電験3種 2026年度上期（令和8年度上期） 電力

アーチダムは、水圧をアーチの形で両岸の岩盤へ伝えて支える構造である。したがって適するのは河谷の幅が狭く、両岸の岩盤が堅固な場所で、「両岸の幅が広く」は逆である。幅が広いとアーチが成立せず、外力を岩盤に逃がせない。ほかの4つは正しい記述で、とくに(3)のロックフィルダムは現地で得られる岩石や砂利を主材料にできるため、資材の運搬が難しい山間部に向く。答(2)。

まず年間の水量を出す。面積 6 500 km²=6.5×10⁹ m² に降水量 1 100 mm=1.1 m を掛けて、流出係数が1なので V=7.15×10⁹ m³。この水が平均海抜750 mの高さにあるとみなして位置エネルギーを求めると、W=ρgVH=1 000×9.8×7.15×10⁹×750=5.26×10¹⁶ J。電力量に直すには 1 W·h=3 600 J で割って 5.26×10¹⁶/3 600=1.46×10¹³ W·h=14.6 TW·h。よって最も近いのは15。単位の換算（km²→m²、mm→m、J→W·h）を1つでも取り違えると桁がずれるので、順に確かめながら計算するとよい。答(5)。

復水器はタービンの排気を冷却水で冷やして凝縮させ、水に戻して回収する装置である。蒸気が水になると体積が急激に小さくなるため、内部は高い真空になる。この真空度を保つとタービン出口の圧力が下がり、入口蒸気との圧力差（＝熱落差）が大きくなるので、取り出せる仕事が増えて蒸気タービンの効率が高まる。回転速度は系統の周波数と極数で決まるものなので(ｴ)には当てはまらない。答(1)。

原子核をつくるのは正の電荷をもつ陽子と、電荷をもたない中性子である（電子は原子核の外を回っている）。原子核の質量は、ばらばらの陽子と中性子の質量の合計より小さく、その差を質量欠損という。結合するときにこの差の分がエネルギーとして放出され、その大きさはアインシュタインの関係式 E=mc² で表される。原子力発電はウランなどの核分裂の前後で結合エネルギーが変わることを利用している。答(2)。

充電して繰り返し使えるのが二次電池（蓄電池）で、その代表がリチウムイオン電池である。風力や太陽光は天候で出力が変動するので、蓄電池と組み合わせると出力の平滑化ができる。大電力の貯蔵にはナトリウム・硫黄電池（NAS電池）が使われ、その単位質量あたりのエネルギー密度は鉛蓄電池のおよそ3倍である。一次電池は使い切りで充電できないので(ｱ)には当てはまらない。答(4)。

V結線の利用率は、出力 √3VI を変圧器2台の合計容量 2VI で割って √3/2≒0.866 である。したがって(1)の √3/3≒0.577 は誤り。ここで紛らわしいのが(4)で、Δ結線3台の出力 3VI に対するV結線の出力 √3VI の比は √3/3≒0.577 となり、こちらは正しい。同じ √3/3 という値が「Δとの出力比」としては正しく「利用率」としては誤り、という点がこの問題の分かれ目である。答(1)。

地絡過電圧継電器（OVGR）は零相電圧を検出するもので、母線に接地形計器用変圧器（EVT）と組で置かれる。零相電圧は系統全体に現れるため、これだけでは事故がどの配電線で起きたか分からない。そこで各配電線の引出口には零相変流器と組になった地絡方向継電器（DGR）を置き、事故回線を選択して遮断する。これは(4)に正しく書かれている。したがって(2)の「配電線引出口には地絡過電圧継電器」が誤り。なお(3)は上位の保護ほど動作を遅らせる保護協調の考え方で正しい。答(2)。

電線を太くすると、断面積が増えて機械的強度が上がり、表面の電位の傾きが下がってコロナ放電が起きにくくなり、抵抗が下がって電圧降下と線路損失が小さくなる。いずれも電線の太さで決まる事柄である。一方、雷サージや開閉サージの波高値は、雷の大きさや遮断器の動作で決まるもので、電線を太くしても小さくならない。これは絶縁設計（がいし個数・避雷器の設置など）で扱う。答(5)。

非接地方式では中性点が大地とつながっていないので、1線地絡が起きても電流の通り道は電線路の対地静電容量しかない。流れるのは小さな充電電流だけである。これに対し直接接地方式は大地を通る低インピーダンスの回路ができて大きな短絡電流が流れる。したがって(1)の「大きい」は逆で誤り。地絡電流が小さいことが、(5)の誘導障害が小さいことの理由にもなっている。(3)はこう長が長いほど対地静電容量が増えるため正しい。答(1)。

渦電流損を減らすには、シースを薄くして渦電流の流れる断面を狭めるという(5)前半の考え方は正しい。しかし材料は導電率の低い（抵抗率の高い）ものを選ぶ。導電率が高いほど同じ誘導起電力に対して渦電流が大きく流れ、損失は増えてしまう。したがって「導電率の高い金属シースの採用によって渦電流による発熱を小さくする」は誤り。ほかの4つはケーブルの損失（抵抗損の表皮効果と近接効果、誘電損、シース回路損）の説明として正しい。答(5)。

