高圧直列リアクトルの選び方｜6％・13％と高調波耐量

直列リアクトルの役割は「高調波を全部消す」ことではありません。進相コンデンサと系統インピーダンスによる高調波拡大を抑え、コンデンサ投入時の突入電流を抑制する一方、SR自身にも基本波・高調波電流による損失、温度上昇、振動・音が生じます。

この記事はSC・SRの組合せ選定に絞ります。必要なコンデンサ容量kvarは高圧進相コンデンサ容量の計算、THDと発生源・流出電流は高調波障害と対策、運転中の外観・音・温度は進相コンデンサの点検で確認してください。

選定前に5つの容量・比率を分ける

直列リアクトルの2つの主目的

1. 高調波拡大を抑える：SC回路の周波数特性を変え、支配的な高調波でコンデンサ回路へ電流が集中するのを抑える。
2. 投入突入電流を抑える：コンデンサ投入時の急峻な電流変化へインダクタンスを加える。

SRはアクティブフィルタのように系統高調波を能動的に打ち消す装置ではありません。発生源、高調波次数、系統インピーダンス、他バンクとの並列共振を調べずに追加すると、別の周波数で電流が増える場合があります。

リアクタンス率p＝X_L/X_C

基本周波数でのリアクトルの誘導性リアクタンスX_Lと、コンデンサの容量性リアクタンスX_Cの比をpで表します。

6％は「第6調波用」、13％は「第13調波用」という意味ではありません。またSRの銘板kvarをSCのkvarで割った値と単純一致しない場合があるため、設備容量の定義をそろえます。

共振次数はn_r≒1/√pで概算する

SCとSRだけを単純化した直列共振次数は、基本波に対して次式で概算できます。

• p＝0.06：n_r≒4.08
• p＝0.13：n_r≒2.77

6％回路は共振点を第5調波より下へ移す考え方です。しかし実系統には電源・変圧器・ケーブル・他バンクのインピーダンスと機器公差があるため、4.08次が設備全体の共振点になるとは限りません。

SRを入れるとコンデンサ端子電圧が上がる

基本波でSCとSRを直列接続すると、合成リアクタンスの大きさはX_C－X_L＝X_C（1－p）です。同じ母線電圧では、SRなしより回路電流とSC端子電圧が1/（1－p）倍になります。

• 6％：1/0.94≒1.064倍
• 13％：1/0.87≒1.149倍

6.6kVへ6％SRを組み合わせる単純計算では、SC端子電圧は約7.02kV相当です。現行製品に7,020V定格の例がある理由です。13％なら単純計算で約7.59kV相当となるため、7,020VのSCをそのまま組み合わせません。

6.6kV・100kvar設備の6％計算例

母線へ供給する正味設備容量Qを100kvar、p＝0.06とした理想計算です。

• 回路電流I＝100,000÷（√3×6,600）＝約8.75A
• SC容量Q_C＝Q÷（1－p）＝100÷0.94＝約106.38kvar
• SR容量Q_L＝pQ÷（1－p）＝約6.38kvar
• Q_C－Q_L＝100kvar

メーカーの標準品はJISの容量定義、端子電圧、周波数、相数に合わせた組合せ表で選びます。この計算値から単品を丸めて発注しません。

13％なら容量・電圧・共振点が全て変わる

同じ正味100kvarでもp＝0.13なら、理想計算でQ_C≒114.94kvar、Q_L≒14.94kvarです。6％用SC・SRからリアクトルだけを13％へ交換すると、正味容量、SC端子電圧、回路電流、共振特性が崩れます。

13％は「6％より強いから安全」という上位互換ではありません。第3調波を含む実測スペクトル、電圧ひずみ、系統条件、SC/SRの現行組合せ、メーカー検討を基に採否を決めます。

6％・許容電流種別Ⅱを基本とする意味

JEMAは、現JIS準拠の高圧受電設備用ではL＝6％・許容電流種別Ⅱを基本として示し、最大許容電流130％、第5調波含有率55％、電圧ひずみ上限目標の例を示しています。

これは、どの設備でも「第5調波55％まで流してよい」という運転指令ではありません。数値はJEMAの区分・条件で、採用製品の仕様、他次数、温度、時間変動、系統電圧ひずみを確認します。

13％・特殊高耐量品を測定なしで選ばない

JEMAは、ひずみが大きく標準的な6％種別Ⅱで対策できない場合に、13％や6％の特殊高耐量品を検討する例を示しています。THD一つではなく、次数別の電圧・電流、最大時刻、バンク別電流、系統切替状態を測ります。

第5調波だけでなく第3・第7・第11・第13調波、インバータ・UPS・整流器の運転状態、他需要家や配電系統から流入する成分を分けます。測定方法は高調波障害と対策で確認できます。

SC・SRは同じ設備容量の組合せ表で選ぶ

選定では、同一メーカーまたは適合が明示されたSC、SR、放電コイル、開閉器、保護装置の組合せ表を使います。照合する主項目は、系統電圧、周波数、相数、設備容量、SC定格電圧・容量、SRリアクタンス率・容量・許容電流種別です。

銘板に「100kvar」と見えても、正味設備容量、コンデンサ容量、リアクトル容量のどれかで意味が違います。形名だけでなく各銘板値と製造時の適用規格を転記します。

旧JIS品と現JIS品を混在させない

JEMAは旧JIS準拠品の例として、リアクトルを考慮しない6,600V定格のSC、現JIS準拠品の例として7,020V定格のSCを挙げています。既設更新では、SCだけ、SRだけを現行品へ置き換えると組合せが変わる可能性があります。

