000)_2$ で $-5.0000 \text{ V}$ を出力する。8ビットで $(1000\ 0000)_2$（10進で128）のとき $0 \text{ V}$ なので、128ステップで $5 \text{ V}$ 変化する。1ステップは $\frac{5}{128} = 0.0390625 \text{ V}$。

入力 $(0111\ 1000)_2$ は10進で $120$ なので、出力電圧は $-5.0 + 120 \times 0.0390625 = -5.0 + 4.6875 = -0.3125 \text{ V}$。よって(ｳ)は$-0.3125$。

以上より、(ｱ)$(1000\ 1000)_2$、(ｲ)$(1111\ 1000)_2$、(ｳ)$-0.3125$の組合せが正しい。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

電気事業法第39条（事業用電気工作物の維持）に関する問題である。

(ア)は「維持」。同条は、事業用電気工作物を設置する者に、技術基準に適合するように「維持」する義務を課している。「設置」ではなく、常時適合させ続ける「維持」が正しい。

(イ)は「磁気」。技術基準では、他の電気的設備その他の物件の機能に「電気的又は磁気的」な障害を与えないようにすることと定めている。電磁誘導などによる障害を想定した表現である。

(ウ)は「一時停止」。主務大臣は、技術基準に適合していないと認めるとき、修理・改造・移転、若しくはその使用の「一時停止」を命じ、又は使用を制限することができる。「禁止」ではなく「一時停止」である。

したがって(ア)維持、(イ)磁気、(ウ)一時停止の組合せとなる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

電気関係報告規則の事故報告に該当するかどうかを判断する問題である。事故報告の対象は、おおむね次のような事故である。感電又は電気工作物の破損等による死傷事故、電気火災事故、第三者への波及や物件損傷を伴う事故、一般送配電事業者等への供給支障を生じさせた事故などである。

選択肢を順にみる。(1)は破損事故に伴う構内1号柱の倒壊で第三者の家屋に損傷を与えており、物件損傷を伴うため報告対象。(2)は感電負傷して入院しており、感電による死傷事故として報告対象。(3)は屋内配線の漏電火災で建屋が半焼しており、電気火災事故として報告対象。(5)は一般送配電事業者に供給支障を発生させており、供給支障事故として報告対象。

一方(4)は、従業員が操作を誤って自家用の高圧誘導電動機を損壊させただけで、人の死傷も、第三者への波及も、供給支障もない。自らの構内設備を壊しただけであり、事故報告の対象にはならない。

よって事故報告に該当しないものは(4)である。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

電気設備技術基準における「光ファイバケーブル」及び「光ファイバケーブル線路」の定義を問う問題である。

(ア)は「被覆」。光ファイバケーブルとは、光信号の伝送に使用する伝送媒体であって、保護「被覆」で保護したものをいう。ガラス繊維を保護被覆で覆った構造を指す。

(イ)は「支持」。光ファイバケーブル線路とは、光ファイバケーブル及びこれを「支持」し、又は保蔵する工作物をいう。電線路の定義に準じた表現である。

(ウ)は「屋側」。造営物の屋内又は「屋側」に施設するものを除く、と定義されている。

したがって(ア)被覆、(イ)支持、(ウ)屋側の組合せとなる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

電気設備技術基準の解釈に基づく高圧の機械器具の施設について、施設できる場合として誤っているものを選ぶ問題である。

(1)は、さく・へい等を設け、さく等の高さとさく等から充電部分までの距離の和を5m以上とし、かつ危険である旨の表示をする場合で、正しい規定である。(2)は屋内であって取扱者以外の者が出入りできないように措置した場所に施設する場合で正しい。(4)はコンクリート製の箱又はD種接地工事を施した金属製の箱に収め、充電部分が露出しないように施設する場合で正しい。(5)は充電部分が露出しない機械器具を、人が接近・接触しないようさく・へい等を設けて施設する場合で正しい。

