問１．（３）
「小規模事業用電気工作物」に該当し、使用開始前の届出が必要なのは、主に次の設備です。
・太陽電池発電設備：10kW以上50kW未満
・風力発電設備：20kW未満
したがって、
(1) 太陽電池 5kW → 10kW未満なので該当しない。
(2) 水力発電設備 15kW → 小規模事業用電気工作物の対象ではない。
(3) 風力発電設備 5kW → 20kW未満なので小規模事業用電気工作物に該当する。
(4) 内燃力発電設備 5kW → 該当しない。
(5) 燃料電池発電設備 8kW → 該当しない。
以上より、（３）が答えです。
問２．（３）
電気関係報告規則の第三条の事故報告に関する問題です。
（ア）第三条第一項 表第四号ヌ
「電圧一万ボルト以上の需要設備（自家用電気工作物を設置する者に限る。）」
とあるため、（ア）は10000Vです。
（イ）第三条第一項 表第十二号
「一般送配電事業者の一般送配電事業の用に供する電気工作物、配電事業者の配電事業の用に供する電気工作物又は特定送配電事業者の特定送配電事業の用に供する電気工作物と電気的に接続されている電圧三千ボルト以上の自家用電気工作物の破損又は自家用電気工作物の誤操作若しくは自家用電気工作物を操作しないことにより一般送配電事業者、配電事業者又は特定送配電事業者に供給支障を発生させた事故」
とあるため、（イ）は3000Vです。
（ウ）第三条第二項
前項の規定による報告は、事故の発生を知つた時から二十四時間以内可能な限り速やかに事故の発生の日時及び場所、事故が発生した電気工作物並びに事故の概要について、電話等の方法により行うとともに、事故の発生を知つた日から起算して三十日以内に様式第十三の報告書を提出して行わなければならない。ただし、前項の表第四号ハに掲げるもの又は同表第八号から第十三号までに掲げるもののうち当該事故の原因が自然現象であるものについては、同様式の報告書の提出を要しない。
とあるため、（ウ）は自然現象です。
以上より、（３）が答えです。
問３．（２）
電気設備に関する技術基準を定める省令 第15条の2第1項（サイバーセキュリティの確保）に関する問題です。
事業用電気工作物（（ア）小規模事業用電気工作物を除く。）の運転を管理する（イ）電子計算機は、当該電気工作物が人体に危害を及ぼし、又は物件に損傷を与えるおそれ及び（ウ）一般送配電事業又は配電事業に係る電気の供給に著しい支障を及ぼすおそれがないよう、サイバーセキュリティ（サイバーセキュリティ基本法（平成二十六年法律第百四号）第二条に規定するサイバーセキュリティをいう。）を確保しなければならない。
以上より、（２）が答えです。
問４．（３）
「電気設備技術基準の解釈」第16条（高圧又は特別高圧の機械器具等の絶縁耐力）の16-1表から、
「最大使用電圧が7,000Vを超え、60,000V以下のもの」であって、
「最大使用電圧が15,000V以下のものであって、中性点接地式電路（中性線を有するものであって、その中性線に多重接地するものに限る。）に接続するもの」以外のものに該当するので、
試験電圧は、「最大使用電圧の1.25倍の電圧（10,500V未満となる場合は、10,500V）」となります。
したがって、最大使用電圧が23kVなので、
試験電圧は、\(V=23・1.25=28.75kV\)
試験方法は、試験される巻線と他の巻線、鉄心及び外箱との間に試験電圧を連続して10分間加える。
とあります。
したがって、（３）が答えです。
問５．（４）
発電用風力設備に関する技術基準を定める省令 第四条の問題です。
第四条 風車は、次の各号により施設しなければならない。
一 負荷を遮断したときの最大速度に対し、（ア）構造上安全であること。
二 風圧に対して（ア）構造上安全であること。
三 運転中に風車に損傷を与えるような（イ）振動がないように施設すること。
四 通常想定される最大風速においても取扱者の意図に反して風車が起動することのないように施設すること。
五 運転中に他の工作物、植物等に（ウ）接触しないように施設すること。
以上より、（４）が答えです。
問６．（２）
電気設備技術基準の解釈 第120条（地中電線路の施設）に関する問題です。
第120条第３項
一 暗きょは、車両その他の重量物の圧力に耐えるものであること。
二 次のいずれかにより、防火措置を施すこと。
イ 次のいずれかにより、地中電線に（ア）耐燃措置を施すこと。
ロ 暗きょ内に（イ）自動消火設備を施設すること。
第120条第４項
一 地中電線の埋設深さは、車両その他の重量物の圧力を受けるおそれがある場所においては（ウ）1.2m以上、その他の場所においては（エ）0.6m以上であること。ただし、使用するケーブルの種類、施設条件等を考慮し、これに加わる圧力に耐えるよう施設する場合はこの限りでない。
以上より、（２）が答えです。
問７．（４）
電気設備技術基準の解釈 第221条（直流流出防止変圧器の施設）に関する問題です。
