📊 電気施設管理¶
出題頻度: 44回/11年 ★★★★★（毎年 問10〜13で出題）
根拠条文: 主に計算問題。法令条文より実務知識・計算力が問われる
🧠 正答者 vs 誤答者の視点差¶
まず「正答者はどう考えているか」のゴールを見てから詳細に入ると効率が良い。
| 観点 |  誤答者 |
 正答者 |
|---|---|---|
| 需要率・不等率・負荷率の定義 | 3つの公式を丸暗記して混同する | 需要率=最大需要/設備容量、負荷率=平均/最大、不等率=各最大の合計/合成最大と分母で整理 |
| 全日効率 | 鉄損も負荷比例にしてしまう | 「鉄損=定数（24h一定）、銅損=α²比例」を原理から理解 |
| 力率改善 | tan と cos を混同、符号ミス | 電力ベクトル図をイメージして Qc = P(tan θ1 - tan θ2) を立式 |
| %Z | 基準容量の違いを見落とす | 「基準容量を揃える」ことを意識して短絡電流を計算 |
法的根拠ピラミッド¶
🟥 電気事業法 ← 電気施設の安全管理義務
🟨 電気設備技術基準（省令）← 技術的要件（力率・高調波等）
🟩 電技解釈 ← 具体的な数値基準
🟦 JIS / JEC / JEAC ← 計算方法・試験方法の規格
🟦 内線規程 ← 需要設備の設計指針
📐 WHYから理解する（巡視・点検の法的根拠）¶
| 層 | 法令 | 問いかけ | 答え |
|---|---|---|---|
| 🔴 法律 | 電気事業法 第39条・第42条 | なぜ規制するのか | 設備の経年劣化を早期発見し、技術基準への継続的適合を維持するため |
| 🟠 政令 | 電気事業法施行令 | 規制の範囲は？ | 事業用電気工作物の設置者が対象 |
| 🟡 省令 | 電気事業法施行規則 第94条・第96条 | 何を守るか | 保安規程に点検頻度を定める義務 / 一般用は4年に1回の定期調査 |
| 🟢 告示 | 内規・保安管理業務外部委託省令 | どうやって守るか | 月次点検1回以上・年次点検1回以上（外部委託時は月次を隔月に緩和可） |
| 🔵 規格 | JIS C 4620（キュービクル）/ JIS C 1302（絶縁抵抗計） | 実務では？ | 月次：外観・油面・動作確認 / 年次：停電して絶縁抵抗・接地抵抗測定 |
🧠 線の記憶ポイント: 法39条「常時適合させよ」が点検義務の根拠。月次1回・年次1回が基本。外部委託なら月次→隔月に緩和。一般用の定期調査は4年に1回（主体は電力会社）。
🧠 概念・趣旨¶
法規科目の後半（問10〜13）は計算問題が中心。条文の暗記ではなく、電力系統・需要設備の管理に必要な実務計算力が試される。
- 需要率・不等率・負荷率: 設備容量と実際の使用電力の関係を表す3指標
- 全日効率: 変圧器の1日を通じた総合効率（鉄損は常時、銅損は負荷に比例）
- 力率改善: コンデンサ設置による力率改善と電力損失低減
- %Z・短絡電流: 電力系統の故障計算の基本
- 保護協調: 過電流継電器・地絡継電器の整定
⚡ 5秒で思い出す¶
- 需要率 = 最大需要 ÷ 設備容量（「設備のうちどれだけ使う？」）
- 負荷率 = 平均 ÷ 最大（「ピークに対してどれだけ均等？」）
- 不等率 = 各最大の合計 ÷ 合成最大（必ず1以上。大きいほど有利）
- 全日効率: 鉄損は24h一定、銅損はα²比例
- 力率改善: Qc = P(tan θ1 - tan θ2)
セルフチェック①: 全日効率の計算で鉄損と銅損はどう扱うか？
鉄損（無負荷損）は負荷に関係なく24時間一定。銅損（負荷損）は負荷率αの2乗に比例（α²×Pc）。この区別を間違えると全日効率の計算が根本的に狂う。
