変電3【電験3種 電力】調相設備は負荷と並列！コンデンサは進め・リアクトルは遅らせる 令和6年度下期 A問題6 完全解説

今回は令和6年度下期 電力科目 A問題6、調相設備に関する空欄補充問題です。電力用コンデンサ・分路リアクトル・同期調相機・静止形無効電力補償装置（SVC）——受電端電圧を一定に保つための無効電力調整デバイス4兄弟を総ざらいします。

鍵は「調相設備は負荷と並列」「コンデンサ＝力率を進める／リアクトル＝力率を遅らせる」「同期調相機＝界磁電流で連続調整」「SVC＝半導体スイッチで高速制御」の4点。どれも変電ユニットの超頻出知識です。

出題のポイント

令和6年度下期 電力科目 A問題6：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 電力科目 【変電】 令和6年度下期 A問題6

　次の文章は、調相設備に関する記述である。

　一般に電力系統では、受電端電圧を一定に保つため、調相設備を負荷と(ア)に接続して無効電力の調整を行っている。

　電力用コンデンサは力率を(イ)ために用いられ、分路リアクトルは力率を(ウ)ために用いられる。

　同期調相機は、その(エ)を加減することによって、進み又は遅れの無効電力を連続的に調整することができる。

　静止形無効電力補償装置は、(オ)でリアクトルに流れる電流を調整することにより、無効電力を高速に制御することができる。

　上記の記述中の空白箇所(ア)〜(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

	(ア)	(イ)	(ウ)	(エ)	(オ)
(1)	並列	進める	遅らせる	界磁電流	半導体スイッチ
(2)	直列	遅らせる	進める	電機子電流	半導体整流装置
(3)	並列	遅らせる	進める	電機子電流	半導体スイッチ
(4)	直列	進める	遅らせる	電機子電流	半導体整流装置
(5)	並列	遅らせる	進める	界磁電流	半導体スイッチ

ポイント解説：調相設備は「並列」接続——進めるのはコンデンサ、遅らせるのはリアクトル

(ア)＝並列：調相設備は負荷と並列に接続して無効電力を調整する。直列に入れたら負荷電流がそのまま流れ込んでしまい、無効電力だけを出し入れする装置にならない。(イ)＝進める／(ウ)＝遅らせる：電力用コンデンサは進み無効電力を供給して遅れ力率を進める方向に改善する。逆に分路リアクトルは遅れ無効電力を吸収する装置で、軽負荷時（深夜など）に送電線の対地静電容量で進みすぎた力率を遅らせるために用いる（フェランチ効果対策）。

(エ)＝界磁電流：同期調相機は無負荷運転の同期電動機で、界磁電流を加減すると過励磁で進み・不足励磁で遅れの無効電力を連続的に調整できる（機械科目のV曲線と同じ理屈）。電機子電流は結果として変わる量であって、操作する量ではない。(オ)＝半導体スイッチ：静止形無効電力補償装置（SVC）は、サイリスタなどの半導体スイッチでリアクトルに流れる電流を位相制御し、無効電力を高速に制御する。回転機を持たない「静止形」で、応答が速いのが特長。よって(1)。

問題の解説

STEP1　(ア)を判定

調相設備（コンデンサ・リアクトル・同期調相機・SVC）はすべて負荷と並列に接続→(ア)＝並列。(2)(4)の直列が消える。

STEP2　(イ)(ウ)を判定

コンデンサ＝進み無効電力を供給→力率を進める。分路リアクトル＝遅れ無効電力を吸収→力率を遅らせる（軽負荷時のフェランチ効果対策）→(イ)＝進める、(ウ)＝遅らせる。残るは(1)のみだが、念のため(エ)(オ)も確認する。

STEP3　(エ)(オ)を確認

同期調相機は界磁電流の加減で進み⇔遅れを連続調整（V曲線）。SVCは半導体スイッチ（サイリスタ）でリアクトル電流を調整し高速制御→(エ)＝界磁電流、(オ)＝半導体スイッチ。よって答えは(1)。

答え：(1)

まとめ

(ア)並列	調相設備は負荷と並列に接続して無効電力を調整
(イ)進める	電力用コンデンサ＝進み無効電力を供給し力率改善
(ウ)遅らせる	分路リアクトル＝軽負荷時の進み力率対策（フェランチ）
(エ)界磁電流	同期調相機は界磁電流の加減で進み⇔遅れを連続調整
(オ)半導体スイッチ	SVC＝サイリスタでリアクトル電流を高速制御→答えは(1)

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