《法規》〈電気施設管理〉[H21:問4]電圧フリッカの発生原因と対策に関する空欄穴埋問題

Contents

1 【問題】
2 【ワンポイント解説】
3 【解答】

【問題】

【難易度】★★★☆☆（普通）

次の文章は，電力系統における電圧フリッカの現象とその防止対策に関する記述である。文中の$ \ \fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$} \ $に当てはまる最も適切な語句を解答群の中から選び，その記号をマークシートに記入しなさい。

製鋼用アーク炉などの変動負荷が$ \ \fbox {　（１）　} \ $の小さい系統に接続されると，その負荷電流による$ \ \fbox {　（２）　} \ $のため系統の電圧が変動する。この現象を電圧フリッカと呼んでいる。この負荷変動が頻繁に繰り返されると同じ変電所から供給される一般需要家の白熱電灯，蛍光灯などの照明にちらつきを生じ，このちらつきが著しい場合はこれらを利用している人に不快感を与えることになる。

フリッカ防止対策は，発生側で行う対策と電力供給側で行う対策に分けられる。

発生側（製鋼用アーク炉）で行う対策例としては，

①　アーク炉の電流変動を抑制するため，アーク炉の電路に$ \ \fbox {　（３）　} \ $を挿入する。

②　アーク炉の無効電力変動分を吸収するため，アーク炉の電路に$ \ \mathrm {SVC} \ $を設置する。

などがある。

一方，電力供給側で行う対策例としては，

①　アーク炉をもつ需要に対して，$ \ \fbox {　（１）　} \ $の大きい系統から電力を供給する。又は，上位電圧階級の系統に切り替えてアーク炉をもつ需要に電力を供給する。

②　一般需要家への影響を軽減するため，アーク炉をもつ需要を一般供給系統と分離して，$ \ \fbox {　（４）　} \ $で電力を供給する。

③　アーク炉をもつ需要に供給する電路の途中に$ \ \fbox {　（５）　} \ $を挿入し，見かけ上の$ \ \fbox {　（１）　} \ $を増大させる。

などがある。

〔問4の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　予備力　　　　　&（ロ）&　分路リアクトル　　　　　&（ハ）&　電圧感度 \\[ 5pt ] &（ニ）&　安定度　　　　　&（ホ）&　スポットネットワーク　　　　　　　　　&（ヘ）&　短絡容量 \\[ 5pt ] &（ト）&　専用線　　　　　&（チ）&　電圧降下　　　　　&（リ）&　可飽和リアクトル \\[ 5pt ] &（ヌ）&　地中ケーブル　　　　　&（ル）&　電圧上昇　　　　　&（ヲ）&　遮断器 \\[ 5pt ] &（ワ）&　直列コンデンサ　　　　　　　&（カ）&　アークホーン　　　　　&（ヨ）&　避雷器 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

電圧フリッカの発生原因と対策に関する問題です。
平成21年頃は太陽光発電があまり普及していなかったため本問のようにアーク炉に関する出題となっていますが，近年では太陽光発電所の単独運転検出機能から電圧フリッカが発生することが問題になっており，対策がなされていますので，知識として覚えておくと良いかと思います。

1.電圧フリッカ
①電圧フリッカの発生源及び原因
送配電線に製鉄用アーク溶解炉や溶接機など負荷変動の大きい負荷を短絡容量の小さい系統に接続されると，負荷電流変化による線路の電圧降下の変化の繰り返しにより，電圧変動が生じます。
短絡容量$ \ P_{\mathrm {s}} \ \mathrm {[V\cdot A]} \ $は，定格容量$ \ P_{\mathrm {n}} \ \mathrm {[V\cdot A]} \ $，線路の百分率インピーダンス$ \ ％Z \ \mathrm {[％]} \ $とすると，
\[
\begin{eqnarray}
P_{\mathrm {s}} &=&\frac {P_{\mathrm {n}}}{％Z}\times 100 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\] で求められ，線路のインピーダンスに反比例します。線路のインピーダンスが大きいほど電圧変動は大きくなるため，短絡容量が小さいほど電圧変動は大きくなります。

②電圧フリッカによる影響
電球や蛍光灯にちらつきが生じます。
特に電圧変動の周波数が$ \ 10 \ \mathrm {[Hz]} \ $程度のときに人が感知しやすいです。

③電圧フリッカの対策
・短絡容量の大きい系統から受電する
・配電用変圧器の容量を大きくし，線路インピーダンスを減少させる
・アーク溶解炉や溶接機を専用線もしくは専用変圧器とする
・電源側に直列コンデンサを設置する
・負荷側に無効電力補償装置（$ \ \mathrm {SVC} \ $）を設置する
・負荷側に直列リアクトルと同期調相機を挿入し，無効電力変動を同期調相機で吸収する
・アーク溶解炉の供給回路に可飽和リアクトルを設置する

【解答】

(1)解答：ヘ
題意より解答候補は，（イ）予備力，（ハ）電圧感度，（ニ）安定度，（ヘ）短絡容量，等になると思います。
ワンポイント解説「1.電圧フリッカ」の通り，短絡容量が小さいほど電圧変動は大きくなります。

(2)解答：チ
題意より解答候補は，（チ）電圧降下，（ル）電圧上昇，等になると思います。
送電端と受電端の電位差は負荷電流による電圧降下といいます。

(3)解答：リ
題意より解答候補は，（ロ）分路リアクトル，（リ）可飽和リアクトル，（ワ）直列コンデンサ，等になると思います。
ワンポイント解説「1.電圧フリッカ」の通り，電流変動を抑制するためにアーク炉の電路に挿入するリアクトルを可飽和リアクトルといいます。

(4)解答：ト
題意より解答候補は，（イ）予備力，（ホ）スポットネットワーク，（ト）専用線，（ヌ）地中ケーブル，等になると思います。
ワンポイント解説「1.電圧フリッカ」の通り，専用線で電力を供給すれば他の需要家への影響は発生しないことになります。

(5)解答：ワ
題意より解答候補は，（ロ）分路リアクトル，（リ）可飽和リアクトル，（ワ）直列コンデンサ，（カ）アークホーン，（ヨ）避雷器，等になると思います。
ワンポイント解説「1.電圧フリッカ」の通り，アーク炉を持つ電路の途中に直列コンデンサを挿入すれば，線路のリアクタンスが低下し電圧降下が小さくなります。