第一種電工 令和6年度 問49｜配線図

高圧受電設備で進相コンデンサに関連する機器の役割のうち、誤っているものを選ぶ問題です。正答はエの「コンデンサの残留電荷を放電する」です。コンデンサの残留電荷放電は「放電コイル（放電抵抗）」が担う機能であり、選択肢ア〜ウ（コンデンサ回路の突入電流抑制・電圧波形ひずみ改善・高調波障害防止）は直列リアクトル（SR）の機能として正しい記述です。進相コンデンサの回路には必ず直列リアクトルと放電コイルをセットで設置します。正答はエです。

高圧進相コンデンサ回路の構成機器の役割を各選択肢で確認します。直列リアクトル（SR）の機能：ア（コンデンサ回路の突入電流を抑制する）：コンデンサ投入時の突入電流（無限大理論値）をSRが制限して機器保護。正しい。イ（電圧波形のひずみを改善する）：第5調波等の高調波がコンデンサに流れ込む「高調波拡大現象」を防止することで波形改善効果。正しい。ウ（第5調波等の高調波障害の拡大を防止する）：SRを6%に設定することで第5調波に対してコンデンサとSRの直列共振周波数が基本波以外となり、高調波拡大を防止。正しい。放電コイル（放電抵抗）の機能：高圧進相コンデンサは回路から切り離した後も充電電荷が残留し、機器接触・再投入時の危険があります。放電コイル（または放電抵抗）は一定時間内にコンデンサの残留電荷を消費・放電させます。エ（コンデンサの残留電荷を放電する）は直列リアクトル（SR）の機能ではなく放電コイルの機能です。よってエが「機器⑨（直列リアクトル）の役割として誤っている」となり正答はエです。

本問は高圧進相コンデンサ回路の設計要素を問います。第一種電気工事士の施工実務および電験三種「電力」「理論」科目で問われる高調波対策と力率改善の核心知識です。

【進相コンデンサ回路の標準構成】高圧コンデンサ（SC）＋直列リアクトル（SR）＋放電コイル（DC）の三点セットが基本です。

直列リアクトル（SR）の詳細機能：

① 高調波拡大防止：高圧コンデンサは低インピーダンス（Xc=1/2πfC）のため高調波電流（第5・7・11次など）が集中して流れ、過電流・過電圧・機器損傷の原因になります。SRを接続すると直列LC回路の共振周波数fr=1/(2π√LC)がコンデンサ単体のインピーダンスゼロ周波数（理論上0Hz）からずれ、高調波周波数でのインピーダンスが増大して電流集中を防止。6%SRでfr=基本波（50Hz）の1/√0.06≈4.08倍=204Hz（第4.1次）に設定→第5調波より低い→第5調波以上の高調波電流に対してコンデンサ+SRのインピーダンスが容量性から誘導性に変わり、電流集中防止。

② 突入電流抑制：SRがないとコンデンサ投入時の突入電流がdi/dt=V/L→理論上無限大になります。SRのインダクタンスで突入電流のdi/dtが制限されます。

放電コイル（DC）の機能：コンデンサを回路から遮断した後、放電コイル（変圧器型の放電コイル）を通じて5分以内に残留電圧を50V以下（JEC-2352の規定）に低下させます。放電コイルがないと切断後もコンデンサに電荷が残留し、偶発的な人体接触での感電・再投入時の過大突入電流（残留電荷逆位相での投入）が発生します。内線規程（JEAC 8011）ではコンデンサの放電設備の設置を義務づけています。