Teori Distribusi Daya, Perbaikan Faktor Daya & Arus Hubung Singkat
配電理論・配線設計・力率改善・短絡電流
Teknisi Listrik Kelas 1 第一種電気工事士 (ujian tertulis) · 第一種電気工事士(学科試験) · Disusun oleh Tokutei Pass berdasarkan materi resmi; tidak disalin kata per kata.
高圧・低圧三相3線式の電圧降下(抵抗rとリアクタンスx)と多点負荷
Jatuh Tegangan Saluran 3 Fasa 3 Kawat TM/TR (Resistansi r dan Reaktansi x) serta Beban Banyak Titik
第一種電気工事士の問6から問9は「配電理論および配線設計」の計算問題です。第二種では電線のリアクタンスxを無視しましたが、第一種の高圧線路などでは電線1線あたりの抵抗r(Ω)と誘導性リアクタンスx(Ω)の両方を考慮します。
Soal 6 sampai Soal 9 pada ujian Teknisi Listrik Kelas 1 adalah soal hitungan "Teori Distribusi Daya dan Perancangan Pengawatan". Pada Kelas 2 reaktansi kawat x diabaikan, tetapi pada saluran tegangan tinggi Kelas 1, baik resistansi r (Ω) maupun reaktansi induktif x (Ω) per kawat wajib diperhitungkan.
三相3線式線路(線電流I、負荷力率cosθ、遅れ無効率sinθ)における線間の電圧降下ΔV(V)は、「ΔV=Vs−Vr=√3×I×(r×cosθ+x×sinθ)」の公式で求めます。単相2線式の場合は係数が√3ではなく2になり、「ΔV=2×I×(r×cosθ+x×sinθ)」となります。
Pada saluran 3 fasa 3 kawat (arus saluran I, faktor daya beban cosθ, faktor reaktif tertinggal sinθ), jatuh tegangan antar-saluran ΔV (V) dihitung dengan rumus "ΔV = Vs − Vr = √3 × I × (r × cosθ + x × sinθ)". Untuk saluran 1 fasa 2 kawat, koefisiennya bukan √3 melainkan 2: "ΔV = 2 × I × (r × cosθ + x × sinθ)".
また三相4線式(400V/230Vなど)で3相平衡負荷に給電している場合は、中性線に電流が流れないため、1線あたりの電圧降下(相電圧の降下)は「I×r」、線間電圧の降下は三相3線式と同じく「√3×I×r」で計算します。
Selain itu, pada sistem 3 fasa 4 kawat (seperti 400V/230V) yang menyuplai beban 3 fasa seimbang, tidak ada arus yang mengalir di kawat netral, sehingga jatuh tegangan per kawat (jatuh tegangan fasa) adalah "I × r", dan jatuh tegangan antar-saluran sama seperti 3 fasa 3 kawat yaitu "√3 × I × r".
電線路の途中(点B)と末端(点C)の2か所に負荷が接続された多点負荷回路では、電源から途中Bまでの区間には「Bの電流+Cの電流」の合計電流が流れることに注意し、区間ごとの電圧降下を別々に計算して足し合わせます。
Pada rangkaian beban banyak titik di mana beban terhubung di titik tengah B dan titik ujung C, perhatikan bahwa segmen dari sumber ke titik B dialiri arus gabungan "arus B + arus C"; hitung jatuh tegangan tiap segmen secara terpisah lalu jumlahkan.