(3)は「工場等の構内において、機械器具の周囲に高圧用機械器具である旨の表示をする場合」とあるが、単に旨の表示をするだけでは足りない。正しくは、工場等の構内において人が触れるおそれがないように機械器具の周囲にさく・へい等を設けるなどの措置が必要であり、表示だけで施設できるとする本記述は誤りである。

よって誤っているものは(3)である。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

発電用風力設備に関する技術基準を定める省令の、風車の安全な状態の確保に関する問題である。

(ア)は「回転速度」。回転速度が著しく上昇した場合に安全かつ自動的に停止する措置が必要である。過回転による飛散などを防ぐためである。

(イ)は「制御装置」。風車の制御装置の機能が著しく低下した場合も、安全かつ自動的に停止する措置が必要である。

(ウ)は「地表」。最高部の「地表」からの高さが20mを超える発電用風力設備が対象となる。

(エ)は「雷撃」。最高部の地表からの高さが20mを超えるものには、「雷撃」から風車を保護する措置を講じなければならない。周囲の状況により雷撃が風車を損傷するおそれがない場合は、この限りでない。

したがって(ア)回転速度、(イ)制御装置、(ウ)地表、(エ)雷撃の組合せとなる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

電気設備技術基準の解釈に基づく高圧架空引込線の施設に関する問題である。

(ア)は「5」。引張強さ8.01kN以上のもの、又は直径5mm以上の硬銅線を使用する高圧絶縁電線・特別高圧絶縁電線であることと規定されている。

(イ)は「引下げ」。電線として引下げ用高圧絶縁電線が認められている。

(ウ)は「3.5」。高さは低高圧架空電線の高さの規定に準じるのが原則だが、道路横断等の場合以外で所定の条件に適合する場合は、地表上3.5m以上とすることができる。

(エ)は「下方」。電線がケーブル以外のものであるときは、その電線の「下方」に危険である旨の表示をすることと定められている。

したがって(ア)5、(イ)引下げ、(ウ)3.5、(エ)下方の組合せとなる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

電気設備技術基準の解釈に基づく、高圧連系時（逆変換装置を用い、逆潮流有りの場合）の系統連系用保護装置に関する問題である。

(ア)は「発電電圧」。電圧の異常上昇を過電圧リレー、異常低下を不足電圧リレーで検出する。

(イ)は「系統側」。系統側の短絡事故を不足電圧リレーで、系統側の地絡事故を地絡過電圧リレーで検出する。

(ウ)は「地絡過電圧」。地絡事故の検出には地絡過電圧リレー（OVGR）を用いる。零相電圧を取り込んで動作させる。

(エ)は「単独運転」。周波数上昇・低下リレーに加え、転送遮断装置又は単独運転検出装置を設ける。単独運転検出装置は能動的方式を1方式以上含み、確実な検出・不要解列の防止・系統への影響が問題とならないことが求められる。

したがって(ア)発電電圧、(イ)系統側、(ウ)地絡過電圧、(エ)単独運転の組合せとなる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

電気設備技術基準における低圧の電路の絶縁性能（絶縁抵抗値）に関する問題である。

(ア)は「電路」。電線相互間及び「電路」と大地との間の絶縁抵抗が対象である。

(イ)は「過電流遮断器」。開閉器又は過電流遮断器で区切ることのできる電路ごとに測定する。

(ウ)は「300」。使用電圧の区分は300Vを境界とする。

(エ)は「対地電圧」。300V以下の場合、対地電圧が150V以下なら0.1MΩ以上、その他の場合は0.2MΩ以上である。

(オ)は「0.4」。使用電圧が300Vを超えるものは0.4MΩ以上でなければならない。

まとめると、対地電圧150V以下で0.1MΩ、その他で0.2MΩ、300V超で0.4MΩとなる。したがって(ア)電路、(イ)過電流遮断器、(ウ)300、(エ)対地電圧、(オ)0.4の組合せとなる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

電気設備技術基準の解釈における配線器具の施設に関する問題である。

(ア)は「充電部分が露出しない」。低圧用の配線器具は、充電部分が露出しないように施設するのが原則である（取扱者以外の者が出入りできないように措置した場所は除く）。