セルフチェック②: 不等率が1.5のとき、各需要家の最大電力の合計600kWに対して合成最大電力はいくらか？
合成最大電力 = 600kW ÷ 1.5 = 400kW。不等率=各最大の合計÷合成最大なので、合成最大=合計÷不等率。不等率が大きいほど合成最大が小さくなり、設備容量を絞れる。
🔍 技術翻訳表¶
| 法令・技術用語 | 現場の言葉 | 意味 |
|---|---|---|
| 需要率 | 同時使用率 | 設備容量に対する最大需要電力の比率 |
| 不等率 | ピークのずれ | 各負荷の最大需要電力の合計 ÷ 合成最大需要電力 |
| 負荷率 | 平均的な使い方 | 平均需要電力 ÷ 最大需要電力 |
| 全日効率 | 1日トータルの効率 | 変圧器の1日の出力電力量 ÷ 入力電力量 |
| %インピーダンス (%Z) | パーセントZ | 定格電流を流した時のインピーダンス降下の定格電圧に対する割合 |
| 力率 | cos θ | 有効電力 ÷ 皮相電力 |
| 保護協調 | リレーの協調 | 事故時に適切な遮断器だけが動作するよう整定すること |
📊 比較表¶
需要率・不等率・負荷率の比較¶
| 指標 | 定義式 | 値の範囲 | 意味 |
|---|---|---|---|
| 需要率 | 最大需要電力 ÷ 設備容量 | 0〜1（通常1以下） | 設備をどれだけ使い切っているか |
| 不等率 | 各最大需要電力の合計 ÷ 合成最大需要電力 | 1以上 | ピークがどれだけずれているか（大きいほど有利） |
| 負荷率 | 平均需要電力 ÷ 最大需要電力 | 0〜1 | 負荷の平坦さ（1に近いほど効率的） |
🧠 覚え方: 需要率=「どれだけ使う？」、不等率=「ピークずれてる？」、負荷率=「均等に使ってる？」
変圧器の損失¶
| 損失の種類 | 負荷依存 | 原因 | 計算 |
|---|---|---|---|
| 鉄損（無負荷損）Pi | 負荷に無関係（一定） | ヒステリシス損・渦電流損 | 常に Pi |
| 銅損（負荷損）Pc | 負荷の2乗に比例 | 巻線の抵抗損 | α² × Pc（α=負荷率） |
全日効率の計算¶
全日効率 = 1日の出力電力量 ÷ 1日の入力電力量
= Σ(各時間帯の出力) ÷ {Σ(各時間帯の出力) + 24×Pi + Σ(α²×Pc×時間)}
🕳️ 頻出論点と落とし穴¶
危険度ランク: 🔴致命（連鎖失点リスク）/ 🟡要注意（単発失点）/ 🟢安心（加点要素）
| # | 危険度 | 落とし穴 | 正しい理解 |
|---|---|---|---|
| 1 | 🔴 | 需要率と負荷率を逆に定義する | 需要率=最大需要/設備容量、負荷率=平均/最大。分母が違う |
| 2 | 🔴 | 不等率の分子と分母を逆にする | 不等率 = 各最大の合計 ÷ 合成最大（合計 ≧ 合成なので必ず1以上） |
| 3 | 🔴 | 全日効率で鉄損を負荷比例にしてしまう | 鉄損は24時間一定。銅損だけが負荷の2乗に比例 |
| 4 | 🟡 | 力率改善のコンデンサ容量の符号を間違える | Qc = P(tan θ1 - tan θ2)。改善前のtanから改善後のtanを引く |
| 5 | 🟡 | %Zから短絡電流を求める際に基準容量を忘れる | Is = In ÷ (%Z/100)。%Zは基準容量での値を使う |
| 6 | 🟡 | 高調波の次数と周波数の関係を間違える | n次高調波の周波数 = n × 基本周波数（50/60Hz） |
| 7 | 🟢 | 保護協調で上位と下位のCT比・タップ値を取り違える | 事故点に近い（下位）遮断器が先に動作するよう整定 |
📝 出題実績¶