Poin penting
- リアクタンスxを含む三相3線式の線間電圧降下は「ΔV=√3×I×(r×cosθ+x×sinθ)(V)」で求める。
Jatuh tegangan antar-saluran 3 fasa 3 kawat yang mencakup reaktansi x adalah "ΔV = √3 × I × (r × cosθ + x × sinθ) (V)". - 力率cosθ=0.8のときsinθ=0.6、力率cosθ=0.6のときsinθ=0.8(3:4:5の関係)を使って素早く計算する。
Gunakan perbandingan 3 : 4 : 5 untuk berhitung cepat: saat cosθ = 0,8 maka sinθ = 0,6; saat cosθ = 0,6 maka sinθ = 0,8. - 途中分岐がある配電線路では、電源側の区間に全負荷電流の和が流れるとして区間別に電圧降下を合計する。
Pada saluran distribusi bercabang di tengah, segmen sisi sumber dialiri jumlah seluruh arus beban di hilir; jumlahkan jatuh tegangan tiap segmen. - 【例】三相3線式高圧線路で1線の抵抗 r = 0.6Ω、リアクタンス x = 0.8Ω、線電流 I = 50A、力率 cosθ = 0.8(sinθ = 0.6)のとき → 電圧降下 ΔV = 1.73 × 50 ×(0.6 × 0.8 + 0.8 × 0.6)= 86.5 × 0.96 ≈ 83V
Contoh: Saluran tegangan tinggi 3 fasa 3 kawat dengan resistansi 1 kawat r = 0,6Ω, reaktansi x = 0,8Ω, arus saluran I = 50A, faktor daya cosθ = 0,8 (sinθ = 0,6) → Jatuh tegangan ΔV = 1,73 × 50 × (0,6 × 0,8 + 0,8 × 0,6) = 86,5 × 0,96 ≈ 83V
| Kosakata | Arti |
|---|---|
| 電圧降下(ΔV) | jatuh tegangan (ΔV) |
| 線路リアクタンス(x) | reaktansi saluran (x) |
| 無効率(sinθ) | faktor reaktif (sinθ) |
| 三相4線式配電方式 | sistem distribusi 3 fasa 4 kawat |
単相3線式の異力率の中性線電流・中性線断線と線路電力損失
Arus Kawat Netral Beda Faktor Daya, Putusnya Kawat Netral 1P3W dan Rugi Daya Saluran
単相3線式回路(210V/105Vなど)において、上段の負荷Aと下段の負荷Bの力率が異なる場合(例:上段が力率cosθ=0.5のコイル負荷、下段が力率1.0の抵抗負荷)、中性線電流INは単純な引き算(IA−IB)にはなりません。
Pada rangkaian 1 fasa 3 kawat (seperti 210V/105V), apabila beban atas A dan beban bawah B memiliki faktor daya berbeda (misalnya sisi atas beban kumparan cosθ = 0,5 dan sisi bawah beban resistif cosθ = 1,0), arus kawat netral IN bukanlah pengurangan biasa (IA − IB).
上段電流IAと下段電流IBが同じ大きさIで、位相差が60度(cos60°=0.5)ある場合、ベクトル図の正三角形の関係から、中性線に流れる差のベクトル電流INは元の電流Iと全く同じ大きさ(IN=I)になります。
Apabila arus atas IA dan arus bawah IB memiliki besar yang sama yaitu I dengan beda fasa 60 derajat (cos60° = 0,5), berdasarkan hubungan segitiga sama sisi pada diagram vektor, arus vektor selisih IN yang mengalir di kawat netral memiliki besar yang persis sama dengan arus I (IN = I).
また単相3線式回路で中性線が断線すると、上下の105V負荷RAとRBが外線間の210Vに直列接続された状態になります。すると抵抗値が大きい(消費電力が小さい)方の負荷に210Vの大半が分圧され、過電圧による焼損事故が起きます。
Selain itu, bila kawat netral pada rangkaian 1 fasa 3 kawat terputus, beban 105V atas dan bawah RA serta RB akan terhubung seri langsung pada tegangan 210V antar-kawat luar. Akibatnya, sebagian besar tegangan 210V terbagi ke beban yang nilai hambatannya lebih besar (daya W lebih kecil), memicu kerusakan akibat tegangan lebih.
問7で頻出の配電線路の電力損失Pl(W)では、負荷電力P(W)と力率cosθからまず線電流Iを逆算します。三相3線式では「I=P÷(√3×V×cosθ)」を3線分の損失式「Pl=3×I²×r」に代入し、「Pl=(P²×r)÷(V²×cos²θ)」となります。
Pada perhitungan rugi daya saluran Pl (W) yang sering keluar di Soal 7, hitung balik dahulu arus saluran I dari daya beban P (W) dan faktor daya cosθ. Pada sistem 3 fasa 3 kawat, substitusikan "I = P ÷ (√3 × V × cosθ)" ke rumus rugi 3 kawat "Pl = 3 × I² × r", menghasilkan "Pl = (P² × r) ÷ (V² × cos²θ)".
