第一種電工 電気の基礎理論 問8：電気の基礎理論

高圧進相コンデンサに直列で挿入されるリアクトル（直列リアクトル）の役割に関する問題。直列リアクトルの主な役割は「投入時の突入電流抑制」「高調波電流の吸収・抑制」「電流の不平衡防止」。「遮へい端部の電位傾度を緩和する」のはストレスコーン（高圧ケーブル終端部品）の役割であり、リアクトルには不要な役割である。正答はイ（遮へい端部の電位傾度を緩和する）。

高圧進相コンデンサ用直列リアクトルの役割として「不要（正しくない）もの」を選ぶ問題。

【直列リアクトルの3つの主役割】

①投入時の突入電流抑制（コンデンサ投入瞬間の過大電流を限流）

→ 選択肢ア：正しい役割の一つ

②電流の不平衡防止（三相コンデンサバンクの各相電流の均等化）

→ 選択肢ウ：正しい役割

③高調波電流の吸収（第5次高調波：250Hz対策に6%リアクトルが標準）

→ 選択肢エ：正しい役割

【不要な役割（正答イ）】

「遮へい端部の電位傾度を緩和する」→ これはストレスコーン（高圧ケーブル終端部品）の役割。高圧ケーブルの遮へい層（金属テープ）の端部で電界集中が生じるため、ストレスコーンで電位傾度（電界の勾配）を緩和する。リアクトルとは全く別の機能。

正答イ：直列リアクトルには関係のない役割。

高圧進相コンデンサ・直列リアクトルのシステム設計は、第一種電気工事士が扱うキュービクル設備の中核論点の一つ。「遮へい端部の電位傾度緩和（正答イ）」がリアクトルとは無関係であることを理解した上で、リアクトルの実務上の重要性を深掘りする。

【直列リアクトルの詳細設計】

標準容量：コンデンサ定格容量の6%（第5次高調波対策）または13%（第3次高調波対策）

6%リアクトル：直列共振周波数 f_r = f₀/√0.06 ≈ 204 Hz（第5次高調波250Hzより低く設定し共振回避）

13%リアクトル：f_r ≈ 139 Hz（第3次高調波150Hzより低く設定）

①突入電流抑制（アの根拠）

コンデンサ投入時の突入電流ピーク値：i_peak = V_peak / √(L/C)

直列リアクトルL挿入で突入電流を1/√(1/0.06)=1/4.1に低減

②高調波電流吸収（エの根拠）

LCフィルタ（コンデンサとリアクトルの直列回路）として機能し、特定次数の高調波電流を大地に分流させる（受動フィルタ）。非線形負荷（インバータ・UPS・LED照明）が多い設備では特に重要。

③電流不平衡防止（ウの根拠）

三相コンデンサバンクで各相のコンデンサが経年劣化等で容量が不均等になると、直列リアクトルで電流差が緩和される。

【ストレスコーン（イの正しい用途）】

高圧CVケーブルの終端処理で遮へい層を切断すると、遮へい層端部に電界集中が生じる（電位傾度が急峻になる）。ストレスコーン（ゴム製または金属製の形状物）を遮へい層端部に装着することで、電界を「円錐状に」分散させ絶縁破壊を防ぐ。

【電験三種への接続】

電験三種「電力」では力率改善コンデンサの容量計算（Q_C=P×Δtanφ）と高調波対策（LC並列共振フィルタ・能動フィルタ）、「機械」ではコンデンサ突入電流の過渡解析（i=V/√(L/C)×sin(ωt)）、「法規」では「高圧の需要設備には受電電力500kW以上で進相コンデンサ設置が望ましい」が出題される。