ネットワークプロテクタ（プロテクタヒューズとプロテクタ遮断器の組）は、ネットワーク変圧器の二次側に置かれる。配電線側で事故が起きたときに、健全な回線からネットワーク母線を通って事故回線へ電力が逆流するのを検出して切り離すためで、二次側でないとその役目を果たせない。一次側に置かれるのは断路器である。したがって(4)は一次側と二次側が入れ替わっていて誤り。答(4)。

1バンクが故障すると残りは2バンクで、120 %まで過負荷運用できるので、担える容量は 20×2×1.20=48 MV·A である。一方、故障前の総負荷のうち7 %は他の変電所へ移せるので、この変電所が持つのは残りの93 %。故障前の総負荷を S[MV·A] とすると 0.93S≤48 より S≤51.6 MV·A。力率95 %なので電力に直すと P=51.6×0.95=49.0 MW。単位が MV·A と MW で異なる点、7 %を引くのであって足すのではない点に注意する。答(3)。

図から、負荷1はL₁-N間（55 A）、負荷2はL₂-N間（60 A）、負荷3はL₁-L₂間（45 A）に接続されている。各電線を流れる電流は、L₁が 55+45=100 A、L₂が 60+45=105 A、中性線が 55-60 の差で 5 A である。変圧器の中性点を電位0とすると、C点では L₁側が 105-100×0.06=99.0 V、L₂側が -105+105×0.06=-98.7 V、中性線が -5×0.06=-0.3 V。したがって Va=99.0-(-0.3)=99.3 V、Vb=-0.3-(-98.7)=98.4 V。一次電流は電力の釣り合いから求める。負荷の消費電力は 55×99.3+60×98.4+45×(99.3+98.4)=20 262 W、線路損失は 100²×0.06+105²×0.06+5²×0.06=1 263 W なので、二次側の入力は 21 525 W。一次電流は 21 525/6 600=3.26 A。中性線の電流が2つの負荷電流の差になること、負荷3が線間200 V側であることがこの問題の要点。答(2)。

絶縁油には絶縁と冷却の2つの役割がある。冷却は油の対流によって熱を運ぶ働きなので、粘度は低い方がよく循環して熱をよく運ぶ。粘度が高いと対流が鈍って冷却の役に立たない。したがって(2)の「粘度が高い方がよい」は誤り。ほかの4つはSF₆ガス、架橋ポリエチレン、油浸紙、がいしの説明として正しい。答(2)。

発電のときは損失水頭のぶん有効落差が減るので H=450×(1-0.03)=436.5 m。出力は Pg=ρgQgH×ηgηt=1 000×9.8×50×436.5×0.90=1.925×10⁸ W=192 500 kW。揚水のときは逆に損失水頭のぶん余計に汲み上げる必要があるので H=450×(1+0.03)=463.5 m。入力は Pp=ρgQpH÷(ηmηp)=1 000×9.8×40×463.5÷0.85=2.1375×10⁸ W=213 750 kW。損失水頭を発電では引き、揚水では足すこと、効率を発電では掛け、揚水では割ることが要点である。答(5)。

まず水の量で考える。発電運転8時間で使う水は 50×8=400 m³/s·h に相当し、これを揚水量40 m³/s で汲み上げ戻すので、所要時間は 50×8÷40=10時間。次に電力量を比べる。発電電力量は 192 500×8=1 540 000 kW·h、揚水電力量は 213 750×10=2 137 500 kW·h。変換効率は 1 540 000÷2 137 500=0.720＝72.0 %。揚水は発電より時間がかかるので、単純に出力の比を取ると誤る。答(3)。

たるんだ電線の実長は、径間 S より少しだけ長くなり、その増分はたるみ D の2乗に比例する。式は L=S＋8D²/(3S) である。D が長さの単位をもつので、増分の項も長さの単位でなければならず、D²/S の形になっていないと単位が合わない。この点で(2)と(4)は式の形からして誤りと分かる。答(1)。

まず実長と径間の差からたるみを出す。L-S=8D²/(3S) より 50.01-50.00=0.01=8D²/(3×50)。これを解くと D²=0.01×150/8=0.187 5、D=0.433 m。次にたるみの式 D=WS²/(8T) を水平引張強さ T について解くと T=WS²/(8D)=10×50²/(8×0.433)=25 000/3.464=7 218 N≒7.22 kN。(a)の式でDを求めてから、たるみと張力の式に入れる二段構えになっている。答(4)。

バランサは巻数比1対1の単巻変圧器で、これを負荷端に入れると2つの電圧線の電流が等しくならされる。ならされたあとの電圧線電流は2つの負荷電流の平均で (75+50)/2=62.5 A。バランサ自身に流れるのは、もとの電流と平均との差なので (75-50)/2=12.5 A である。この結果、中性線の電流は0になる。答(3)。

接続前の線路損失は、上側の電圧線が 75²×0.15=843.75 W、下側の電圧線が 50²×0.15=375 W、中性線が差の 25 A で 25²×0.20=125 W、合計 1 343.75 W。接続後は両方の電圧線が 62.5 A に等しくなるので 62.5²×0.15×2=1 171.875 W、中性線は電流が0なので0 W、合計 1 171.875 W。減少量は 1 343.75-1 171.875=171.9≒172 W。中性線の損失が丸ごと無くなることが効果の大きい理由である。答(5)。