問題文
変電所に設置された一次電圧 66kV, 二次電圧 22kV, 容量 50MV・A の三相変圧器に、22kVの無負荷の線路が接続されている。その線路が、変電所から負荷側500mの地点で三相短絡を生じた。
三相変圧器の結線は、一次側と二次側がY-Y結線となっている。
ただし、一次側からみた変圧器の1相当たりの抵抗は \(0.05\Omega\), リアクタンスは \(7\Omega\), 故障が発生した線路の1線当たりのインピーダンスは \((0.20+j0.45) \Omega/\text{km}\) とし、変圧器一次電圧側の線路インピーダンス及びその他の値は無視するものとする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。
短絡前に、22kV に保たれていた三相変圧器の母線の線間電圧は、三相短絡故障したとき、何kVに低下するか。電圧の値 [kV] として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
選択肢
変電所母線（変圧器二次側端子）の電圧 \(V_{bus}\) は、短絡電流による線路での電圧降下分だけ故障点電位（0V）から高い、あるいは電源電圧から変圧器での電圧降下を引いたものです。
故障点から計算すると、
\[ V_{bus(\text{相})} = I_s \times |Z_L| \]
\[ |Z_L| = \sqrt{0.10^2 + 0.225^2} \approx 0.2462 \Omega \]
\[ V_{bus(\text{相})} = 12601 \times 0.2462 \approx 3102 \text{V} \]
線間電圧に換算すると、
\[ V_{bus(\text{線間})} = 3102 \times \sqrt{3} \approx 5373 \text{V} = 5.37 \text{kV} \]