| 年度 | 問番号 | 出題テーマ | 形式 |
|---|---|---|---|
| R05上 | 問11 | 需要率・総合負荷率の計算（2工場合計）✅ | 計算 |
| R05下 | 問12 | 力率改善のコンデンサ容量（0.6→0.8改善）✅ | 計算 |
| R04上 | 問10 | OCR/VCB連動動作試験（整定タップ300%入力時の動作時間）✅ | 計算 |
| R04上 | 問11 | 低圧電線の漏えい電流・絶縁抵抗（単相変圧器50kVA二次側）✅ | 計算 |
| R03 | 問12 | 高圧ケーブルの絶縁耐力試験（電技解釈15条）✅ | 論説+計算 |
| R03 | 問13 | 需要電力量と変電所から見た総合負荷率 ✅ | 計算 |
📌 上記は代表例。毎年問10〜13の4問が施設管理の計算問題（11年間で44回程度）
🔗 混同注意¶
Level 2: 物理的背景 🔬
- なぜ銅損は負荷の2乗に比例？: P = I²R。電流が2倍になれば損失は4倍。負荷率αに対してα²Pcとなる
- なぜ力率改善が必要？: 力率が低い = 無効電力が大きい = 送電線に余分な電流が流れる = 電力損失（I²R）が増大。電力会社から力率割引/割増の料金制度もある
- %Zの物理的意味: 変圧器の二次側を短絡し、一次側に定格電流を流すのに必要な電圧が定格電圧の何%かを表す。%Zが大きい = 短絡電流が小さい（保護には有利）が電圧変動が大きい
Level 3: 設計パラメータ 📐
- 高調波抑制対策ガイドライン: 高圧受電（6.6kV）の場合、契約電力1kWあたりの高調波流出電流の上限値 ✅（5次=3.5mA/kW、7次=2.5mA/kW）
- 過電流継電器（OCR）の整定: 限時要素タップ値 = 回路の最大負荷電流 × 1.5倍程度 ÷ CT比 ✅（負荷変動での誤動作防止が根拠。業界標準120〜150%の上限値）
- 地絡継電器（GR/DGR）の整定: 一般的に0.2A整定、0.2秒 ✅（電力会社配電用変電所DGRとの感度協調が根拠。高感度すぎると誤動作のため0.2A）
- コンデンサ設置時の突入電流・高調波拡大に注意（直列リアクトル6%挿入が標準）✅（5次高調波に対して誘導性にするため4%以上必要→余裕を見て6%が標準。第3次成分多い場合は13%）
最終確認: 2026-03-30 | ステータス: v1.0 完全版 | バージョニング基準
🕳️ 試験での出題パターン¶
よくある聞かれ方¶
- 「需要率・負荷率・不等率の計算」（数値を与えて計算させる）
- 「工事計画の届出が必要な設備はどれか」（種類・規模による区分）
- 「使用前自主検査が必要な電気工作物はどれか」
- 「電力系統の運用・管理に関する記述の正誤判定」
典型ひっかけ¶
- ❌ 「需要率＝平均需要電力÷最大需要電力」→ ⭕ 最大需要電力÷設備容量
- ❌ 「負荷率が高いほど設備の利用効率が悪い」→ ⭕ 負荷率が高いほど効率的
- ❌ 「工事計画の届出と認可は同じ手続き」→ ⭕ 規模によって届出/認可が異なる
- ❌ 「不等率は常に1以下」→ ⭕ 不等率は常に1以上
🧠 なぜこの数値・規制があるのか（物理的・制度的直感）¶
- 需要率・負荷率・不等率は設備をムダなく使うための管理指標。変電所や電線の容量設計に直結する
- 需要率＜1 は「全設備が同時に最大で動くことはない」という現実から。これを使って設備容量を小さくできる
- 不等率＞1 は「ピークが時間的にずれる」から。合算の最大値＜個別最大値の合計 になる
✏️ このページを読んだら解く過去問¶
- R07 B問題1 — 需要率・負荷率・不等率の計算
- R05 問3 — 工事計画の届出・認可の区分
- H30 問4 — 電力系統の管理