第一種電工 電気応用 問3：電気応用

高圧進相コンデンサに直列に接続する「直列リアクトル」の役割について問う問題です（OCR混在により設問の正確な読み取りは困難ですが、正答エから推定）。正答はエ「第5調波等の高調波障害の拡大を防止する」です。高圧進相コンデンサに直列リアクトル（SR）を接続する主な目的は、系統に含まれる第5調波（第5高調波）等の高調波電流がコンデンサにより拡大されることを防止するためです。また、コンデンサ投入時の突入電流（インラッシュ電流）を抑制する効果もあります。正答はエです。

直列リアクトル（SR：Series Reactor）の役割を各観点から確認します。直列リアクトルの主な機能：①高調波障害の防止（エ：正答）：電力系統には整流器・インバータ等の非線形負荷から発生する高調波（主に第5調波・第7調波等）が含まれます。コンデンサは高調波に対してインピーダンスが低下するため、高調波電流を多く吸収・拡大する傾向があります。直列リアクトルを接続することで、コンデンサと直列共振回路を構成し（共振周波数を基本波と高調波の間に設定）、高調波の吸収・拡大を抑制します。②突入電流の抑制：コンデンサ投入時（電源投入初期）の過大な突入電流（インラッシュ電流）を限流して機器への過大なストレスを防止します。直列リアクトルはコンデンサ容量の6%（第5調波防止の場合）のインダクタンスが標準（フィルタ設計による）。放電コイル（DC）との違い：放電コイルはコンデンサの残留電荷を放電するための素子で、直列リアクトルとは別の機能（haisenzu_04参照）。正答はエです。

本問は高圧進相コンデンサ設備における直列リアクトルの機能設計を問います。高調波対策は現代の電力系統において最重要課題の一つであり、スマートグリッド・省エネ機器の普及に伴い重要性が増しています。

【高調波発生の仕組みと影響】高調波（Harmonic）：基本波（50Hz/60Hz）の整数倍の周波数成分。発生源：整流器・インバータ・サイリスタ変換器・蛍光灯の電子安定器・UPS等の非線形負荷。主要高調波：第5調波（250Hz）・第7調波（350Hz）・第11調波（550Hz）・第13調波（650Hz）等。影響：変圧器・コンデンサの過熱、電流計・電力量計の誤差、制御回路の誤動作、通信機器への雑音障害。

【直列リアクトルの設計（コンデンサ容量に対する%）】コンデンサ容量に対する直列リアクトルの%（パーセントリアクタンス）：6%品（標準）：第5調波防止目的。リアクトルとコンデンサの直列共振周波数を基本波と第5調波の間（約204Hz）に設定。13%品（特殊）：第3調波防止が必要な場合。コンデンサ設備の合計インピーダンスが誘導性（遅れ）となるため、第3調波のコンデンサ流入を防止。

【高調波規制（高調波抑制対策ガイドライン）】経済産業省のガイドラインにより、電力系統への高調波流出量に上限値が設定されています。自家用電気工作物設置者は高調波フィルタ・直列リアクトル設置・インバータの多パルス化等の対策が義務づけられる場合があります。電験三種「機械」「電力」科目で高調波の次数・直列リアクトルの共振周波数計算が頻出です。近年のインバータ普及により高調波対策の実務的重要性が増しています。