電気施設管理-計算8【電験3種法規】6%直列リアクトルでコンデンサ端子電圧は1/0.94倍！7021V・186kvar＝(a)(5)(b)(3) 令和6年度上期 B問題12 完全解説

2026年7月23日2026年8月9日

電験3種法規科目電気施設管理令和6年度上期 B問題12 6%リアクトルで端子電圧が上がる！7021V

今回は令和6年度上期法規科目 B問題12、直列リアクトル付進相コンデンサ設備のコンデンサ端子電圧と容量を求める問題です。直列リアクトルの効果を理解しているかが問われる頻出パターンです。

核心は「6%直列リアクトルでコンデンサ端子電圧は1/(1−0.06)倍に上がる」こと。直列LCの分圧で、線間電圧より高い電圧がコンデンサにかかります。容量も同じ1/0.94倍だけ大きく必要になります。

令和6年度上期法規科目 B問題12：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種法規科目配電令和6年度上期 B問題12 問題文 — 令和6年度上期法規科目 B問題12 問題文

出典：一般財団法人電気技術者試験センター「令和6年度上期第三種電気主任技術者試験」法規科目 B問題12

電験3種法規科目【電気施設管理】令和6年度上期 B問題12

　三相3線式の高圧電路に300kW、遅れ力率0.6の三相負荷が接続されている。この負荷と並列に進相コンデンサ設備（直列リアクトル付）を接続して力率改善を行う。

（問題文と図は上の画像を参照してください。線間電圧6600V、X_L＝0.06X_C。）

三相3線式の高圧電路に300kW、遅れ力率0.6の三相負荷が接続されている。この負荷と並列に進相コンデンサ設備を接続して力率改善を行う。進相コンデンサ設備は図に示すように直列リアクトル付三相コンデンサとし、直列リアクトルSRのリアクタンスX_L[Ω]は、三相コンデンサSCのリアクタンスX_C[Ω]の6%とするとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、高圧電路の線間電圧は6600Vとし、無効電力によって電圧は変動しないものとする。

(a)　進相コンデンサ設備を高圧電路に接続したときに三相コンデンサSCの端子電圧の値[V]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

（1）6410　（2）6795　（3）6807　（4）6995　（5）7021 V

(b)　進相コンデンサ設備を負荷と並列に接続し、力率を遅れ0.6から遅れ0.8に改善した。このとき、この設備の三相コンデンサSCの容量の値[kvar]として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

（1）170　（2）180　（3）186　（4）192　（5）208 kvar

答え(a)6600/0.94≒7021V ＝ (5)／(b)175/0.94≒186kvar ＝ (3)

答えは(a)7021V・(b)186kvar

直列リアクトル付進相コンデンサ設備（機器選定の観点）

★6％直列リアクトルなら、コンデンサの端子電圧・容量とも 1/0.94 ≒ 1.064倍／★だからコンデンサの定格電圧は線間電圧より高いもの（6.6kV系なら7.02kV級）を選ぶ。／★定格容量も設備容量より大きいものを選ぶ。／★リアクトルの％はコンデンサの容量に合わせる——容量が違うと共振の危険。

★計算結果がそのまま機器選定の根拠になります。

この問題は令和元年度・令和5年度下期にも出題——★6年で3回、B問題12として定着しています。

この記事は、機器選定のチェックリストを主軸にします。

★★計算の要点（1/0.94倍）

$$V_C = V \times \dfrac{X_C}{X_C – X_L} = \dfrac{6600}{1 – 0.06} \approx 7021\,\mathrm{[V]}$$

コンデンサ端子電圧
(a)の答え

$$Q_C = \dfrac{Q_{\text{設備}}}{1 – 0.06} = \dfrac{175}{0.94} \approx 186\,\mathrm{[kvar]}$$

コンデンサ単体の容量
(b)の答え

電圧も容量も同じ1/0.94倍——Q＝V²/Xだから関係している。

設備容量175kvarはP(tanθ₁−tanθ₂)＝300×(1.333−0.750)です。

この2つの計算が、そのまま機器選定につながります。

★★機器選定のチェックリスト

項目	確認すること	本問の値
★①コンデンサの定格電圧	★★端子電圧以上か	★★7021V→7.02kV級
★②コンデンサの定格容量	★★必要容量以上か	★★186kvar以上
★③リアクトルの％	★★コンデンサの容量に対して6％か	★★6％
★④リアクトルの定格電流	★★コンデンサの電流に耐えるか	★★—

