《電力》〈変電〉[H24:問8]調相設備による力率調整に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★☆☆☆☆（易しい）

次の文章は，調相設備に関する記述である。

送電線路の送・受電端電圧の変動が少ないことは，需要家ばかりでなく，機器への影響や電線路にも好都合である。負荷変動に対応して力率を調整し，電圧値を一定に保つため，調相設備を負荷と\( \ \fbox {　 （ア） 　} \ \)に接続する。

調相設備には，電流の位相を進めるために使われる\( \ \fbox {　 （イ） 　} \ \)，電流の位相を遅らせるために使われる\( \ \fbox {　 （ウ） 　} \ \)，また，両方の調整が可能な\( \ \fbox {　 （エ） 　} \ \)や近年ではリアクトルやコンデンサの容量をパワーエレクトロニクスを用いて制御する\( \ \fbox {　 （オ） 　} \ \)装置もある。

上記の記述中の空白箇所(ア)，(イ)，(ウ)，(エ)及び(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

\[
\begin{array}{cccccc}
& （ア） & （イ） & （ウ） & （エ） & （オ） \\
\hline
(1) & 並　列 & \displaystyle {電力用}\atop \displaystyle {コンデンサ} & \displaystyle {分路}\atop \displaystyle {リアクトル} & 同期調相機 & \displaystyle {静止形無効}\atop \displaystyle {電力補償} \\
\hline
(2) & 並　列 & \displaystyle {直列}\atop \displaystyle {リアクトル} & \displaystyle {電力用}\atop \displaystyle {コンデンサ} & 界磁調整器 & \mathrm {PWM}制御 \\
\hline
(3) & 直　列 & \displaystyle {電力用}\atop \displaystyle {コンデンサ} & \displaystyle {直列}\atop \displaystyle {リアクトル} & 同期調相機 & \displaystyle {静止形無効}\atop \displaystyle {電力補償} \\
\hline
(4) & 直　列 & \displaystyle {直列}\atop \displaystyle {リアクトル} & \displaystyle {分路}\atop \displaystyle {リアクトル} & 界磁調整器 & \mathrm {PWM}制御 \\
\hline
(5) & 直　列 & \displaystyle {分路}\atop \displaystyle {リアクトル} & \displaystyle {直列}\atop \displaystyle {リアクトル} & 同期調相機 & \mathrm {PWM}制御 \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

調相設備は電験では非常によく出題される分野です。本問ぐらいストレートな問題だと，かなりの受験生が正答してくると思います。確実に得点できるように理解しましょう。

1.調相設備の種類
代表的な無効電力の調相設備には次の4種類があり，それぞれ下表のような特徴があります。
\[
\begin{array}{|c|c|c|c|c|}
\hline
& 電力用コンデンサ & 分路リアクトル & 同期調相機 & 静止形無効電力補償装置\\
& & & & \mathrm {SVC}\\
\hline
調整能力 & \displaystyle {進相電力を吸収}\atop \displaystyle {（電流を進ませる）} & \displaystyle {遅相電力を吸収}\atop \displaystyle {（電流を遅らせる）} & 遅れから進みまで調整 & 遅れから進みまで調整 \\
\hline
調整 & 段階的 & 段階的 & 連続的 & 連続的 \\
\hline
コスト & 安 & 安 & 高 & 高 \\
\hline
保守性 & 容易 & 容易 & 頻雑 & 容易 \\
\hline
\end{array}
\]

【解答】

解答：(1)
(ア)
調相設備は負荷と並列に接続して使用します。電路を開路せずに直列に接続すること自体が困難ですし，電圧が大きく変動してしまいます。

(イ)
ワンポイント解説「1.調相設備の種類」の通り，電流の位相を進めるために投入されるのは電力用コンデンサとなります。

(ウ)
ワンポイント解説「1.調相設備の種類」の通り，電流の位相を遅らせるために投入されるのは分路リアクトルとなります。

(エ)
ワンポイント解説「1.調相設備の種類」の通り，両方を調整可能なのは同期調相機となります。

(オ)
ワンポイント解説「1.調相設備の種類」の通り，パワーエレクトロニクスを用いて制御するのは静止形無効電力補償装置となります。\( \ \mathrm {PWM} \ \)制御はパルス幅を変えて，1サイクル全体で目的の電圧波形を得る制御で機械科目のパワーエレクトロニクス分野の範囲で扱います。