電験三種 令和2年度(2020) 法規 問13(b) 過去問解説
図に示すように,高調波発生機器と高圧進相コンデンサ設備を設置した高圧需要家が配電線インピーダンス $Z_{\mathrm{S}}$ を介して 6.6 kV 配電系統から受電しているとする。
コンデンサ設備は直列リアクトル SR 及びコンデンサ SC で構成されているとし,高調波発生機器からは第5次高調波電流 $I_5$ が発生するものとして,次の(a)及び(b)の問に答えよ。
ただし,$Z_{\mathrm{S}}$,SR,SC の基本波周波数に対するそれぞれのインピーダンス $\dot{Z}_{\mathrm{S1}}$,$\dot{Z}_{\mathrm{SR1}}$,$\dot{Z}_{\mathrm{SC1}}$ の値は次のとおりとする。
$\dot{Z}_{\mathrm{S1}} = \mathrm{j}4.4\,\Omega$,$\dot{Z}_{\mathrm{SR1}} = \mathrm{j}33\,\Omega$,$\dot{Z}_{\mathrm{SC1}} = -\mathrm{j}545\,\Omega$
(b) 「高圧又は特別高圧で受電する需要家の高調波抑制対策ガイドライン」では需要家から系統に流出する高調波電流の上限値が示されており,6.6 kV 系統への第5次高調波の流出電流上限値は契約電力 1 kW 当たり 3.5 mA となっている。
今,需要家の契約電力が 250 kW とし,上記ガイドラインに従うものとする。
このとき,高調波発生機器から発生する第5次高調波電流 $I_5$ の上限値(6.6 kV 配電系統換算値)の値[A]として,最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
ただし,高調波発生機器からの高調波は第5次高調波電流のみとし,その他の高調波及び記載以外のインピーダンスは無視するものとする。
なお,上記ガイドラインの実際の適用に当たっては,需要形態による適用緩和措置,高調波発生機器の種類,稼働率などを考慮する必要があるが,ここではこれらは考慮せず流出電流上限値のみを適用するものとする。

- (1) 0.6
- (2) 0.8
- (3) 1.0
- (4) 1.2
- (5) 2.2
答えと解説を見る
正解は(4)
使う公式
流出電流の上限値 $I_{\mathrm{out}} = 3.5\,\mathrm{mA/kW} \times \text{契約電力}$
電流の分かれ方(分流) $I_{\mathrm{out}} = I_5 \times \dfrac{Z_{\mathrm{C}}}{Z_{\mathrm{S}} + Z_{\mathrm{C}}}$(ZS:配電線のインピーダンス、ZC:コンデンサ設備のインピーダンス)
解説
【考え方】I5 は、配電系統とコンデンサ設備の2つに分かれて流れます。系統へ流れる分が上限値になる I5 を探します。
■1 系統へ流してよい電流
1 kW あたり 3.5 mA、契約電力 250 kW です。
$I_{\mathrm{out}} = 3.5 \times 250 = 875\,\mathrm{mA} = 0.875\,\mathrm{A}$
■2 コンデンサ設備のインピーダンス
(a)より、第5次では SR が j165 Ω、SC が −j109 Ω、配電線が j22 Ω です。
SR と SC は直列なので、足し算です。
$\dot{Z}_{\mathrm{C}} = \mathrm{j}165 - \mathrm{j}109 = \mathrm{j}56\,\Omega$
■3 分かれ方から I5 を出す
系統へ流れる割合は、反対側(コンデンサ設備)のインピーダンスの割合です。
$I_{\mathrm{out}} = I_5 \times \dfrac{56}{22 + 56}$ を I5 について直します。
$I_5 = 0.875 \times \dfrac{78}{56} \fallingdotseq 1.22\,\mathrm{A}$
答えは(4)ピヨ。
系統へ流れる割合は、反対側(コンデンサ設備)のインピーダンスの割合です。
$I_{\mathrm{out}} = I_5 \times \dfrac{56}{22 + 56}$ を I5 について直します。
$I_5 = 0.875 \times \dfrac{78}{56} \fallingdotseq 1.22\,\mathrm{A}$
答えは(4)ピヨ。
出典:令和2年度(2020) 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)法規 問13