第一種電工 自家用電気工作物の検査方法 問5：自家用電気工作物の検査方法

需要家の1期間（月単位など）の平均力率を求めるには、消費した電力量（kWh）と無効電力量（kvarh）が必要です。選択肢イの「電力量計」が正答です。電力量計（WH計）と無効電力量計（VARhメーター）の組み合わせ、または皮相電力量も測定できる電力計を組み合わせることで、平均力率＝消費電力量÷皮相電力量を算出できます。電力計（ア）は瞬時値を計測するものであり、1期間の平均力率計算には不向きです。正答はイです。

平均力率の計算には1期間全体の積算値が必要です。消費電力量W[kWh]と無効電力量Q[kvarh]が分かれば、皮相電力量S[kVAh]＝√(W²+Q²)から平均力率cosφ＝W/Sを算出できます。このために必要な計器の組み合わせは電力量計（有効電力量計）と無効電力量計です。選択肢イ「電力量計」がこれに該当します（電力量計と無効電力量計の組み合わせを示しています）。電力計（ア）は瞬時の有効電力[kW]を示すもので、積算が必要な月間平均力率の計算には使用できません。なお、最近のデジタル積算電力計の中には有効電力量・無効電力量・力率・需要電力を一体で記録できる多機能型もあり、設備管理の効率化に貢献しています。正答はイです。

本問は電力管理における力率改善設備の設計・評価に関わる計測の基礎を問います。一般送配電事業者との電気料金契約（従量電灯・低圧電力・高圧電力・特別高圧電力の各種別）では力率割引・割増制度があり、平均力率の正確な把握は電力コスト管理に直結します。

【平均力率の計算方法】月間（1期間）の平均力率は瞬時値の平均ではなく、積算量から算出します。月間有効電力量W[kWh]と月間無効電力量Q[kvarh]から皮相電力量S＝√(W²+Q²)[kVAh]を求め、cosφ＝W/Sで平均力率を得ます。積算には電力量計（有効電力量計WH）と無効電力量計（VARh計）が必要です。

【各計器の機能と違い】

• 電力計（wattmeter）：瞬時の有効電力[W/kW]を指示。積算機能なし
• 電力量計（watt-hour meter）：有効電力量[kWh]を積算計測。電力会社の料金計算に使用
• 無効電力量計（VAR-hour meter）：無効電力量[kvarh]を積算計測。力率算出のセット計器
• 最大需要電力計（demand meter）：30分平均の最大需要電力[kW]を記録。契約電力決定に使用

【力率改善の実務】高圧受電設備では力率改善のために低圧側または高圧側に進相コンデンサを設置します。進相コンデンサの適正容量はQ_c[kvar]＝P(tanφ1-tanφ2)で決まります（P：有効電力、φ1：改善前力率角、φ2：目標力率角）。力率95%以上で電力料金の力率割引が最大化されます。電験三種「電力」「電気施設管理」科目および第一種電気工事士の実務において、進相コンデンサの選定・設置・管理は重要業務です。