Question 1

配電設備の設計で用いる需要率の定義として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

最大需要電力を設備容量で除した値。【詳細解説】需要率は、設置されている機器の容量の合計（設備容量）に対して、実際に同時に使われた電力の最大値（最大需要電力）がどれだけの割合かを表す。需要率＝最大需要電力÷設備容量×100〔%〕である。平均需要電力を最大需要電力で割った値は負荷率であり、別の指標である。平均需要電力を設備容量で割った値は総合的な利用率にあたるが、需要率の定義ではない。設備容量を最大需要電力で割ると需要率の逆数になり、通常1以上の値となる。すべての機器が同時に全負荷で運転されることはまずないため、需要率は1未満になるのが普通である。変圧器や幹線の容量を経済的に決めるための指標である。【他の選択肢が不適切な理由】平均需要電力を最大需要電力で割った値は負荷率で、時間的な使い方の平らさを表す別の指標である。平均需要電力を設備容量で割った値は需要率と負荷率を掛け合わせたものにあたり、需要率の定義ではない。設備容量を最大需要電力で割ると需要率の逆数になり、通常は1以上の値になるため、割合を表す指標としては扱えない。

Question 2

設備容量200kWの需要家において、1日のうちで最大となった需要電力が120kWであった。この需要家の需要率〔%〕はいくらか。

Accepted Answer

60%。【詳細解説】需要率＝最大需要電力÷設備容量×100 で求める。120÷200×100＝60〔%〕である。167%は設備容量を最大需要電力で割った逆数を答えた誤り（200÷120×100≒167）で、需要率が100%を超えることは通常あり得ない。40%は使われていない容量の割合であり、需要率そのものではない。80%は設備容量と最大需要電力の差（200－120＝80kW）の数値をそのまま百分率として答えた誤りである。需要率が60%ということは、200kWの設備を持ちながら実際には最大でも120kWしか同時に使っていないという意味になる。変圧器の容量はこの最大需要電力をもとに決めるため、需要率を正しく見積もることが設備の経済性に直結する。【他の選択肢が不適切な理由】需要率は設備容量に対する割合なので、通常は100％を超えない。167％は設備容量を最大需要電力で割った逆数であり、この向きだけで除ける。40％は使われていない容量の割合で、100から需要率を引いた値にあたる。80％は設備容量と最大需要電力の差の数値をそのまま百分率としたもので、差と比を取り違えている。

Question 3

配電設備の設計で用いる負荷率の定義として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

平均需要電力を最大需要電力で除した値。【詳細解説】負荷率は、ある期間の平均需要電力が、その期間の最大需要電力に対してどれだけの割合かを表す。負荷率＝平均需要電力÷最大需要電力×100〔%〕である。最大需要電力を平均需要電力で割ると負荷率の逆数になり、1以上の値になってしまう。最大需要電力を設備容量で割った値は需要率であり、別の指標である。平均需要電力を設備容量で割った値も負荷率の定義ではない。平均需要電力は、その期間の使用電力量〔kWh〕を時間数で割って求める。負荷率が高いほど電力の使い方が時間的に平らで、設備を無駄なく使えていることを意味する。【他の選択肢が不適切な理由】最大需要電力を平均需要電力で割ると負荷率の逆数となり、1以上の値になってしまう。最大需要電力を設備容量で割った値は需要率で、設備の大きさに対する使われ方を表す別の指標である。平均需要電力を設備容量で割った値も定義には当たらない。分母が設備容量なら需要率、最大需要電力なら負荷率、と分母で見分けたい。

