B問題 計算テンプレート集¶
法規B問題（問10〜13）の計算パターンをステップバイステップでテンプレート化。 手順に沿って数値を代入するだけで解ける「再現性のある解法」を目指す。
1. 需要率・不等率・負荷率¶
なぜ出る？¶
変圧器容量や配電設備の経済的な設計に直結。過大設備＝ムダ、過小設備＝過負荷事故。
解法テンプレート¶
【Step 1】問題文から3つの値を特定
├─ 設備容量 [kW]
├─ 最大需要電力 [kW]
└─ 平均需要電力 [kW]（または電力量と時間から算出）
【Step 2】公式を選択
├─ 需要率 = 最大需要電力 ÷ 設備容量
├─ 負荷率 = 平均需要電力 ÷ 最大需要電力
└─ 不等率 = 各負荷の最大需要電力の合計 ÷ 合成最大需要電力
【Step 3】複数負荷がある場合の合成最大需要電力
合成最大 = 各最大の合計 ÷ 不等率
※ 不等率が与えられている場合はこの式で合成最大を求める
【Step 4】変圧器容量の決定
変圧器容量 ≧ 合成最大需要電力 ÷ 力率
最頻出ミス
需要率と負荷率の分母を逆にする。覚え方：需要率の「需」＝「設備をどれだけ需要してるか」→ 分母は設備容量。
2. 力率改善（コンデンサ容量）¶
なぜ出る？¶
力率が低い→電力損失I²R増大→電力会社の料金割増。コンデンサ設置は実務の基本。
解法テンプレート¶
【Step 1】問題文から抽出
├─ 有効電力 P [kW]
├─ 改善前の力率 cos θ1
└─ 改善後の力率 cos θ2
【Step 2】tanを求める
├─ tan θ1 = sin θ1 ÷ cos θ1（cos→sinは √(1-cos²θ) で変換）
└─ tan θ2 = sin θ2 ÷ cos θ2
【Step 3】コンデンサ容量を計算
Qc = P × (tan θ1 − tan θ2) [kvar]
【Step 4】単位と方向を確認
├─ Qc > 0 であること（改善前tan > 改善後tan は必ず成立）
└─ 三相回路なら P は三相有効電力 [kW]
速解テクニック
cos 0.6 → tan 1.333、cos 0.8 → tan 0.75、cos 0.85 → tan 0.620、cos 0.9 → tan 0.484、cos 0.95 → tan 0.329、cos 1.0 → tan 0。頻出値は暗記しておくと計算時間を大幅短縮。
3. 全日効率（変圧器）¶
なぜ出る？¶
変圧器は24時間通電。最大効率時だけでなく1日トータルの効率で経済性を評価する。
解法テンプレート¶
【Step 1】問題文から抽出
├─ 定格容量 [kVA]
├─ 鉄損 Pi [kW]（無負荷損 = 常に一定）
├─ 銅損 Pc [kW]（全負荷時の値）
└─ 負荷スケジュール: 各時間帯の負荷率 α と時間 t [h]
【Step 2】1日の出力電力量を計算
Wout = Σ (α × 定格容量 × 力率 × t) [kWh]
【Step 3】1日の損失電力量を計算
Wloss = 24 × Pi + Σ (α² × Pc × t) [kWh]
~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~
鉄損は24h固定 銅損はα²に比例
【Step 4】全日効率を計算
η = Wout ÷ (Wout + Wloss) × 100 [%]
最頻出ミス
鉄損を負荷に比例させてしまう。鉄損＝磁束による損失＝電圧が一定なら常に一定。銅損だけがα²比例。
4. 絶縁耐力試験電圧¶
なぜ出る？¶
新設・改修後の設備が絶縁性能を満たすか確認する法定試験。電圧値の計算が頻出。
解法テンプレート¶
【Step 1】最大使用電圧 Vm を求める
├─ 公称電圧 6,600V の場合: Vm = 6,600 × 1.15 ÷ 1.1 = 6,900V
└─ 公称電圧 × (1.15/1.1) が基本（7,000V以下の場合）
【Step 2】試験電圧を算出
├─ 交流耐圧試験: Vm × 1.5 [V]（10分間）
│ 例: 6,900 × 1.5 = 10,350V
└─ 直流耐圧試験: 交流試験電圧 × 2 [V]
例: 10,350 × 2 = 20,700V
※ ケーブルの場合は直流で試験（充電電流が大きいため）
【Step 3】試験時間
├─ 交流: 連続10分間
└─ 直流: 連続10分間
実務の背景
なぜ1.5倍？ 通常使用電圧＋雷サージや開閉サージの過電圧を想定し、十分な絶縁マージンを確保するため。
5. %Z（パーセントインピーダンス）と短絡電流¶
なぜ出る？¶
遮断器の遮断容量選定や保護協調の基礎。工場の受変電設備設計の実務そのもの。
解法テンプレート¶
【Step 1】問題文から抽出
├─ 変圧器の %Z [%]
├─ 定格容量 Pn [kVA]
└─ 定格二次電圧 V2 [V]
【Step 2】定格二次電流を計算
In = Pn ÷ (√3 × V2) [A]（三相の場合）
【Step 3】短絡電流を計算
Is = In ÷ (%Z ÷ 100) = In × (100 ÷ %Z) [A]
【Step 4】短絡容量を計算（求められた場合）
Ps = √3 × V2 × Is [VA] = Pn × (100 ÷ %Z) [VA]
【基準容量換算が必要な場合】
%Z' = %Z × (P基準 ÷ Pn)
※ 複数変圧器の並列や系統全体の計算では基準容量を統一する
最頻出ミス
基準容量を揃え忘れる。%Zは「定格容量ベース」で与えられる。異なる容量の変圧器を並列計算する際は、共通の基準容量に換算してから合成する。
6. 過電流継電器（OCR）の動作時間¶
なぜ出る？¶
保護協調＝事故時に適切な遮断器だけが動作する設計。電力会社との協調も含めた実務的内容。
解法テンプレート¶
【Step 1】問題文から抽出
├─ CT比（例: 30/5）
├─ タップ値 [A]
├─ 事故電流 If [A]（一次側）
└─ 限時特性曲線（レバー値・動作時間の関係）
【Step 2】CTの二次側電流を計算
I2 = If ÷ CT比 [A]
例: If=900A, CT比=30/5 → I2 = 900 × (5/30) = 150A
【Step 3】タップ倍数を計算
倍数 = I2 ÷ タップ値
例: I2=150A, タップ=5A → 倍数 = 30倍
【Step 4】限時特性曲線から動作時間を読み取る
├─ 倍数とレバー値の交点を読む
└─ 上位・下位の協調（時間差0.3秒以上）を確認
横断チェックリスト¶
解答後に確認する共通ミス防止リスト:
- [ ] 単位は統一したか？（kW/MW、V/kV の混在に注意）
- [ ] 三相と単相を間違えていないか？（√3 の有無）
- [ ] 分母・分子が逆になっていないか？（需要率/負荷率/不等率）
- [ ] 「以上」「以下」「超える」「未満」を正確に区別したか？
- [ ] 答えの桁数・オーダーが常識的か？（短絡電流が数Aや数百万Aはおかしい）
関連ページ¶
最終更新: 2026-04-04 | v1.0（初版）