今回は平成22年度 法規科目 A問題10、配電系統の高調波について不適切な記述を選ぶ問題です。高調波は電力品質の重要テーマで、コンデンサ・リアクトル・フィルタの知識が問われます。
押さえる原則は「フィルタは発生源の近くに置く」。高調波発生源が変圧器の低圧側にあるなら、抑制設備も低圧側に置いた方が系統への流出を抑えられます。また第3次高調波は零相成分で高圧側に出にくい点も頻出です。
出題のポイント
平成22年度 法規科目 A問題10：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 法規科目 【電気施設管理】 平成22年度 A問題10
次の文章は、配電系統の高調波についての記述である。不適切なものは次のうちどれか。
(1) 高調波電流を多く含んだ程度に応じて電圧ひずみが大きくなる。
(2) 高調波発生機器を設置していない高圧需要家であっても直列リアクトルを付けないコンデンサ設備が存在する場合、電圧ひずみを増大させることがある。
(3) 低圧側の第3次高調波は、零相（各相が同相）となるため高圧側にあまり現れない。
(4) 高調波電流流出抑制対策のコンデンサ設備は、高調波発生源が変圧器の低圧側にある場合、高圧側に設置した方が高調波電流流出抑制の効果が大きい。
(5) 高調波電流流出抑制対策設備に、高調波電流を吸収する受動フィルタと高調波電流の逆極性の電流を発生する能動フィルタがある。
ポイント解説：フィルタは発生源の近くに置く
(4)が不適切：高調波電流の流出抑制設備（フィルタ・コンデンサ）は、発生源の近くに設置するほど効果的です。発生源が変圧器の低圧側にあるなら、低圧側に設置した方が高調波電流を発生源近くで吸収でき、系統（高圧側）への流出を抑えられます。「高圧側に設置した方が効果が大きい」は逆で不適切。
(1)(2)は適切：(1)高調波電流が多いほど、系統インピーダンスとの積で生じる電圧ひずみが大きくなる——正しい。(2)直列リアクトルのないコンデンサ設備は、系統のインダクタンスと並列共振を起こし、他所からの高調波電流を拡大してしまうことがあります。だから高圧進相コンデンサには6%直列リアクトルを付けるのが基本——正しい。
(3)(5)も適切：(3)第3次（および3の倍数次）高調波は零相成分（各相同相）になり、変圧器のΔ結線を環流して高圧側にあまり出ません——正しい。(5)抑制設備には、受動（パッシブ）フィルタ（LCで特定次数を吸収）と、能動（アクティブ）フィルタ（高調波と逆極性の電流を注入して打ち消す）があります——正しい。よって不適切は(4)。
問題の解説
STEP1 (4)を検討
発生源が低圧側→低圧側に設置した方が流出抑制効果が大きい→(4)は逆で不適切
STEP2 (2)
直列リアクトルなしのコンデンサは並列共振で高調波を拡大→適切
STEP3 (3)(5)
第3次は零相でΔ環流／受動・能動フィルタ→適切 →(4)
答え：(4)
💡 覚え方
高調波＝電流ひずみ→電圧ひずみ。直列リアクトルのない進相コンデンサは並列共振で高調波を拡大（対策＝6%直列リアクトル）。第3次（3n次）高調波は零相成分でΔ結線を環流し高圧側に出にくい。抑制設備＝受動フィルタ（吸収）・能動フィルタ（逆極性電流を注入）。フィルタは発生源の近くに設置するほど効果大。
⚠️ よくある間違い
(4)の向きに注意——発生源が低圧側なら低圧側に置く（高圧側ではない）。「フィルタは発生源の近く」が原則。第3次は零相で高圧側に出にくい、を「出やすい」と誤らない。
まとめ
| (1) | 適切（高調波電流↑で電圧ひずみ↑） |
| (2) | 適切（直列リアクトルなしは並列共振で拡大） |
| (3) | 適切（第3次は零相でΔ環流） |
| (4) | 不適切（低圧発生源は低圧側設置が効果大） |
| (5) | 適切（受動・能動フィルタ） |
| 答え | (4) |
▼あわせて解きたい関連問題
・高圧受電設備の保護協調（電気施設管理8）：【法規】令和3年度 A問題10
・絶縁油の劣化（電気施設管理13）：【法規】平成26年度 A問題8
コメント