Question 4

ある需要家の1日の使用電力量が1200kWh、その日の最大需要電力が100kWであった。この需要家の1日の負荷率〔%〕はいくらか。

Accepted Answer

50%。【詳細解説】まず平均需要電力を求める。1日は24時間なので、平均需要電力＝1200÷24＝50〔kW〕である。次に負荷率＝平均需要電力÷最大需要電力×100＝50÷100×100＝50〔%〕となる。12%は使用電力量を24時間で割らずに1200÷100として求めた誤り、200%は最大需要電力を平均需要電力で割った逆数の誤りで負荷率が100%を超えることはない、100%は最大需要電力が1日中続いた場合の値である。負荷率50%は、最大の半分の電力を1日中使い続けたのと同じ電力量、という意味になる。使用電力量から平均需要電力を出す一手間が、この計算の要点である。【他の選択肢が不適切な理由】平均は最大を超えないので、負荷率が100％を上回ることはない。この向きだけで200％は除ける。12％は使用電力量を24時間で割らずに最大需要電力で割った値で、平均需要電力を求める一手が抜けている。100％は最大の100kWが1日中続いた場合の値だが、そのときの使用電力量は2400kWhとなり、与えられた1200kWhと合わない。

Question 5

配電設備の設計で用いる不等率の定義として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

各負荷の最大需要電力の合計を合成最大需要電力で除した値。【詳細解説】不等率は、複数の負荷それぞれの最大需要電力を単純に足した値が、それらをまとめて見たときの最大需要電力（合成最大需要電力）の何倍にあたるかを表す。不等率＝各負荷の最大需要電力の合計÷合成最大需要電力である。分母と分子を逆にした値は1以下になり、不等率にはならない。設備容量や平均需要電力を用いる定義もない。不等率は需要率や負荷率と違って百分率では表さず、単位のない1以上の数値になる点が特徴である。この値が大きいほど各負荷のピークの時刻がばらついており、上位の変圧器や幹線の容量を小さくできることを意味する。【他の選択肢が不適切な理由】分母と分子を入れ替えた値は1以下となり、1以上になるという不等率の性質と合わない。設備容量を用いる定義は需要率の考え方を混ぜ込んだもので、不等率が表すのは設備の大きさではなくピークの時刻のずれである。平均需要電力を用いる定義も、時間的な平らさを表す負荷率と取り違えたものである。不等率だけは百分率ではなく単位のない数値で表す点も手がかりになる。

Question 6

ある変電設備が2つの需要家に電力を供給している。需要家Aの最大需要電力が60kW、需要家Bの最大需要電力が40kW、両者を合わせた合成最大需要電力が80kWであった。この場合の不等率はいくらか。

Accepted Answer

1.25。【詳細解説】不等率＝各負荷の最大需要電力の合計÷合成最大需要電力 で求める。各負荷の最大需要電力の合計は 60＋40＝100〔kW〕、合成最大需要電力は80kWなので、不等率＝100÷80＝1.25である。0.8は分母と分子を逆にした誤りで、不等率は定義上1未満になることはない。1.5は二つの需要家の最大需要電力の比（60÷40）、2.5は合成最大需要電力を需要家Bの40kWと取り違えた値（100÷40）である。各需要家のピークが同じ時刻に重なれば合成最大需要電力は100kWとなり不等率は1になるが、実際にはずれるため80kWで済んでいる。この20kWの差が、上位設備の容量を小さくできる余地そのものである。【他の選択肢が不適切な理由】不等率は定義上1を下回らないので、0.8は分母と分子を入れ替えた誤りとすぐ分かる。1.5は二つの需要家の最大需要電力の比にあたる値で、合成最大需要電力を使っていない。2.5は分母に需要家Bの40kWを置いた値である。二つのピークが完全に重なれば合成最大需要電力は100kWとなって不等率は1になるので、答えは1を出発点に、重なりが小さいほど大きくなる。

Question 7

不等率が常に1以上の値になる理由として、最も適切なものはどれか。

Accepted Answer

各負荷の最大需要が生じる時刻が違うため。【詳細解説】合成最大需要電力は、複数の負荷の需要を時刻ごとに足し合わせたうえでの最大値である。各負荷のピークが生じる時刻はふつう一致しないため、合成した最大値は、各負荷のピークを単純に足した値より小さくなる。分子が分母以上になるので、不等率は必ず1以上となる。すべてのピークが完全に重なった場合だけ、ちょうど1になる。設備容量が異なることや需要率が1未満であることは、不等率の大小を直接決める要因ではない。力率は有効電力と皮相電力の関係を表す指標で、需要の時間的なずれとは無関係である。事務所と工場のように使用時間帯の異なる負荷を同じ変圧器にまとめると、不等率が大きくなり設備を小さくできる。【他の選択肢が不適切な理由】設備容量が異なることは各負荷の大きさの違いを表すだけで、ピークが重なるかどうかとは関係がない。需要率が1未満であることは、設備容量に対して同時に使われる電力が小さいという別の話であり、複数の負荷を合成したときの関係を説明しない。力率は有効電力と皮相電力の比であって、需要の時間的なずれとはまったく無関係である。

