平成27年度 筆記試験 問21 解説 遮断器の遮断容量

遮断容量 $P_s [MV・A]$ を求めるには、以下の公式を使用します。

$P_s = \sqrt{3} \times V_n \times I_s$

ここで、$V_n$ は定格電圧 [kV]、$I_s$ は定格遮断電流 [kA] です。 与えられた数値を代入すると、$P_s = \sqrt{3} \times 7.2 \times 12.5 \approx 1.732 \times 90 = 155.88$ となり、選択肢から最も近い 160 MV・A を導き出します。

遮断容量とは何を意味する数値か

遮断容量とは、遮断器が事故発生時に「どれだけ大きな故障電流まで安全に切り離すことができるか」という限界能力を示す指標です。

電気回路で短絡事故が発生すると、電源から非常に大きな電流（短絡電流）が流れます。遮断器はこの巨大なエネルギーを、接点を開くことで物理的に遮断しなければなりません。このとき遮断器内部では激しいアーク（火花放電）が発生しますが、遮断器はこのアークを消し止め、電流をゼロにする必要があります。この「消弧能力」を電圧と電流の積として表現したのが遮断容量です。

遮断容量の算出における考え方

この問題では「定格電圧」と「定格遮断電流」が与えられています。計算手順としては以下の通りです。

1. 式の構成を理解する 遮断容量の単位は [MV・A] であり、これは電力（$P = \sqrt{3}VI$）の単位です。したがって、定格電圧（kV）と定格遮断電流（kA）をそのまま掛け合わせれば、単位が [MV・A] となることがわかります。

2. 計算の効率化 $\sqrt{3} \approx 1.732$ を正確に掛けるのではなく、まずは $7.2 \times 12.5$ を先に計算します。$7.2 \times 12.5 = 90$ となり、これに $1.732$ を掛ける方が計算ミスを防げます。$1.732 \times 90 = 155.88$ ですので、選択肢の 160 に最も近い値を選択します。

実務現場で求められる遮断器の選定知識

第一種電気工事士が扱う高圧受電設備において、遮断器の選定は非常に重要な安全プロセスです。

遮断器を選ぶ際は、計算上の遮断容量だけでなく、実際に設置する配電系統の短絡容量（電源側から供給される短絡電流の大きさ）を考慮する必要があります。もし、系統の短絡電流が遮断器の定格遮断電流を上回る場合、遮断器は事故電流を遮断できずに焼き付いたり、爆発的な破壊に至ったりする恐れがあります。

そのため、設計段階では計算された短絡容量に対して、十分な余裕（マージン）を持たせた定格の遮断器を選定することが、電気保安の基本となります。この計算問題は、単なる数式遊びではなく、現場の安全を確保するための「最低限のスペック判断」を問うているのです。

参考リンク

• 第一種電気工事士試験の過去問解説サイト（遮断器の選び方）
• 【実務】高圧遮断器（VCB）の選定計算について解説したエンジニアブログ
• 日本工業規格 JIS C 4602 高圧交流遮断器の定義と試験方法