Poin penting
- 単相3線式で上段が力率0.5(遅れ)・下段が力率1.0で電流の大きさがともにIのとき、位相差60°のため中性線電流INも「I」になる。
Pada 1 fasa 3 kawat dengan sisi atas cosθ = 0,5 (tertinggal) dan sisi bawah cosθ = 1,0 serta besar arus sama-sama I, beda fasa 60° membuat arus kawat netral IN juga bernilai "I". - 単相3線式の中性線が断線すると、上下の負荷に210Vが抵抗比で分圧され、抵抗が大きい機器に異常過電圧がかかる。
Jika kawat netral 1 fasa 3 kawat putus, tegangan 210V terbagi ke beban atas dan bawah sebanding rasio hambatan, sehingga peralatan berhambatan besar terkena tegangan lebih ekstrem. - 力率cosθの負荷への送電損失Plは、電流「I=P÷(V×cosθ)」が力率に反比例するため、「cos²θ」に反比例する。
Rugi daya saluran Pl ke beban berfaktor daya cosθ berbanding terbalik dengan "cos²θ" karena arus "I = P ÷ (V × cosθ)" berbanding terbalik dengan cosθ. - 【例】単相3線式(100V/200V、1線抵抗 r = 0.2Ω)で上段・下段ともに 100V・1.6kW・力率 0.8 の同種負荷のとき → 線電流 I = 1,600 ÷(100 × 0.8)= 20A、中性線電流は 0A、全線路損失 Pl = 2 × 20² × 0.2 = 160W
Contoh: Sistem 1 fasa 3 kawat (100V/200V, resistansi 1 kawat r = 0,2Ω) dengan beban atas dan bawah sejenis masing-masing 100V, 1,6kW, cosθ = 0,8 → Arus saluran I = 1.600 ÷ (100 × 0,8) = 20A, arus netral 0 A, rugi daya total saluran Pl = 2 × 20² × 0,2 = 160W
| Kosakata | Arti |
|---|---|
| 中性線電流(IN) | arus kawat netral (IN) |
| 中性線断線による過電圧 | tegangan lebih akibat putusnya kawat netral |
| 線路電力損失(Pl) | rugi daya saluran (Pl) |
| ベクトル合成 | penjumlahan vektor |
高圧進相コンデンサ(SC)と直列リアクトル(SR)および力率改善
Kapasitor Daya Tegangan Tinggi (SC), Reaktor Seri (SR) dan Perbaikan Faktor Daya
工場やビルの誘導電動機などは遅れ力率で運転されるため、受電設備に「高圧進相コンデンサ(SC)」を並列接続して進み無効電力を供給し、全体の力率cosθを1(100%)に近づけます。
Karena motor induksi di pabrik dan gedung beroperasi pada faktor daya tertinggal (lagging), "kapasitor daya tegangan tinggi (SC)" dipasang paralel pada gardu penerima untuk menyuplai daya reaktif mendahului (leading) dan mendekatkan faktor daya total cosθ ke 1 (100%).
1相あたりの静電容量C(F)のコンデンサ3個を「Y結線」にして線間電圧V(V)・周波数f(Hz)の三相電源につないだとき、相電圧はV÷√3なので、充電電流は「I=(2πfCV)÷√3(A)」、三相無効電力(容量)は「Q=√3×V×I=2πfCV²(var)」となります(Δ結線ならIもQも3倍になります)。
Saat 3 kapasitor berkapasitansi C (F) per fasa dihubungkan "bintang (Y)" ke sumber 3 fasa bertegangan saluran V (V) dan frekuensi f (Hz), karena tegangan fasa adalah V ÷ √3, arus pengisiannya adalah "I = (2πfCV) ÷ √3 (A)" dan daya reaktif 3 fasa (kapasitas) adalah "Q = √3 × V × I = 2πfCV² (var)" (jika hubungan Δ, baik I maupun Q menjadi 3 kali lipat).
またY結線のコンデンサ(容量性リアクタンスXC)に高調波対策用の「直列リアクトル(SR:誘導性リアクタンスXL)」を直列接続した場合、1相の合成リアクタンスは「XC−XL」に減るため、設備の三相容量Qは「Q=V²÷(XC−XL)(var)」となります。
Apabila kapasitor hubungan Y (reaktansi kapasitif XC) dipasang seri dengan "reaktor seri (SR: reaktansi induktif XL)" untuk meredam harmonisa, reaktansi gabungan per fasa berkurang menjadi "XC − XL", sehingga kapasitas 3 fasa Q peralatan menjadi "Q = V² ÷ (XC − XL) (var)".
さらに、消費電力P(kW)の負荷に力率1.0の抵抗負荷やコンデンサを追加したときの合成皮相電力S(kVA)を求める問題では、有効電力の合計「ΣP(kW)」と無効電力の合計「ΣQ(kvar)」を別々に計算し、三平方の定理「S=√((ΣP)²+(ΣQ)²)(kVA)」で合成します。
Selanjutnya, pada soal mencari daya semu gabungan S (kVA) saat beban resistif (cosθ = 1,0) atau kapasitor ditambahkan pada beban P (kW), hitung terpisah jumlah daya aktif "ΣP (kW)" dan jumlah daya reaktif "ΣQ (kvar)", lalu gabungkan dengan teorema Pythagoras "S = √((ΣP)² + (ΣQ)²) (kVA)".