Question 8

設備容量300kW、需要率70%の需要家がある。この需要家の最大需要電力〔kW〕はいくらか。

Accepted Answer

210kW。【詳細解説】需要率＝最大需要電力÷設備容量 の関係を最大需要電力について解くと、最大需要電力＝設備容量×需要率 となる。300×0.7＝210〔kW〕である。90kWは使われない残りの容量（300×0.3）を答えた誤りである。430kWは設備容量を需要率で割った誤り（300÷0.7）で、最大需要電力が設備容量を超えることは定義上あり得ない。70kWは需要率の数値をそのまま答えた誤りである。変圧器の容量はこの最大需要電力に力率などを考慮して決めるため、需要率の見積もりが設備の大きさを直接左右する。値を割るのか掛けるのかを、定義式に戻って確認する習慣を付けるとよい。【他の選択肢が不適切な理由】最大需要電力が設備容量を上回ることは定義上ありえないので、430kWはその時点で除ける。これは設備容量を需要率で割った値で、掛けるべきところを割っている。90kWは使われない残りの容量にあたる値で、100から需要率を引いた割合を掛けたものである。70kWは需要率の数値をそのまま電力として書き写している。

Question 9

設備容量500kW、需要率60%、負荷率50%の需要家がある。この需要家の平均需要電力〔kW〕はいくらか。

Accepted Answer

150kW。【詳細解説】二つの指標を順に使う。まず最大需要電力＝設備容量×需要率＝500×0.6＝300〔kW〕である。次に平均需要電力＝最大需要電力×負荷率＝300×0.5＝150〔kW〕となる。300kWは最大需要電力までしか計算していない誤り、250kWは設備容量に負荷率だけを掛けた誤り（500×0.5）、180kWは最大需要電力300kWにもう一度需要率を掛けた誤り（300×0.6）である。需要率は設備容量から最大需要電力へ、負荷率は最大需要電力から平均需要電力へ橋渡しをする指標である。この順番を押さえておけば、どちらを先に掛けるかで迷うことはない。なお1日の使用電力量は 150×24＝3600〔kWh〕と求められる。【他の選択肢が不適切な理由】300kWは最大需要電力までしか進んでいない値で、負荷率を掛ける二手目が残っている。250kWは設備容量に負荷率だけを掛けた値で、需要率を飛ばしている。180kWは最大需要電力にもう一度需要率を掛けた値である。需要率は設備容量から最大需要電力へ、負荷率は最大需要電力から平均需要電力へと橋渡しをする指標なので、掛ける順番を取り違えないようにしたい。

Question 10

負荷率に関する記述として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

負荷率が高いほど設備が効率よく使われる。【詳細解説】負荷率は平均需要電力を最大需要電力で割った値である。この値が高いということは、平均が最大に近い、すなわち電力の使い方が時間的に平らであることを意味する。ピークに合わせて用意した設備が一日を通して活用されるため、設備を効率よく使えていることになる。負荷率が高いほど利用が偏っているという記述は逆である。平均は最大を超えないので負荷率が1を超えることはなく、通常は1未満（百分率で100%未満）となる。基準となるのは設備容量ではなく最大需要電力であり、設備容量を基準にするのは需要率である。ピークを抑えて負荷を平準化すると負荷率が上がり、電気料金の基本料金の低減にもつながる。【他の選択肢が不適切な理由】負荷率が高いほど利用が偏っているという記述は、平均が最大に近づくほど使い方が平らになるという関係と逆である。平均は最大を超えないので、負荷率が1を上回ることはない。基準になるのは設備容量ではなく最大需要電力であり、設備容量を基準にするのは需要率のほうである。分母が何かを確かめれば、この二つの指標は取り違えずに済む。

需要率・負荷率・不等率の一問一答