コンデンサとリアクトルの組合せ L=6%ってなに?

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どうもじんでんです。今の高圧受電設備ではコンデンサには、セットでリアクトルの設置が標準となっています。このコンデンサとリアクトルの組合せは、非常に重要なものとなっています。

その中でL=6%という表記を見たことはありませんか。L=6%だけでなくL=13%というのもあります。

これについて正しく理解できているでしょうか。

今回はコンデンサとリアクトルの組み合わせに重要な、L=〇%について解説します。

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コンデンサとリアクトルの基礎知識

高圧受電設備のおけるコンデンサは、主に力率改善を目的として設置されます。力率を改善することで、電気料金の割引を受けることができます。

このコンデンサと合わせて設置が必要なのがリアクトルです。

リアクトルは下記の目的で設置されます。

  • 高調波対策
  • 突入電流の抑制

設置基準は高圧受電設備規程で定められており、昔は勧告でしたが現在では義務となっています。これらのことから最近の高圧受電設備の多くでは、リアクトルが設置されています。

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L=〇%とは?

まずL=〇%とはどういう意味なのでしょうか。

これはリアクタンスが〇%という意味になります。これだけでは意味が分かりませんよね。

もっと噛み砕くと、コンデンサの容量に対してリアクタンスが〇%と言う意味になります。100kvarのコンデンサでL=6%であれば、リアクトルの容量は6kvarとなります。

L=6%が標準

コンデンサに対するリアクトルの容量は、6%が標準となっています。これは第5高調波に対策する為です。

電力系統には様々な高調波成分が流れ込みますが、その中でも圧倒的に多いのが第5高調波成分です。この為に基本的な高調波対策としては、第5高調波を対象としています。

高調波は誘導性な為に容量性のコンデンサに流入して共振すると、高調波を増大させてしまいます。こうならない為にコンデンサとリアクトルを組み合わせてインピーダンスを誘導性にします。誘導性にすることで、コンデンサにて高調波が増大することが無くなります。

このようにコンデンサとリアクトルの合成インピーダンスを誘導性にする為には、下記の式の関係性にすれば良いです。

\(ωL-\Large{\frac{1}{ωc}}\normalsize{>0}\)

ωには周波数が含まれるので、第5高調波は基本周波数の5倍となり下記のようになります。

\(5ωL-\Large{\frac{1}{5ωc}}\normalsize{>0}\\ωL>\Large{\frac{1}{25ωc}}\\~~~~~>0.04\times\Large{\frac{1}{ωc}}\)

このように合成インピーダンスを誘導性にするには、リアクトル容量はコンデンサ容量の4%以上であればいいことが分かります。

この4%に余裕を見て、6%を標準とすると規格化されています。

高調波が大きい場合はL=13 %を採用

前述の計算は第5高調波で計算した結果です。しかし電力系統で第5高調波の次に多いのが第3高調波です。

高調波が多い電力系統では第3高調波が含まれている場合があります。

よってこのような場合は第3高調波への対策が必要です。

前述の計算式を用いて第3高調波で計算すると次のようになります。

\(3ωL-\Large{\frac{1}{3ωc}}\normalsize{>0}\\ωL>\Large{\frac{1}{9ωc}}\\~~~~~>0.11\times\Large{\frac{1}{ωc}}\)

上記の計算からリアクトル容量はコンデンサ容量の11%以上あればいいことが分かります。この11%に余裕を見て、13%となっています。

よって高調波が大きい場合は、L=13%を採用する必要があります。

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組合せと端子電圧

コンデンサ及びリアクトルのL=〇%の選定にて注意することがあります。それはコンデンサの端子電圧です。

リアクトルを設置するとコンデンサの端子電圧は、回路電圧より上昇します。これはコンデンサとリアクトルの容量の組み合わせで変化します。

コンデンサ容量に対するリアクトル容量の比率が大きくなるほど、コンデンサの端子電圧は大きくなります。

よってL=13%のリアクトルを採用するなら、コンデンサもL=13%対応品を採用しなければいけません。

各コンデンサの定格電圧を表にまとめました。

対応%コンデンサの定格電圧
L=6%対応品7020V
L=13%対応品7590V

L=6%のコンデンサにL=13%のリアクトルを組み合わせると、コンデンサの端子電圧が定格以上の電圧となり危険です。

まとめ

  • L=〇%はリアクトルの容量がコンデンサ容量の⚪︎%という意味
  • L=6%が標準
  • 高調波が大きい場合はL=13 %を採用

L=13%のリアクトルを採用するならコンデンサもL=13%対応品を選定する

現在ではリアクトルの設置は義務となっており、多くの需要設備に設置されています。コンデンサとリアクトルを選定する上で、今回のL=〇%は非常に重要な要素です。

しっかりと理解しておきましょう。

この記事が皆さまのお役に立てれば幸いです。

この記事を書いた人
じんでん

当サイトの運営者。
電気設備の保守管理の仕事に携わっています。専門知識ってネットでは出てこないか、難しすぎるって場合がおおくないですか?そこで私は電気関係の仕事で役立ちそうな情報を簡単に分かりやすく発信しています。
〔保有資格〕
・第3種電気主任技術者
・第1種電気工事士
・消防設備士

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