(イ)は「張力」。電線を接続する場合は、ねじ止め等により堅ろうかつ電気的に完全に接続し、接続点に「張力」が加わらないようにする。接続点に引張力がかかると外れや発熱の原因となるためである。

(ウ)は「損傷を受ける」。屋外において電気機械器具に施設する開閉器・接続器・点滅器等は、「損傷を受ける」おそれがある場合には堅ろうな防護装置を施す。

したがって(ア)充電部分が露出しない、(イ)張力、(ウ)損傷を受けるの組合せとなる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

配電用変電所の送出し遮断器Aから需要家構内主遮断器までの電路で、区分開閉器B（SOG機能付PAS）より負荷側の×印地点で短絡事故が起きた場合の動作を問う問題である。

SOG機能付PASの「O（過電流ロック）」機能がポイントである。PASは短絡電流のような大電流が流れているあいだは開路できず（ロックされ）、代わりに過電流を蓄勢しておく。したがって短絡電流が流れている状態では、まず配電用変電所の遮断器Aが動作して事故電流を遮断する。

Aが開路して線路が無電圧になると、蓄勢トリップ機構によりB（PAS）が開路し、事故点を系統から切り離す。その後、Aは再閉路（自動再閉路）して健全区間へ送電を再開する。事故区間はBによって既に切り離されているため、再送電しても支障はない。

すなわち「Aが開路したのち、Bが開路し、その後Aが閉路する」という順序になる。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：1

考え方

三相3線式で、電線1条当たり抵抗$R = 3 \, \Omega$、リアクタンス$X = 5 \, \Omega$、使用電力$P = 8000 \text{ kW}$、力率$\cos\theta = 0.8$（遅れ、$\sin\theta = 0.6$）、受電電圧$V_r = 20 \text{ kV}$である。

まず線電流を求める。 $I = \frac{P}{\sqrt{3} \, V_r \cos\theta} = \frac{8000 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 20000 \times 0.8} \approx 288.7 \text{ A}$

三相の電圧降下（線間）は近似式で $v = \sqrt{3} \, I (R\cos\theta + X\sin\theta)$ を用いる。 $v = \sqrt{3} \times 288.7 \times (3 \times 0.8 + 5 \times 0.6) = \sqrt{3} \times 288.7 \times 5.4 \approx 2700 \text{ V} = 2.7 \text{ kV}$

よって変電所引出口の電圧は $V_s = V_r + v = 20 + 2.7 = 22.7 \text{ kV}$

最も近い値は22.7kVである。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

電力$P = 8000 \text{ kW}$、受電電圧$V_r = 20 \text{ kV}$は改善前後で同一とし、力率を$0.8$から$0.95$へ改善したときの電圧降下の比率を求める。

電圧降下は$v = \sqrt{3} I (R\cos\theta + X\sin\theta)$で、$I = \frac{P}{\sqrt{3} V_r \cos\theta}$を代入すると $v = \frac{P}{V_r}(R + X\tan\theta)$ となり、$P$と$V_r$が一定なので、比率は$(R + X\tan\theta)$の比で決まる。

改善前は$\cos\theta_1 = 0.8$、$\tan\theta_1 = \frac{0.6}{0.8} = 0.75$なので $R + X\tan\theta_1 = 3 + 5 \times 0.75 = 6.75$

改善後は$\cos\theta_2 = 0.95$、$\sin\theta_2 = \sqrt{1 - 0.95^2} \approx 0.312$、$\tan\theta_2 = \frac{0.312}{0.95} \approx 0.329$なので $R + X\tan\theta_2 = 3 + 5 \times 0.329 \approx 4.64$

比率は $\frac{4.64}{6.75} \approx 0.688 = 68.8 \%$

最も近い値は68.8%である。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：2

考え方

直列リアクトルSRのリアクタンス$X_L$を三相コンデンサSCのリアクタンス$X_C$の6%とする。すなわち$X_L = 0.06 X_C$である。線間電圧$V = 6600 \text{ V}$がSRとSCの直列回路に加わる。