①を怠ると、6.6kV用コンデンサに7021Vがかかって劣化します。

③を怠ると、共振して焼損のおそれ——平成26年度B問題13がその問題です。

計算はこのチェックのためにあるのです。

★★リアクトルの容量整合が重要

$$\%X_L \propto \dfrac{1}{Q}$$

★％インピーダンスは容量に反比例

$$\text{160kvar用の6％を106kvarに流用} \Rightarrow 6 \times \dfrac{106}{160} \approx 4\,[\%]$$

実効的に約4％になってしまう
★共振点が5次に近づく

容量の違うリアクトルを流用すると、％が変わってしまいます。

4％では共振点が5次に近づき、非常に危険——焼損のおそれ。

だから必ず容量を合わせる——実務上の鉄則です。

★共振点の計算

リアクトルの％	共振する次数	第5調波への適否
★4％	★★5.0次	★★★危険（共振）
★6％	★★4.08次	★★適
★13％	★★2.77次	★★適（第3調波対策）

$$n = \sqrt{\dfrac{1}{\%X_L/100}} = \sqrt{\dfrac{100}{\%X_L}}$$

共振する次数
★4％なら√25＝5.0

4％だとちょうど第5調波で共振します——最悪の設計。

6％なら4.08次で、第5調波では誘導性——安全です。

この計算ができれば、流用の可否を判断できます。

★3回出題された理由

年度	問題番号	内容
★令和元年度	★★B問題12	★★同一
★令和5年度下期	★★B問題12	★★同一
★令和6年度上期（本問）	★★B問題12	★★同一

力率改善は電気管理の中心テーマ——だから繰り返し問われるのです。

計算・条文・実務を一度に問える素材です。

確実に得点したい問題——3回分の価値があります。

直列リアクトルの3つの役割

役割	内容
★①共振の防止	★★系統との並列共振を避ける（主目的）
★②突入電流の抑制	★★投入時の大電流を抑える
★③波形ひずみの軽減	★★電圧波形を改善する

主目的は共振の防止——高調波を吸収するためではありません。

だから高圧進相コンデンサには必ず付けるのが基本です。

開放後の残留電荷

コンデンサを開放すると電荷が残ります——7021Vが残ると危険。

放電コイルや放電抵抗で速やかに放電させます——解釈にも規定があります。

点検時は放電を確認してから触れる——安全の基本です。

必要な設備容量の求め方

$$Q_1 = 300 \times \dfrac{0.8}{0.6} = 400\,\mathrm{[kvar]}$$

改善前（力率0.6）

$$Q_2 = 300 \times \dfrac{0.6}{0.8} = 225\,\mathrm{[kvar]}$$

改善後（力率0.8）

$$Q_{\text{設備}} = 400 – 225 = 175\,\mathrm{[kvar]}$$

設備として必要な無効電力

力率0.6と0.8は3:4:5の三角形——tanθは1.333と0.750です。

この175kvarを1/0.94倍して186kvar——コンデンサ単体の容量になります。

2段階の計算——どちらを問われているか確認します。

力率改善で得られるもの

効果	内容
★損失の低減	★★力率の2乗に反比例——0.6→0.8で44％減
★基本料金の割引	★★力率85％を超えると割引
★設備容量の余裕	★★同じ[kV·A]でより多くの[kW]
★電圧降下の低減	★★受電端電圧が上がる

4つの効果が同時に得られます——だから最優先の対策。

投資回収も早い——数年で元が取れることが多いのです。

⏱️ 本番での進め方
① 6％SRなら端子電圧・容量とも1/0.94倍。
② コンデンサの定格電圧は端子電圧以上のものを選ぶ。
③ ％インピーダンスは容量に反比例——流用は危険。
④ 共振次数は√(100/%X_L)——4％なら5.0次で共振。

💡 覚え方
直列リアクトル付進相コンデンサ＝6％SRならコンデンサ端子電圧・容量とも1/0.94倍（線間電圧6600Vなら端子電圧7021V）。機器選定では①定格電圧が端子電圧以上 ②定格容量が必要容量以上 ③リアクトルの％がコンデンサ容量に対して6％を確認する。共振次数＝√(100/%X_L)で、6％なら4.08次。

⚠️ よくある間違い
容量の違うリアクトルを流用しない——％が変わって共振の危険がある。6600V用コンデンサを付けない——端子電圧は7021V。

まとめ

(a)分圧	V_C=V/(1−X_L/X_C)=6600/0.94
(a)端子電圧	≒7021 V →(5)
負荷無効(tanθ₁)	300×1.333＝400 kvar
目標(tanθ₂)	300×0.75＝225 kvar
設備必要無効	400−225＝175 kvar
(b)SC容量	175/0.94≒186 kvar →(3)