《電力》〈変電〉[R03:問6]変電所に設置される各調相設備の特徴に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★☆☆☆☆（易しい）

次の文章は，変電所の調相設備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ものを解答群の中から選べ。

電力用コンデンサは\( \ \fbox {　 （１） 　} \ \)相分の無効電力を供給し，\( \ \fbox {　 （２） 　} \ \)相分の無効電力を消費するために使用される。その構造はアルミニウムはく電極と誘電体を交互に重ねたものである。分路リアクトルは\( \ \fbox {　 （２） 　} \ \)相分の無効電力を供給し，\( \ \fbox {　 （１） 　} \ \)相分の無効電力を消費するために使用される。その構造には変圧器と同様に鉄心とコイルからなるものと，空心のものがある。

分路リアクトルや電力用コンデンサは専用の開閉器により開閉するが，その開閉する頻度を変圧器用の開閉器と比べると\( \ \fbox {　 （３） 　} \ \)である。

同期調相機は，同期電動機を\( \ \fbox {　 （４） 　} \ \)負荷で運転し，界磁電流を調整して電機子電流を\( \ \fbox {　 （１） 　} \ \)相にも\( \ \fbox {　 （２） 　} \ \)相にもすることができる。

これらの調相設備は送電回路に\( \ \fbox {　 （５） 　} \ \)に接続され，変圧器の三次側や母線に設置される。

〔問6の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　同　　　　　&（ロ）&　無　　　　　&（ハ）&　零 \\[ 5pt ] &（ニ）&　進　　　　　&（ホ）&　直・並列　　　　　　　&（ヘ）&　軽 \\[ 5pt ] &（ト）&　正　　　　　&（チ）&　並列　　　　　&（リ）&　稀頻度 \\[ 5pt ] &（ヌ）&　逆　　　　　&（ル）&　定格　　　　　&（ヲ）&　多頻度 \\[ 5pt ] &（ワ）&　同程度　　　　　　　&（カ）&　直列　　　　　&（ヨ）&　遅 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

調相設備に関する問題です。
内容としては非常に基礎的な内容ではありますが，(1)と(2)をしっかりと理解しているかどうかで点数を二分しているような問題と言えると思います。
「電力を遅らせる＝遅れ無効電力を吸収＝進み無効電力を供給」と「電力を進める＝進み無効電力を吸収＝遅れ無効電力を供給」の関係はしっかりと頭に入れておきましょう。

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。
\[
\begin{array}{|c|c|c|c|c|}
\hline
& 電力用コンデンサ & 分路リアクトル & 同期調相機 & 静止形無効電力補償装置\\
& & & & \mathrm {SVC}\\
\hline
調整能力 & \displaystyle {進相電力を吸収}\atop \displaystyle {（電流を進ませる）} & \displaystyle {遅相電力を吸収}\atop \displaystyle {（電流を遅らせる）} & 遅れから進みまで調整 & 遅れから進みまで調整 \\
\hline
調整 & 段階的 & 段階的 & 連続的 & 連続的 \\
\hline
コスト & 安 & 安 & 高 & 高 \\
\hline
保守性 & 容易 & 容易 & 頻雑 & 容易 \\
\hline
\end{array}
\]

2.同期機の\( \ \mathrm {V} \ \)曲線
同期機の\( \ \mathrm {V} \ \)曲線は図1の通りとなります。図の通り界磁電流を増加させると電機子電流は力率\( \ 1 \ \)を最下点として\( \ \mathrm {V} \ \)字に上昇していくという特性があります。発電機と電動機では遅れと進みが逆になります。
同期調相機は無負荷運転の同期電動機となります。

【解答】

(1)解答：ヨ
題意より解答候補は，（ニ）進，（ヨ）遅，等になると思います。
電力用コンデンサは電力を進め，分路リアクトルは電力を遅らせるため，電力用コンデンサは遅相分の無効電力を供給し，分路リアクトルは遅相分の無効電力を消費する役割があります。

(2)解答：ニ
題意より解答候補は，（ニ）進，（ヨ）遅，等になると思います。
(1)と同様，電力用コンデンサは電力を進め，分路リアクトルは電力を遅らせるため，電力用コンデンサは進相分の無効電力を消費し，分路リアクトルは進相分の無効電力を供給する役割があります。

(3)解答：ヲ
題意より解答候補は，（リ）稀頻度，（ヲ）多頻度，（ワ）同程度，になると思います。
分路リアクトルや電力用コンデンサの開閉器は負荷変化による力率変化を改善するために通常運転時でも開閉することが多く，変圧器用の開閉器は作業点検等で停止することがメインであるため通常運転時に操作することは少ないです。したがって，分路リアクトルや電力用コンデンサの開閉器の方が多頻度となります。

(4)解答：ロ
題意より解答候補は，（イ）同，（ロ）無，（ル）定格，になると思います。
同期調相機は同期電動機を無負荷で運転したもので，界磁電流を調整することで遅相から進相まで連続的に調相することができます。

(5)解答：チ
題意より解答候補は，（ホ）直・並列，（チ）並列，（カ）直列，になると思います。
調相設備は送電回路通電中に投入したり開放したりする設備であるため並列に接続します。