保護機器4【電験3種 機械】直列リアクトルの使用目的と6%の穴埋め！平成21年 A問題8 完全解説

今回は平成21年度 機械科目 A問題8を解説します。進相コンデンサに接続する直列リアクトルの使用目的と定格容量（6%）を問う穴埋め問題です。

直列リアクトルはコンデンサ電圧波形のひずみを軽減し、投入時の突入電流を抑制します。第5次以上の高調波に対しインピーダンスを誘導性にするため、容量の6%を挿入します。

問題文と選択肢

　高圧負荷の力率改善用として，その負荷が接続されている三相高圧母線回路に進相コンデンサが設置される。この進相コンデンサは，保護のためにリアクトルが(ア)に挿入されるが，その目的は，コンデンサの電圧波形の(イ)を軽減させ，かつ，進相コンデンサ投入時の突入電流を抑制するものである。したがって，進相コンデンサの定格設備容量は，コンデンサと(ア)リアクトルを組み合わせた設備の定格電圧及び定格周波数における無効電力を示す。

　この(ア)リアクトルの定格容量は，一般的には5次以上の高調波に対して，進相コンデンサ設備のインピーダンスを(ウ)にし，また，コンデンサの端子電圧の上昇を考慮して，コンデンサの定格容量の(エ)〔%〕としている。空白箇所（ア）〜（エ）に当てはまる語句又は数値として正しいものを組み合わせたのはどれか。

	（ア）	（イ）	（ウ）	（エ）
(1)	直列	ひずみ	容量性	3
(2)	並列	波高率	誘導性	6
(3)	直列	波高率	容量性	3
(4)	並列	ひずみ	容量性	6
(5)	直列	ひずみ	誘導性	6

出題のポイント：直列リアクトルはひずみと突入電流を抑える

進相コンデンサへリアクトルを直列に挿入すると、投入時の急峻な突入電流を抑え、コンデンサ電圧波形のひずみを軽減できます。第5次高調波では合成リアクタンス \(X_5=5x_L-x_C/5\) を正、すなわち誘導性にする必要があります。この条件は \(x_L/x_C\gt 1/25=4\%\) なので、余裕をみた標準値として6%の直列リアクトルを採用します。

ポイント解説：第5次で誘導性にする理論4%超と標準6%

進相コンデンサに直列にリアクトルを挿入すると、コンデンサ電圧波形のひずみを軽減し、投入時の突入電流を抑制できます。

第n次高調波に対する合成リアクタンスは \(X_n=nx_l-\dfrac{x_c}{n}\)。第5次以上で誘導性（\(X_n\gt 0\)）にするには \(x_l\gt \dfrac{x_c}{25}=0.04x_c\) が必要で、余裕をみてコンデンサ容量の6％の直列リアクトルを入れます。

問題の解説：直列・ひずみ・誘導性・6%

STEP1　（ア）（イ）挿入方法と目的

リアクトルは直列（ア）に挿入し、電圧波形のひずみ（イ）を軽減します。

STEP2　（ウ）インピーダンスの性質

第5次以上の高調波に対しインピーダンスを誘導性（ウ）にします。

STEP3　（エ）定格容量の割合

\(x_l\gt 0.04x_c\) に余裕をみて、コンデンサ容量の6（エ）％とします。よって組合せは(5)。

答え：(5)

まとめ

（ア）	直列
（イ）	ひずみ
（ウ）	誘導性
（エ）	6
答え	(5)

▼あわせて解きたい関連問題
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