【直流流出防止変圧器の施設】（省令第16条）第221条
逆変換装置を用いて分散型電源を電力系統に連系する場合は、逆変換装置から直流が電力系統へ流出することを防止するために、受電点と逆変換装置との間に変圧器（単巻変圧器を除く。）を施設すること。ただし、次の各号に適合する場合は、この限りでない。
一 逆変換装置の交流出力側で直流を検出し、かつ、直流検出時に交流出力を（ア）停止する機能を有すること。
二 次のいずれかに適合すること。
イ 逆変換装置の直流側電路が（イ）非接地であること。
ロ 逆変換装置に（ウ）高周波変圧器を用いていること。
【限流リアクトル等の施設】（省令第4条、第20条） 第222条
分散型電源の連系により、一般送配電事業者又は配電事業者が運用する電力系統の短絡容量が、当該分散型電源設置者以外の者が設置する遮断器の遮断容量又は電線の瞬時許容電流等を上回るおそれがあるときは、分散型電源設置者において、限流リアクトルその他の短絡電流を制限する装置を施設すること。
ただし、（エ）低圧の電力系統に逆変換装置を用いて分散型電源を連系する場合は、この限りでない。
以上より、（４）が答えです。
問８．（２）
電気設備に関する技術基準を定める省令 第六十二条に関する問題です。
（配線による他の配線等又は工作物への危険の防止）
第六十二条 配線は、他の配線、弱電流電線【直流流出防止変圧器の施設】（省令第16条） 第221条 逆変換装置を用いて分散型電源を電力系統に連系する場合は、逆変換装置から直流が電力系統へ流出することを防止するために、受電点と逆変換装置との間に変圧器（単巻変圧器を除く。）を施設すること。ただし、次の各号に適合する場合は、この限りでない。 一 逆変換装置の交流出力側で直流を検出し、かつ、直流検出時に交流出力を停止する機能を有すること。 二 次のいずれかに適合すること。 イ 逆変換装置の直流側電路が非接地であること。 ロ 逆変換装置に高周波変圧器を用いていること。 2 前項の規定により設置する変圧器は、直流流出防止専用であることを要しない。等と接近し、又は交さする場合は、（ア）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。
２ 配線は、水道管、ガス管又はこれらに類するものと接近し、又は交さする場合は、（イ）放電によりこれらの工作物を損傷するおそれがなく、かつ、（ウ）漏電又は（イ）放電によりこれらの工作物を介して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。
以上より、（２）が答えです。
問９．（２）
電気設備技術基準の解釈 第156条（低圧屋内配線の施設場所による工事の種類）に関する問題です。
第156条
低圧屋内配線は、次の各号に掲げるものを除き、156-1表に規定する工事のいずれかにより施設すること。
一 第172条第1項の規定により施設するもの
二 第175条から第178条までに規定する場所に施設するもの
とあり、156-1表が、問題文にある表です。
表によると、
（ア）金属線ぴ工事
（イ）金属ダクト工事
（ウ）バスダクト工事
となるので、（２）が答えです。
問１０．（２）
定期点検
・内容
日常巡視では確認しにくい重要な箇所を、点検・測定・試験を行うものです。
定期点検の中の区分としては、
・月次点検: 運転中に外観点検、電圧・電流測定、漏洩電流測定などを実施。
・年次点検: 停電して絶縁抵抗測定、接地抵抗測定、保護継電器の動作試験などを実施。
が、あります。
・目的
日常では把握しにくい劣化や不具合を定期的に確認し、技術基準適合を維持する。
頻度の目安: 月次：原則毎月1回以上（条件により隔月や3か月ごとも可）。
年次：原則年1回以上（信頼性の高い設備では無停電で対応可能な場合あり）。
・頻度
月次点検：１ヶ月に１回以上
年次点検：１年に１回以上
です。問題文中の１週間から１ヶ月は短く、日常巡視に近い内容になりますので誤りです。
したがって、（２）が誤りです。
問１１．A（４）/ B（２）
(a)問題
与えられた式
省エネ基準達成率\(= \frac{基準エネルギー消費効率}{W_i+W_{c40}}×100\) より、
\(140=\frac{1080}{W_i+W_{c40}}×100\)
更新後の無負荷損\(W_i\)は、\(W_i=150[W]\)
なので、
\(W_i+W_{c40}=\frac{1080×100}{140}=771.4\)
⇔ \(W_{c40}=771.4-W_i=771.4-150=621.4[W]\)
ここで負荷損は電流の二乗に比例するため、
\(W_{c40}=W_{c100}・0.4^2\)
⇔ \(621.4=W_{c100}・0.16 \)
⇔ \(W_{c100}=\frac{621.4}{0.16}≒3880[W]\)