Poin penting
- Y結線の三相コンデンサ(1相容量C)の電流は「I=2πfCV÷√3(A)」、三相容量は「Q=2πfCV²(var)」。
Kapasitor 3 fasa hubungan Y (kapasitas 1 fasa C) memiliki arus "I = 2πfCV ÷ √3 (A)" dan kapasitas 3 fasa "Q = 2πfCV² (var)". - Y結線のコンデンサXCに直列リアクトルXLをつないだときの三相容量は「Q=V²÷(XC−XL)(var)」。
Saat kapasitor hubungan Y (XC) dipasang seri dengan reaktor seri (XL), kapasitas 3 fasanya adalah "Q = V² ÷ (XC − XL) (var)". - 複数の負荷を合わせた合成皮相電力S(kVA)は、有効電力の和ΣPと無効電力の和ΣQから「S=√((ΣP)²+(ΣQ)²)」で求める。
Daya semu gabungan S (kVA) dari beberapa beban dihitung dari jumlah daya aktif ΣP dan jumlah daya reaktif ΣQ dengan "S = √((ΣP)² + (ΣQ)²)". - 【例】有効電力 90kW・遅れ無効電力 120kvar の負荷に、力率 1.0 の電熱器 70kW を追加したとき → 合計有効電力 ΣP = 90 + 70 = 160kW、合計無効電力 ΣQ = 120kvar、合成皮相電力 S = √(160² + 120²)= 200kVA
Contoh: Beban berdaya aktif 90kW dan daya reaktif tertinggal 120kvar ditambah pemanas listrik 70kW berfaktor daya 1,0 → Total daya aktif ΣP = 90 + 70 = 160kW, total daya reaktif ΣQ = 120kvar, daya semu gabungan S = √(160² + 120²) = 200kVA
| Kosakata | Arti |
|---|---|
| 高圧進相コンデンサ(SC) | kapasitor daya tegangan tinggi (SC) |
| 直列リアクトル(SR) | reaktor seri (SR) |
| 無効電力(kvar)と皮相電力(kVA) | daya reaktif (kvar) dan daya semu (kVA) |
| 力率改善 | perbaikan faktor daya |
百分率インピーダンス(%Z)と三相短絡電流(Is)の計算
Perhitungan Persen Impedansi (%Z) dan Arus Hubung Singkat 3 Fasa (Is)
問8で毎回出題される最重要テーマが「百分率インピーダンス(パーセントインピーダンス:%Z)」と「三相短絡電流Is」です。高圧受電設備の遮断器(VCBなど)は、受電点で三相短絡事故が起きたときの大電流Isを安全に切れる遮断容量を持つ必要があります。
Tema terpenting yang selalu muncul pada Soal 8 adalah "persen impedansi (%Z)" dan "arus hubung singkat 3 fasa Is". Pemutus sirkit (seperti VCB) pada gardu penerima tegangan tinggi wajib memiliki kapasitas pemutusan yang mampu memutus arus besar Is secara aman saat terjadi hubung singkat 3 fasa di titik terima.
定格線間電圧Vn(V)、定格電流In(A)、定格容量(基準容量)Pn=√3VnIn(VA)、1相あたりのインピーダンスZ(Ω)のとき、相電圧Vn÷√3に対するインピーダンス電圧降下InZの割合を百分率で表したものが「%Z」です。
Bila tegangan saluran pengenal Vn (V), arus pengenal In (A), kapasitas pengenal (kapasitas dasar) Pn = √3VnIn (VA), dan impedansi per fasa Z (Ω), maka persentase jatuh tegangan impedansi InZ terhadap tegangan fasa Vn ÷ √3 disebut "%Z".
式を整理すると「%Z=(√3×In×Z÷Vn)×100=(Pn×Z÷Vn²)×100(%)」となります。もし容量PA(kVA)基準の%ZAを、別の基準容量PB(例:10MVA=10,000kVA)に換算するときは、容量に比例させて「%ZB=%ZA×(PB÷PA)」で計算します。
Jika disederhanakan, rumusnya menjadi "%Z = (√3 × In × Z ÷ Vn) × 100 = (Pn × Z ÷ Vn²) × 100 (%)". Apabila ingin mengonversi %ZA yang berbasis kapasitas PA (kVA) ke kapasitas dasar lain PB (misalnya 10MVA = 10.000kVA), kalikan sebanding dengan kapasitasnya: "%ZB = %ZA × (PB ÷ PA)".