この直列回路（容量性）の合成リアクタンスは $X_C - X_L = X_C - 0.06 X_C = 0.94 X_C$ である。回路に流れる電流を$I$とすると、SC端子電圧$V_C$と回路電圧$V$の比は、リアクタンスの比になる。

$\frac{V_C}{V} = \frac{X_C}{X_C - X_L} = \frac{X_C}{0.94 X_C} = \frac{1}{0.94}$

よって $V_C = \frac{6600}{0.94} \approx 7021 \text{ V}$

直列リアクトルにより、SCの端子電圧は電源電圧より高くなる。最も近い値は7021Vである。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5

考え方

負荷は$P = 300 \text{ kW}$、力率を遅れ$0.6$から遅れ$0.8$へ改善する。まず系統に対して必要な無効電力補償量（設備端での有効な進み無効電力）を求める。

改善前の遅れ無効電力は$\tan\theta_1 = \frac{0.8}{0.6} = 1.333$より $Q_1 = P\tan\theta_1 = 300 \times 1.333 = 400 \text{ kvar}$ 改善後は$\tan\theta_2 = \frac{0.6}{0.8} = 0.75$より $Q_2 = P\tan\theta_2 = 300 \times 0.75 = 225 \text{ kvar}$ 必要な補償量は $Q_c = Q_1 - Q_2 = 400 - 225 = 175 \text{ kvar}$

この$Q_c$は設備（SRとSCの直列）が系統に供給する無効電力である。一方、SC自体の容量は、SCの端子電圧が高くなる分だけ大きくなる。設備端の電圧$V$に対しSC端子電圧は$\frac{V}{0.94}$なので、 $Q_{SC} = Q_c \times \frac{X_C}{X_C - X_L} = 175 \times \frac{1}{0.94} \approx 186 \text{ kvar}$

最も近い値は186kvarである。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：3

考え方

B種接地工事の接地抵抗値の上限は、原則として$\frac{150}{I_g}$（$I_g$は高圧側の1線地絡電流）だが、混触時に低圧電路の対地電圧が150Vを超えた場合に一定時間内で自動遮断する装置があると緩和される。遮断時間が1秒以内であれば分子は600、2秒以内であれば300を用いる。

本問では0.8秒で自動遮断する装置があるため、1秒以内に該当し、許容される最高限度は $\frac{600}{I_g} = \frac{600}{5} = 120 \, \Omega$ となる。

この最高限度の$\frac{1}{3}$に維持されているので、実際のB種接地抵抗値は $\frac{120}{3} = 40 \, \Omega$

最も近い値は40Ωである。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：4

考え方

空調機に地絡事故が発生すると、低圧電路の電圧$100 \text{ V}$を、B種接地抵抗$R_B$とD種接地抵抗$R_D$の直列回路が受ける。(a)より$R_B = 40 \, \Omega$である。金属製外箱に触れた人体（抵抗$6000 \, \Omega$）は$R_D$と並列になる。

人体抵抗$6000 \, \Omega$は$R_D$に比べ十分大きいので、地絡電流は $I \approx \frac{100}{R_B + R_D}$ と近似でき、外箱の対地電圧（$R_D$両端の電圧）は $V = I \times R_D = \frac{100 R_D}{R_B + R_D}$ となる。人体に流れる電流は $I_{人} = \frac{V}{6000} = \frac{100 R_D}{6000 (R_B + R_D)}$

これを$10 \text{ mA} = 0.01 \text{ A}$以下にしたい。 $\frac{100 R_D}{6000 (40 + R_D)} \leq 0.01$ $100 R_D \leq 60 (40 + R_D)$ $100 R_D \leq 2400 + 60 R_D$ $40 R_D \leq 2400$ $R_D \leq 60 \, \Omega$

したがってD種接地抵抗値の上限は60Ωである。 出典: 一般財団法人 電気技術者試験センター

答え：5