以上より、(a)問題は（４）が答えです。
(b)問題
負荷は P=300kW、力率cosθ=0.8なので、この時の皮相電力は、
\(S=\frac{P}{cosθ}=\frac{300}{0.8}=375[kVA]\)
変圧器の定格容量が500kVAなので、負荷率\(α\)は、
\(α=\frac{375}{500}=0.75\)
更新前の全損失の算出
負荷損(定格電流通電時)は、問題文から\(W_c=6700[W]\)なので、更新前の負荷損\(W_{c1}[W]\)は、
\(W_{c1}=α^2W_c=0.75^2・6700=3768.75[W]\)
無負荷損は、問題文から\(W_i=500[W]\)です。
以上より、更新前の全損失\(W_1\)は、
\(W_1=W_i+W_{c1}=500+3768.75=4268.75[W]\)
更新後の全損失の算出
負荷損(定格電流通電時)は、(a)問題の解答から、3880[W]です。そのため、更新前の負荷損\(W_{c2}[W]\)は、次の様に求められます
\(W_{c2}=α^2W_c=0.75^2・3880=2182.5[W]\)
無負荷損は、問題文から\(W_{i2}=150[W]\)です。
以上より、更新前の全損失\(W_2\)は、
\(W_2=W_{i2}+W_{c2}=150+2182.5=2332.5[W]\)
以上より、求める比率\(\frac{W_2}{W_1}\)は、
\(\frac{W_2}{W_1}=\frac{2332.5}{4268.75}=0.5464≒0.55=55[%]\)
以上より、(b)問題は（２）が答えです。
問１２．A（５）/ B（１）
(a)問題
(1)各相の対地電位を確認する
絶縁抵抗が劣化している相をa相とし、その他の相をb相、c相として解きます。
各相の対地電位は、
\(\dot{V}_a=\dot{V}_n+\dot{E}\)
\(\dot{V}_b=\dot{V}_n+\dot{E}a^2\)
\(\dot{V}_c=\dot{V}_n+\dot{E}a\)
\(a\)は、ベクトルオペレーターで、\(a=e^{j120°}=-\frac{1}{2}+j\frac{\sqrt{3}}{2}\)です。
(2)各相から大地へ流れ出す電流の総和の式を立てる
各相から大地へ流れ出す電流の総和は、B種接地線を中性点から大地に向かって流れる電流\(\dot{I}_B\)と大きさが等しく向きが逆になります。
\(\dot{I}_G\)を、抵抗\(R_G\)に流れる電流
\(\dot{I}_{ca}\)・\(\dot{I}_{cb}\)・\(\dot{I}_{cc}\)を、各相の対地静電容量に流れる電流
とすると、\(\dot{I}_B\)は、次式で表せます。
\(\dot{I}_B=\dot{I}_G+\dot{I}_{ca}+\dot{I}_{cb}+\dot{I}_{cc}\) …①
(3)\(\dot{I}_G\)について解析する
問題文中の図から、中性点に対する相電圧が\(\dot{E}[V]\)なので、中性点の電位を\(\dot{V}_n[V]\)とすると、このとき、その相の導体の大地に対する電位（対地電圧）は、
\(\dot{V}_a=\dot{V}_n+\dot{E}\)
です。\(R_G\)を流れる電流\(\dot{I}_G[A]\)は、オームの法則から、
\(\dot{I}_G=\frac{\dot{V}_a}{R_G}=\frac{\dot{V}_n+\dot{E}}{R_G}\) …②
となります。
(4)\(\dot{I}_{ca}\)・\(\dot{I}_{cb}\)・\(\dot{I}_{cc}\)について解析する
各対地静電容量の持つ容量性リアクタンス\(X_c\)は、\(X_c=\frac{1}{jωC}\)です。
a相の対地電圧は、\(\dot{V}_a=\dot{V}_n+\dot{E}\)なので、
\(\dot{I}_{ca}=\frac{\dot{V}_a}{X_c}=jωC(\dot{V}_n+\dot{E})\) …③
b相の対地電圧は、\(\dot{V}_b=\dot{V}_n+\dot{E}a^2\)なので、
\(\dot{I}_{cb}=\frac{\dot{V}_b}{X_c}=jωC(\dot{V}_n+\dot{E}a^2)\) …④
b相の対地電圧は、\(\dot{V}_c=\dot{V}_n+\dot{E}a\)なので、
\(\dot{I}_{cc}=\frac{\dot{V}_c}{X_c}=jωC(\dot{V}_n+\dot{E}a)\) …⑤
(5) (3)・(4)で求めた式を(2)に代入して整理する
①式に、②・③・④・⑤を代入すると、
\(\begin{eqnarray}
\dot{I}_B&=&\dot{I}_G+\dot{I}_{ca}+\dot{I}_{cb}+\dot{I}_{cc} \\ \\