受電点までの合成パーセントインピーダンス%Z(%)が分かれば、三相短絡電流Is(A)は定格電流Inの「100÷%Z倍」、すなわち「Is=(100÷%Z)×In(A)」で簡単に求まります。特に基準容量10MVA(10,000kVA)、線間電圧V(kV)のときは「Is=1,000÷(√3×V×Z)(kA)」となります。
Setelah persen impedansi gabungan %Z (%) sampai titik terima diketahui, arus hubung singkat 3 fasa Is (A) adalah "100 ÷ %Z kali" arus pengenal In, yaitu "Is = (100 ÷ %Z) × In (A)". Khususnya pada kapasitas dasar 10MVA (10.000kVA) dan tegangan saluran V (kV), berlaku "Is = 1.000 ÷ (√3 × V × Z) (kA)".

Poin penting
- 百分率インピーダンスの定義式は「%Z=(√3×In×Z÷Vn)×100=(Pn×Z÷Vn²)×100(%)」。
Rumus definisi persen impedansi adalah "%Z = (√3 × In × Z ÷ Vn) × 100 = (Pn × Z ÷ Vn²) × 100 (%)". - 基準容量をPAからPBに揃える換算式は、容量の比を掛ける「%ZB=%ZA×(PB÷PA)」。
Rumus konversi untuk menyamakan kapasitas dasar dari PA ke PB adalah mengalikan rasio kapasitas: "%ZB = %ZA × (PB ÷ PA)". - 三相短絡電流Isは「Is=(100÷%Z)×In(A)」で求め、遮断器の定格遮断電流はIsより大きいものを選択する。
Arus hubung singkat 3 fasa Is dihitung dengan "Is = (100 ÷ %Z) × In (A)", dan arus pemutusan pengenal CB harus dipilih lebih besar dari Is. - 【例】基準容量 10MVA における電源側 %Z1 = 3.0%、容量 500kVA(0.5MVA)の変圧器の自己容量基準 %Z2 = 4.0% のとき → 10MVA基準に換算した変圧器の %Z2' = 4.0 ×(10 ÷ 0.5)= 80%、合計 %Z = 3.0 + 80 = 83%
Contoh: Pada kapasitas dasar 10MVA, sisi sumber memiliki %Z1 = 3,0%, dan transformator 500kVA (0,5MVA) memiliki %Z2 = 4,0% berbasis kapasitas sendiri → %Z2' transformator pada basis 10MVA = 4,0 × (10 ÷ 0,5) = 80%, total %Z = 3,0 + 80 = 83%
| Kosakata | Arti |
|---|---|
| 百分率インピーダンス(%Z) | persen impedansi (%Z) |
| 基準容量(10MVA) | kapasitas dasar (10MVA) |
| 三相短絡電流(Is) | arus hubung singkat 3 fasa (Is) |
| 遮断容量 | kapasitas pemutusan |
需要率・不等率・負荷率と変圧器のタップ電圧調整
Faktor Kebutuhan, Faktor Diversitas, Faktor Beban dan Pengaturan Tegangan Tap Transformator
受電設備の変圧器容量を経済的に設計するため、「需要率」「不等率」「負荷率」の3つの指標を使います。すべての負荷設備が同時に100%フル稼働することはまれだからです。
Untuk merancang kapasitas transformator gardu penerima secara ekonomis, digunakan 3 indikator yaitu "faktor kebutuhan", "faktor diversitas", dan "faktor beban", karena seluruh peralatan beban jarang beroperasi 100% penuh secara bersamaan.
「需要率(%)」は、設備容量の合計に対する最大需要電力の割合であり、「最大需要電力=設備容量合計×需要率」となります。需要率は通常100%以下になります。
"Faktor kebutuhan (%)" adalah rasio daya kebutuhan maksimum terhadap total kapasitas peralatan terpasang, sehingga "Daya kebutuhan maksimum = Total kapasitas terpasang × Faktor kebutuhan". Faktor kebutuhan umumnya bernilai 100% atau kurang.
「不等率」は、各負荷群の最大需要電力のピーク時間がずれる度合いを表し、「不等率=各負荷の最大需要電力の和÷合成最大需要電力」で定義されます(必ず1.0以上になります)。また「負荷率(%)」は「平均需要電力÷最大需要電力×100」です。
"Faktor diversitas (不等率)" menyatakan tingkat pergeseran waktu puncak antar-kelompok beban, didefinisikan sebagai "Faktor diversitas = Jumlah daya kebutuhan maksimum tiap beban ÷ Daya kebutuhan maksimum gabungan" (selalu 1,0 atau lebih). Sedangkan "faktor beban (%)" adalah "Daya kebutuhan rata-rata ÷ Daya kebutuhan maksimum × 100".
