電験三種 令和4年度下期 電力 問12｜配電（系統・機器・保護）

配電線路の電圧調整についての空欄補充問題（令和4年度下期 問12）。正答は(3)です。

配電用変電所では負荷時電圧調整器(ｱ)によって負荷変動に応じて二次側母線電圧を調整し、高圧配電線路では柱上変圧器のタップ調整(ｲ)で低圧側の電圧を調整します。こう長が長い・分散型電源が多いなどで電圧変動が大きい場合は、高圧配電線路にステップ式自動電圧調整器(ｳ)（SVR）や開閉器付電力用コンデンサを設置することもあります。さらに電線を太線化(ｴ)すると電圧降下を軽減できます。したがって(ｱ)負荷時電圧調整器・(ｲ)タップ調整・(ｳ)ステップ式自動電圧調整器・(ｴ)太線化となり、正答は(3)です。

配電線路の電圧調整は、変電所側・柱上変圧器側・線路側の3段階で行われます。

まず配電用変電所では、負荷時電圧調整器（LRT：負荷時タップ切換変圧器など）(ｱ)によって、負荷の増減に応じて変電所二次側母線の電圧を自動的に調整します。

次に高圧配電線路の末端に近い柱上変圧器では、タップ調整(ｲ)（変圧器の巻数比を切り替えること）によって低圧配電線路に送り出す電圧を微調整します。これは変電所の調整だけでは線路の末端まで適正電圧を保てない場合の、より細かい調整です。

それでも高圧配電線路のこう長が長い場合や分散型電源が多く接続されている場合には、電圧変動がさらに大きくなり、変電所の調整や柱上変圧器のタップ調整だけでは供給電圧を許容範囲に抑えられないことがあります。このような場合には、ステップ式自動電圧調整器（SVR）(ｳ)や開閉器付電力用コンデンサを高圧配電線路の途中に施設して、電圧をさらに調整します。

さらに、電線そのものを太線化(ｴ)すると、電線の抵抗・インピーダンスが下がり、同じ負荷電流でも電圧降下（三相3線式でΔV≒√3I(Rcosφ+Xsinφ)）のRが小さくなるため、電圧降下を軽減する効果があります。

以上から(ｱ)負荷時電圧調整器・(ｲ)タップ調整・(ｳ)ステップ式自動電圧調整器・(ｴ)太線化の組合せとなり、正答は(3)です。選択肢1・5は(ｳ)を「バランサ」（単相3線式の電圧不平衡を補正する機器で、高圧線路の電圧調整器ではない）とし、選択肢2・5は(ｲ)を「取替」としてタップ切替による調整という実際の方法を取り違えています。選択肢2・4は(ｱ)を「計器用変成器」（電圧・電流を計測用に変成する機器で、電圧を調整する機能はない）とし、選択肢1・2・4は(ｴ)を「細線化」としています。細線化すると抵抗が増えて電圧降下はかえって大きくなります。

配電線路の電圧調整が多段階になっている理由は、配電用変電所から需要家までの距離が長く、負荷（需要家の使用電力）がその距離の間で絶えず変動するためです。変電所での調整（LRT）は、全体の負荷変動に対して母線電圧という「出発点」を調整しますが、個々のフィーダ（配電線路）ごとの負荷の偏りや、線路途中での電圧降下までは補正できません。そこで柱上変圧器のタップを設置地点ごとの高圧側電圧に合わせて選んで低圧側の電圧を整え、さらにこう長が長いフィーダではSVRのような線路の途中に設置する調整器で追加の補正を行う、という階層構造になっています。

近年はこの構造に新たな課題が加わっています。太陽光発電などの分散型電源が高圧配電線路に多数接続されると、晴天時の日中に逆潮流（需要家側から変電所側へ電力が流れる現象）が生じ、線路の電圧がむしろ上昇してしまうことがあります。従来は負荷電流による電圧降下だけを想定して調整器を設計・運用していたため、この電圧上昇にも対応できるよう、SVRの整定や電力用コンデンサの運用方法を見直す必要が生じています。

電線の太線化は仕組みとしては最も単純な対策ですが、既設の電線を張り替える工事が必要になります。このように、本問で挙げられた4つの対策（変電所のLRT、柱上変圧器のタップ調整、SVR・コンデンサ、太線化）は、コストと効果のバランスを見ながら組み合わせて使われています。

開閉器付電力用コンデンサも、SVRと同じく高圧配電線路の途中に設置する調整手段ですが、働き方が異なります。コンデンサは進み無効電力を線路に供給することで電圧降下の一部（Xsinφの項）を打ち消し、電圧を持ち上げる方向にしか作用しません。これに対しSVRはタップを自動で切り替えることで電圧を上げる方向にも下げる方向にも調整できるため、逆潮流による電圧上昇が課題となる近年の配電線路では、SVRの役割がより重要になっています。