2級電気工事施工管理技士 過去問
令和6年度(2024年)後期
問7 (ユニットB 問3)
問題文
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問題
2級電気工事施工管理技士試験 令和6年度(2024年)後期 問7(ユニットB 問3) (訂正依頼・報告はこちら)
- 高調波成分は、第3、第5、第7などの低次の奇数次のものが大部分を占める。
- 機器に高調波が流入すると、過熱、振動、異常音、焼損などが生じる。
- 高調波障害対策として、電力用コンデンサに並列にリアクトルを施設する。
- 発生源における低減対策として、発生機器に高調波フィルタを設ける。
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この過去問の解説 (3件)
01
この問題は、配電系統における高調波の性質とその対策について正しく理解しているかを問うものです。
正しい記述です。
一般に、高調波は3次、5次、7次といった奇数次が主に出現します。
特に3次高調波は中性線に重なりやすく、5次・7次は機器の加熱や歪みの原因になります。
正しい記述です。
高調波電流が流れると、トランスやモーターなどの機器に鉄損や銅損が増加し、結果として発熱、異常音、絶縁劣化、振動などを招きます。
不適切な記述です。
コンデンサには通常、直列にリアクトルを接続します。
並列に接続すると、高調波電流がリアクトルに流れず、むしろ共振が起きやすくなる危険性があります。
正しい対策は、直列接続で共振周波数を避けるように設計することです。
この問題は、最も不適当なものを選ぶ問題なので、この選択肢が正解です。
正しい記述です。
高調波は発生源側で抑えるのが効果的です。
インバータやコンバータの出力側に高調波フィルタ(アクティブフィルタやパッシブフィルタ)を取り付けて、系統側への高調波の流出を防ぐことが一般的です。
「高調波障害対策として、電力用コンデンサに並列にリアクトルを施設する」という記述は誤りです。
正しくは「直列に接続する」ことで、共振防止と高調波の吸収が可能になります。
よって、この選択肢が不適当です。
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02
配電系統における高調波に関する問題です。
電力系統で、電圧や電流の波形は正弦波が標準ですが、整流器などの電力変換器などの非線形機器に電力を供給したときには、機器からの高調波電流が発生し、電力系統の電圧降下を引き起こし、電圧・電流が歪波形となり、進相コンデンサの異音や焼損、電動機の異音や加熱などを生じさせます。
正
問題文の内容通りです。
高調成分の主なものは、3,5,7,11次の奇数調波です。
偶数調波は、2次が比較的高いレベルです。
高調波電圧含有率は、平均的に、5,3,7,2次の順に、大きい傾向があります。
正
問題文の内容通りです。
機器への高調波の障害には、次のようなもの(例)があります。
・電力用コンデンサや分岐リアクトルの加熱・異音。
・回転機・変圧器の加熱損失による容量低減。
・変圧器などの鉄損増加。
・蛍光灯安定器、コンデンサの加熱・焼損。
誤
高調波障害対策として、電力用コンデンサに直列にリアクトルを施設する。
高調波の障害対策には、次のようなものがあります。
1) インピーダンス変更
インピーダンスが容量性の場合、高調波が異常に拡大されるため、電力用コンデンサにリアクトルを直列接続し、インピーダンスを誘導性とし、高調波改善とします。
正
問題文の内容通りです。
2) 高調波発生量低減
フィルタを設け高調波電流を吸収し、逆極性電流発生により高調波発生量を低減します。
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03
高調波とは基本周波数(東日本50Hz、西日本60Hz)の波形の3倍から40倍程度の周波数のひずんだ波形をいい、電気機器の過熱焼損事故の原因の一つとなっています。そのため配電系統には高調波対策が必要となり、主な対策として高調波フィルタの設置、コンデンサに対して直列にリアクトルを接続することなどがあります。
その高調波における記述で誤ったものを以下の選択肢から選びましょう。
高調波成分は低次の奇数倍の周波数が大部分を占めます。これは電流波形の半波対称性により偶数時には高調波を無視できる特性からくるものです。よってこちらは正しいです。
機器に高調波が流入すると過電流が流れてしまい、過熱、振動、異常音、焼損などが生じることがあります。よってこの記述は正しいです。
高調波障害対策として、電力用コンデンサに直列にリアクトルを設置します。リアクトルを並列に接続してしまうと高調波が発生したときに交流電源側のリアクタンス(誘導性)と機器側の電力用コンデンサ(容量性)が共振状態となり、高調波電流を増大させてしまいます。これを防ぐために機器側の電力用コンデンサに直列でリアクトルを接続することで容量性分を打ち消し、高調波電流の抑制につながります。よってこちらは誤りです。
高調波の発生源として代表的な物にインバータ、コンバータなどの電力変換機器やUPS(無停電電源装置)などがあり、それらの機器に高調波フィルタを設けることで高調波の低減につなげることができます。よってこちらは正しいです。
近年、半導体を用いた電子機器の増加に伴い高調波の対策が急務となっております。特に一般家庭などではほとんど対策が施されていないのが実態なので、電子機器を使用しないときは電源から切り離すなどの対策を施しましょう。
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