一方、高圧受電用変圧器には一次側巻線に「タップ(巻数調整端子:6,750V・6,600V・6,450V・6,300Vなど)」が付いています。二次側電圧V2は一次タップ電圧Vtに反比例するため、一次タップを6,600Vから6,300Vへ下げると、二次電圧は「6,600÷6,300倍」に上昇します。
Sementara itu, transformator penerima tegangan tinggi dilengkapi "tap (terminal pengatur lilitan: 6.750V, 6.600V, 6.450V, 6.300V, dll.)" pada belitan induksi primer. Karena tegangan sekunder V2 berbanding terbalik dengan tegangan tap primer Vt, menurunkan tap primer dari 6.600V ke 6.300V akan menaikkan tegangan sekunder sebesar "6.600 ÷ 6.300 kali".
Poin penting
- 合成最大需要電力は「(設備容量×需要率)の合計÷不等率」で求める(不等率は必ず1以上)。
Daya kebutuhan maksimum gabungan dihitung dengan "Jumlah (Kapasitas terpasang × Faktor kebutuhan) ÷ Faktor diversitas" (faktor diversitas selalu ≥ 1). - 負荷率(%)は「平均需要電力÷最大需要電力×100」であり、設備がどれだけ平坦に使われているかを示す。
Faktor beban (%) adalah "Daya kebutuhan rata-rata ÷ Daya kebutuhan maksimum × 100", yang menunjukkan seberapa rata peralatan digunakan. - 変圧器の一次タップ電圧をVt1からVt2に変えると、二次電圧V2は逆比の「V2'=V2×(Vt1÷Vt2)」に変わる。
Mengubah tegangan tap primer transformator dari Vt1 ke Vt2 akan mengubah tegangan sekunder V2 secara berbanding terbalik: "V2' = V2 × (Vt1 ÷ Vt2)". - 【例】一次 6,600Vタップのとき二次電圧が 200Vだった変圧器を、一次 6,300Vタップに切り替えたとき → 新しい二次電圧 V2' = 200 ×(6,600 ÷ 6,300)≈ 210V(約10V上昇する)
Contoh: Transformator yang tegangan sekundernya 200V pada tap primer 6.600V dipindahkan ke tap primer 6.300V → Tegangan sekunder baru V2' = 200 × (6.600 ÷ 6.300) ≈ 210V (naik sekitar 10V)
| Kosakata | Arti |
|---|---|
| 需要率と最大需要電力 | faktor kebutuhan dan daya kebutuhan maksimum |
| 不等率(1.0以上) | faktor diversitas (1,0 atau lebih) |
| 負荷率と平均需要電力 | faktor beban dan daya kebutuhan rata-rata |
| 変圧器のタップ電圧 | tegangan tap transformator |
支線の水平張力計算・低圧分岐回路設計と完全地絡時の対地電圧
Perhitungan Tegangan Horizontal Kawat Tupang, Desain Sirkit Cabang TR dan Tegangan ke Tanah Saat Gangguan Tanah Penuh
問9では、電柱を支える「支線の張力」、低圧幹線からの「分岐回路の電線太さと長さ」、または低圧側で完全地絡が起きたときの「外箱の対地電圧」が出題されます。
Pada Soal 9 sering keluar perhitungan "tegangan tarik kawat tupang (guy wire)" penahan tiang listrik, "ukuran dan panjang kawat sirkit cabang" dari saluran induk TR, atau "tegangan ke tanah pada selungkup logam" saat terjadi gangguan tanah penuh di sisi TR.
電柱と角度θ(シータ:よく30°が出る)をなして張られた支線(引張強さTS、安全率K)が支えることができる水平方向の最大張力Tは、許容張力「TS÷K」に「sinθ」を掛けた「T=(TS÷K)×sinθ」で求めます(sin30°=0.5)。
Tegangan tarik arah horizontal maksimum T yang mampu ditahan oleh kawat tupang (kuat tarik TS, faktor keamanan K) yang dipasang membentuk sudut θ (sering keluar 30°) terhadap tiang listrik dihitung dengan mengalikan tegangan izin "TS ÷ K" dengan "sinθ": "T = (TS ÷ K) × sinθ" (sin30° = 0,5).