製造年、規格年、SC定格、SR定格、許容電流種別、放電装置、保護接点を一式で調査し、メーカーへ互換性を確認します。年数だけで更新対象を決める方法はキュービクルの更新時期へ分けています。

温度保護接点を警報だけで終わらせない

直列リアクトルには異常温度上昇を検出する保護接点を備える製品があります。JEMAは、接点動作時に電源を開放する回路構成を求める案内を示しています。警報表示だけでSC回路を投入し続ける設計にしません。

接点形式、制御電源、保持、警報、開閉器引外し、再投入阻止、遠方通報を図面で確認します。接点短絡や強制復帰による運転継続手順は掲載しません。

異常音は「故障」か「許容内高調波」かを測る

SC・SRは基本波でも音を発生し、高調波流入で音が大きくなる場合があります。音だけで直ちに故障と決めず、最も音が大きい運転時の総合電流、次数別電流、ケース温度、相間差、電圧ひずみを測定します。

反対に、電流が許容範囲でも、局部過熱、油漏れ、膨らみ、焦げ臭、保護接点動作、急な音質変化があれば運転継続を自動承認しません。点検記録とメーカー判定へ進みます。

開閉器はコンデンサ回路用定格を確認する

SCバンクの開閉では、投入突入、再点弧、残留電圧、頻繁開閉、複数バンクの背後容量が関係します。VCB・VMC・LBS等を通常負荷電流だけで選びません。

SRが突入を抑えても、開閉器のコンデンサ開閉能力、操作頻度、同期・遅延、放電完了前の再投入条件は別に確認します。自動力率調整では軽負荷時の切離しと段間時間も必要です。

放電コイル・放電抵抗と再投入条件を確認する

SCは開放後も電荷を保持します。放電装置の方式、放電時間、残留電圧、開閉器インターロックを確認し、制御タイマだけを無電圧証明にしません。

放電コイルもSC・SRの設備容量・電圧に適合させます。活線での端子測定、短絡放電、タイマ短縮による早期再投入は行わないでください。

バンク分割では各段の組合せを確認する

100kvarを50＋50kvarへ分けると、各段に対応するSC・SR・開閉器・放電装置が必要です。一つのSRを複数SC段へ共用できるとは限りません。

段数が変わると母線の合成容量と共振条件も変わります。全投入、最小1段、片段停止、予備回線、発電機運転など代表状態ごとに力率・高調波・電圧を確認します。

選定を進める11ステップ

1. 受電電圧、周波数、短絡容量、系統構成を確認する。
2. 同じ測定点・時刻のkW、kvar、力率から必要設備容量を求める。
3. 昼夜・休日・季節の最小負荷で過進相を確認する。
4. 高調波の電圧・電流を次数別、バンク別、時間別に測定する。
5. 6％・13％と許容電流種別をメーカー/JEMA条件へ照合する。
6. 1/（1－p）でSC端子電圧・容量変化の意味を確認する。
7. SC・SR・放電装置を設備容量の組合せ表から選ぶ。
8. 開閉器、PF、温度保護接点、警報・引外し回路を確認する。
9. 旧/現JIS、製造年、外形・端子・放熱・騒音条件を確認する。
10. 全投入・段階投入・軽負荷・系統切替を解析する。
11. 試運転後に電流、温度、音、力率、高調波を同条件で記録する。

仕様書・台帳へ残す24項目

設備名、図面番号、系統電圧、周波数、短絡容量、測定点、改善前kW/kvar/力率、目標力率、最小負荷、必要設備容量、バンク数、SC形名・定格電圧・容量、SR形名・容量、リアクタンス率、許容電流種別、共振次数概算、高調波測定条件、総合・次数別電流、温度保護接点、開閉器・PF、放電装置、規格年・製造年・試運転値を残します。

「SR 6％」だけでは、設備容量、許容電流種別、SC組合せ、50/60Hz、旧/現JISが分かりません。銘板写真と組合せ表の版も保存します。

よくある12の誤解

• 6％は第6調波を除去する意味である。
• 13％は6％の上位互換である。
• SRを付ければ全高調波が消える。
• THDだけで6％・13％を選べる。
• SRを入れてもSC端子電圧は変わらない。
• 100kvar設備ならSCもSRも100kvarである。
• 6％ならSR容量は正味容量の厳密に6％である。
• 7,020VのSCなら13％SRにもそのまま使える。
• 旧JISのSCへ現行SRだけ交換できる。
• 異常音がしても総合電流だけ見ればよい。
• 温度保護接点は表示だけでよい。
• 自動制御なら放電時間を考えなくてよい。

理解度チェック｜オリジナル3問

まとめ｜6％・13％の前にSC・SRを一組で見る

公式資料・一次情報

• JEMA：高圧進相コンデンサ設備の正しい取扱い
• JEMA：高圧進相コンデンサ設備 取扱いPDF
• JEMA：JEM-TR 182 電力用コンデンサの選定・設置・保守指針
• JEMA：SC・SRの高調波による異常音
• JEMA：直列リアクトル最大許容電流PDF
• JEMA：高調波抑制対策、万全ですか
• 三菱電機：進相コンデンサ設備の容量選定
• 三菱電機：進相コンデンサ設備カタログ
• ニチコン：2026年 電力用コンデンサ総合カタログ
• JEMA：受変電設備保守点検の要点 2026年版

関連する解説

負荷変動と自動段階制御はデマンド監視、変圧器の高調波による追加損失は変圧器の温度上昇、開閉器の定格はVCBの遮断容量で確認できます。

この記事を書いた人：資格太郎電気工事士の独学合格を目指して学習中。法令・規格・メーカー一次資料を基に、試験学習と設備管理で混同しやすい境界を整理しています。運営者情報を詳しく見る