&=&\frac{\dot{V}_n+\dot{E}}{R_G}+jωC(\dot{V}_n+\dot{E})+jωC(\dot{V}_n+\dot{E}a^2)+jωC(\dot{V}_n+\dot{E}a)\\ \\
&=&\frac{\dot{V}_n+\dot{E}}{R_G}+3jωC\dot{V}_n+jωC(\dot{E}+\dot{E}a^2+\dot{E}a) \\ \\
&=&\frac{\dot{V}_n+\dot{E}}{R_G}+3jωC\dot{V}_n
\end{eqnarray}\)
整理すると、
\(\dot{I}_B=\frac{\dot{V}_n+\dot{E}}{R_G}+3jωC\dot{V}_n\) …⑥
※\(1+a+a^2=0\)のため、項が１つ消えます。
(6)中性点から大地に向かって流れる電流\(\dot{I}_B\)を求める
中性点から大地に向かって流れる電流\(\dot{I}_B\)は、オームの法則から、
\( \dot{I}_B=\frac{\dot{V}_n}{R_B}\) …⑦
(7)－⑦＝⑥式であることから、\(\dot{V}_n\)を求める
\(-\frac{\dot{V}_n}{R_B}=\frac{\dot{V}_n+\dot{E}}{R_G}+3jωC\dot{V}_n\)
⇔ \(\dot{V}_n(\frac{1}{R_B}+\frac{1}{R_G}+j3ωC)=-\frac{\dot{E}}{R_G}\)
⇔ \(\dot{V}_n・\frac{R_B+R_G+j3ωCR_BR_G}{R_BR_G}=-\frac{\dot{E}}{R_G}\)
⇔ \(\dot{V}_n=-\frac{\dot{E}R_B}{R_B+R_G+j3ωCR_BR_G}\) …⑧
(8)\(\dot{I}_B\)を求める
\(\dot{I}_B=\frac{\dot{V}_n}{R_B}\)なので、⑧式から、
\(\dot{I}_B=-\frac{\dot{E}}{R_B+R_G+j3ωCR_BR_G}\)
\(\dot{I}_B\)の大きさ\(|I_B|\)は、
\(\begin{eqnarray}
|I_B|&=&\frac{E}{\sqrt{(R_B+R_G)^2+(3ωCR_BR_G)^2}} \\ \\
&=&\frac{E}{\sqrt{(R_B+R_G)^2+36π^2C^2R^2_BR^2_G}} \\ \\
\end{eqnarray}\)
以上より、(a)問題は、(5)が答えです。
\(E=100[V]\)、\(f=50[Hz]\)、\(C=10^{-5}[F]\)、\(R_G=100[Ω]\)、\(R_B=15[Ω]\)を代入すると、
\(\begin{eqnarray}
I_B&=&\frac{E}{\sqrt{(R_B+R_G)^2+36π^2C^2R^2_BR^2_G}} \\ \\
&=&\frac{100}{\sqrt{(15+100)^2+36π^2・10^{-10}・15^2・100^2}} \\ \\
&≒&\frac{100}{\sqrt{(15+100)^2}}≒0.87[A]
\end{eqnarray}\)
以上より、(b)問題は、(1)が答えです。
問１３．A（１）/ B（２）
(a)問題
定格容量\(Q=50[kVar]\)、線間電圧\(V=6.6[kV]\)の三相コンデンサの定格線電流\(I_n[A]\)は、
\(I_n=\frac{Q}{\sqrt{3}V}=\frac{50}{\sqrt{3}・6.6}≒4.37[A]\)
図１の測定電流／定格電流の比を用いると、測定電流の概算値は、
・R相：\(1.50・4.37=6.56≒6.6[A]\)
・S相：\(1.15・4.37=5.03≒5.0[A]\)
・T相：\(1.15・4.37=5.03≒5.0[A]\)
以上より、(a)問題は(1)が答えです。
(b)問題
Y結線・１相２素子なので、健全時は各相とも素子静電容量を\(C\)とすると、相容量は、\(\frac{C}{2}\)です。
図２のとおり、R相の１素子が破壊（短絡）している場合、R相の総容量はCになります。
S・T相は健全のまま\(\frac{C}{2}\) です。
このとき、２端子測定法（第３端子開放）で測定される静電容量は次のとおりです。
・R-S間：Cと\(\frac{C}{2}\)の直列 → \(\frac{C}{3}\)
・S-T間：\(\frac{C}{2}\)と\(\frac{C}{2}\)の直列 → \(\frac{C}{4}\)
・T-R間：\(\frac{C}{2}\)とCの直列 → \(\frac{C}{3}\)
したがって、S-T相間の測定値が最も小さくなるので、正しい記述は(2)です。
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