また定格電流IBの過電流遮断器で保護された低圧幹線から分岐する場合、原則は分岐点から3m以下に遮断器を設けますが、分岐電線の許容電流Iwが「IBの35%以上なら8m以下まで」、「IBの55%以上なら長さ制限なし」で施設できます。
Saat mencabangkan sirkit dari saluran induk TR yang dilindungi pemutus arus lebih berarus pengenal IB, pada prinsipnya pemutus dipasang maksimal 3m dari titik cabang; namun jika arus izin kawat cabang Iw "minimal 35% dari IB boleh sampai 8m", dan jika "minimal 55% dari IB tidak ada batas panjang".
さらに、変圧器二次側(線間電圧V=210Vなど)の片線にB種接地抵抗RB、負荷機器の金属製外箱にD種接地抵抗RDが施されている回路で、非接地側電線が外箱に完全地絡したとき、外箱の対地電圧VAはRDへの分圧「VA=V×RD÷(RB+RD)(V)」となります。
Selain itu, pada rangkaian sekunder transformator (tegangan saluran V = 210V, dll.) yang salah satu kawatnya diberi pembumian Kelas B (RB) dan selungkup logam peralatan beban diberi pembumian Kelas D (RD), bila kawat tak-dibumikan mengalami gangguan tanah penuh ke selungkup, tegangan ke tanah selungkup VA menjadi pembagian tegangan pada RD: "VA = V × RD ÷ (RB + RD) (V)".
Poin penting
- 電柱と角度θをなす支線が耐えられる最大水平張力Tは「T=(引張強さTS÷安全率K)×sinθ」(sin30°=0.5)。
Tegangan horizontal maksimum T yang dapat ditahan kawat tupang bersudut θ terhadap tiang adalah "T = (Kuat tarik TS ÷ Faktor keamanan K) × sinθ" (sin30° = 0,5). - 幹線遮断器IBからの分岐距離:原則3m以下、許容電流「Iw≧0.35×IBなら8m以下」、「Iw≧0.55×IBなら制限なし」。
Jarak cabang dari pemutus saluran induk IB: prinsipnya ≤ 3m; bila arus izin "Iw ≥ 0,35 × IB maka ≤ 8m", bila "Iw ≥ 0,55 × IB maka tanpa batas". - 二次側V(V)の回路で外箱(接地抵抗RD)に完全地絡したときの外箱対地電圧は「VA=V×RD÷(RB+RD)(V)」。
Saat terjadi gangguan tanah penuh ke selungkup (resistansi tanah RD) pada rangkaian sekunder V (V), tegangan ke tanah selungkup adalah "VA = V × RD ÷ (RB + RD) (V)". - 【例】二次電圧 V = 210V、B種接地抵抗 RB = 10Ω、D種接地抵抗 RD = 40Ωの機器外箱に完全地絡したとき → 外箱の対地電圧 VA = 210 × 40 ÷(10 + 40)= 168V(RBを分子にして42Vとしないよう注意!)
Contoh: Tegangan sekunder V = 210V, resistansi pembumian Kelas B RB = 10Ω, resistansi pembumian Kelas D RD = 40Ω mengalami gangguan tanah penuh ke selungkup → Tegangan ke tanah selungkup VA = 210 × 40 ÷ (10 + 40) = 168V (jangan menaruh RB sebagai pembilang sehingga menjadi 42V!)
| Kosakata | Arti |
|---|---|
| 支線の水平張力と安全率 | tegangan horizontal kawat tupang dan faktor keamanan |
| 幹線分岐の3m・8mルール | aturan pencabangan saluran induk 3m dan 8m |
| 完全地絡と対地電圧 | gangguan tanah penuh dan tegangan ke tanah |
| 許容電流(Iw) | arus izin (Iw) |
試験によく出るポイントと覚え方
Poin yang Sering Keluar di Ujian & Cara Menghafal
問6の単相3線式回路で「上段の力率cosθ=0.5、下段の力率cosθ=1.0、上下の電流がともにI(A)」という問題が出たら、計算するまでもなく中性線電流INは「I(A)そのもの(例:ともに20Aなら中性線も20A)」になります(60度の正三角形になるため)。
Pada Soal 6 tentang rangkaian 1 fasa 3 kawat, jika muncul soal "faktor daya sisi atas cosθ = 0,5, faktor daya sisi bawah cosθ = 1,0, dan arus atas maupun bawah sama-sama sebesar I (A)", tanpa perlu menghitung pun arus kawat netral IN pasti bernilai "I (A) itu sendiri" (misalnya bila sama-sama 20A maka kawat netral juga 20A karena membentuk segitiga sama sisi 60 derajat).
