電験三種「電力」の出題ポイント解説

電験三種の電力は、発電・送電・配電・変電・電気材料を扱う分野です。A問題14問+B問題3題で合格基準60点。電力システム全体の知識が問われ、発電方式・送電線特性・変電設備・配電・電気材料の5領域を体系的に学ぶ必要があります。

この章の重要度

電力は暗記要素と計算要素が半々のバランス型科目。理論ほど難解ではなく、過去問対策が効きやすい合格を狙いやすい科目。電験三種4科目のうち電力と法規を1年目に、理論と機械を翌年以降に——という段階的合格戦略もよく採られます。

頻出トピック一覧

1. 水力発電

水力発電出力P=9.8QHη（kW）（Q：流量m³/s、H：有効落差m、η：総合効率）。方式：流込式（河川自然流量）、調整池式（日変動）、貯水池式（季節変動）、揚水式（夜間揚水・昼間発電）。水車：ペルトン（高落差）、フランシス（中落差）、カプラン（低落差）。

2. 火力発電

汽力発電のランキンサイクル：ボイラ→過熱器→タービン→復水器→給水ポンプ。コンバインドサイクル発電（ガスタービン+蒸気タービン）は総合効率60%超で主流。熱効率向上策（再生サイクル・再熱サイクル）、石炭・LNG・重油の燃料特性も頻出。

3. 原子力発電

加圧水型（PWR：一次冷却水が加圧、二次側で蒸気発生）と沸騰水型（BWR：原子炉内で直接蒸気発生）。核燃料（ウラン235・プルトニウム239）、減速材（軽水・重水・黒鉛）、冷却材の組合せ。安全性・廃棄物処理も論点。

4. 再生可能エネルギー

太陽光（シリコン結晶系・薄膜系、PCS=パワーコンディショナ）、風力（水平軸・垂直軸）、地熱、バイオマス、中小水力。固定価格買取制度（FIT）、出力変動対策、系統連系問題も近年出題増。

5. 送電線（架空線・地中線）

架空送電：電線（ACSR等）、がいし、鉄塔、コロナ放電（電圧過大で空気絶縁破壊）、多導体化（2〜4導体）。送電電圧：187kV〜500kV（超高圧）、66〜154kV（高圧）。短絡・地絡・雷サージなどの異常と保護。

6. 配電系統

6.6kV高圧配電（柱上変圧器）、100V/200V低圧配電（単相3線式・三相3線式）。配電方式：樹枝状（放射状）・ループ（環状）・バンキング。電圧降下v=√3×I×(R・cosθ+X・sinθ)、電力損失の計算。

7. 変電設備

変圧器（単相・三相、Y-Δ結線等、自冷・風冷・油冷）、遮断器（ガス・真空・油・空気）、断路器、開閉器、避雷器、変流器CT・計器用変圧器VT。変電所の単線結線図の読み方、遮断容量計算が頻出。

8. 電気材料

導電材料：銅（CC・硬銅）、アルミ（ACSR）。絶縁材料：空気、SF6ガス、ゴム、紙、合成樹脂、無機物。磁性材料：軟磁性（変圧器鉄心＝ケイ素鋼板、アモルファス）、硬磁性（永久磁石＝フェライト、ネオジム）。耐熱クラス（A・E・B・F・H）も頻出。

覚え方のコツ

電力分野攻略は「発電→送電→変電→配電のシステム全体像」を俯瞰することから。発電側（水力・火力・原子力・再生可能）の方式別特徴を表で整理、特に水力公式P=9.8QHηは必須暗記。火力はランキンサイクルとコンバインドサイクルの違い、効率向上策を理解。変圧器の損失（鉄損=無負荷損・銅損=負荷損）と効率最大条件（鉄損=銅損）は毎回出題の定番。送配電は「電圧降下v=√3I(Rcosθ+Xsinθ)」「電力損失P_L=3I²R」の公式を押さえる。電気材料は「導電=銅アルミ、絶縁=SF6・合成樹脂、磁性=ケイ素鋼板」のカテゴリ分けと、耐熱クラスA90℃・E120℃・B130℃・F155℃・H180℃の数字を覚えます。

よくあるひっかけ

電力のひっかけ。①水力発電出力：9.8QHη（kW）で、係数9.8を省略したり別の値にする。②水車の選定：ペルトン=高落差、フランシス=中落差、カプラン=低落差で混同。③PWRとBWR：PWRは蒸気発生器あり（二次系）、BWRは原子炉で直接蒸気発生、構造を取違え。④変圧器の損失と効率：鉄損は負荷に無関係で一定、銅損は負荷電流の2乗に比例。効率最大は鉄損=銅損のとき。⑤コロナ放電：電線太径化・多導体化で抑制、細径化では悪化。⑥送電電力と電圧：高電圧ほど同電力でも電流小→損失小、高電圧送電のメリット。⑦遮断器と断路器：遮断器は電流遮断可能、断路器は無電流時の開閉のみ（負荷遮断不可）。⑧変電所の接地方式：非接地・直接接地・高抵抗接地など系統による使い分け。⑨電気材料の耐熱クラス：A⑩SF6ガス：絶縁耐力高く遮断器・GISで多用、温室効果ガスの側面もあり管理規制対象。