問7の線路電力損失の文字式では、三相3線式の1線電流「I=P÷(√3Vcosφ)」を「Pl=3I²r」に代入すると、分子の3と分母の(√3)²=3がきれいに約分されて消え、「Pl=P²r÷(V²cos²φ)」と係数のないシンプルで美しい式が残ります。
Pada Soal 7 tentang rumus aljabar rugi daya saluran 3 fasa 3 kawat, bila arus 1 kawat "I = P ÷ (√3Vcosφ)" disubstitusikan ke "Pl = 3I²r", angka 3 pada pembilang dan (√3)² = 3 pada penyebut saling menghilangkan dengan rapi, menyisakan rumus sederhana tanpa koefisien: "Pl = P²r ÷ (V²cos²φ)".
問8の三相短絡電流「Is=(100÷%Z)×In」と、問9の高圧進相コンデンサ容量「Q=2πfCV²(Y結線)」および直列リアクトル付き容量「Q=V²÷(XC−XL)」は、過去問で何度も同じ式が出題されているため丸暗記しておきましょう。
Pada Soal 8 dan 9, rumus arus hubung singkat 3 fasa "Is = (100 ÷ %Z) × In", kapasitas kapasitor tegangan tinggi hubungan Y "Q = 2πfCV²", serta kapasitas dengan reaktor seri "Q = V² ÷ (XC − XL)" telah berulang kali keluar persis sama dalam soal ujian terdahulu—hafalkan di luar kepala.
Poin penting
- 三相3線式の電圧降下:「ΔV=√3×I×(r×cosθ+x×sinθ)」、三相電力損失:「Pl=3I²r=P²r÷(V²cos²φ)」。
Jatuh tegangan 3 fasa 3 kawat: "ΔV = √3 × I × (r × cosθ + x × sinθ)"; Rugi daya 3 fasa: "Pl = 3I²r = P²r ÷ (V²cos²φ)". - 百分率インピーダンスと短絡電流:「%Z=(Pn×Z÷Vn²)×100」、三相短絡電流「Is=(100÷%Z)×In」。
Persen impedansi dan arus hubung singkat: "%Z = (Pn × Z ÷ Vn²) × 100", arus hubung singkat 3 fasa "Is = (100 ÷ %Z) × In". - Y結線の高圧コンデンサ:「I=2πfCV÷√3(A)」「Q=2πfCV²(var)」、SR付きなら「Q=V²÷(XC−XL)(var)」。
Kapasitor TM hubungan Y: "I = 2πfCV ÷ √3 (A)" dan "Q = 2πfCV² (var)"; bila memakai SR maka "Q = V² ÷ (XC − XL) (var)". - 需要率・不等率・負荷率:最大需要=設備容量×需要率、合成最大=各最大の和÷不等率、平均需要=最大×負荷率。
Faktor kebutuhan, diversitas, beban: Kebutuhan maks = Kapasitas terpasang × Faktor kebutuhan; Maks gabungan = Jumlah maks ÷ Faktor diversitas; Rata-rata = Maks × Faktor beban. - 完全地絡時の外箱対地電圧:「VA=V×RD÷(RB+RD)」(分子は必ず外箱側のD種接地抵抗RDになる)。
Tegangan ke tanah selungkup saat gangguan tanah penuh: "VA = V × RD ÷ (RB + RD)" (pembilang wajib berupa resistansi pembumian Kelas D di sisi selungkup RD).
| Kosakata | Arti |
|---|---|
| 正三角形ベクトル(位相差60°) | vektor segitiga sama sisi (beda fasa 60°) |
| 三相送電損失式(P²r÷V²cos²φ) | rumus rugi transmisi 3 fasa (P²r ÷ V²cos²φ) |
| 基準容量換算 | konversi kapasitas dasar |
| 分圧による地絡電圧 | tegangan gangguan tanah melalui pembagian tegangan |
Distribusi Daya & Desain Pengawatan
Latihan soal bab ini di aplikasiReferensi resmi
- 一般財団法人 電気技術者試験センター「第一種電気工事士学科試験 出題範囲・出題例(2. 配電理論及び配線設計)」 — https://www.shiken.or.jp/construction/first/department/
- 経済産業省「電気設備の技術基準の解釈(低圧幹線・分岐回路及び接地工事)」 — https://www.meti.go.jp/policy/safety_security/industrial_safety/sangyo/electric/