令和7年度 下期 機械 問8
電力用コンデンサに求められる誘電体の性質と、日常点検・特別点検の区別

出典:一般財団法人 電気技術者試験センター 令和7年度 下期 第三種電気主任技術者試験 機械科目 問題(問題文・選択肢は改変せず、公開PDFの該当ページをそのまま掲載しています)
解説
前半は誘電体に求められる性質、後半は点検の区分を問う問題。
**(ア) 高く** 静電容量は誘電率に比例する(C = εS/d)。同じ容量を小さく作るには誘電率が**高い**ほうがよい。
**(イ) 小さく** 誘電正接(tanδ)は誘電体内部での損失の大きさを表す。損失は熱になり、温度が上がると劣化が進むので**小さい**ほうがよい。
**(ウ) 高い** 絶縁抵抗・絶縁耐力はどちらも高いほど安全。
**(エ) 日常 ・ (オ) 特別** 「油漏れ、発錆、がいしの汚損、容器の変形、端子部の過熱」は、運転を止めずに見るだけで分かる項目なので**日常点検**。一方「数年ごとあるいは異常発生時に行う」もので、静電容量・損失の測定や絶縁抵抗測定、耐電圧試験まで踏み込むのは**特別点検**。停電させて測定器を当てる必要があるものが特別点検、と切り分ける。
以上より (ア)高く、(イ)小さく、(ウ)高い、(エ)日常、(オ)特別。したがって正解は(2)。
選択肢ごとの理由
- (1)(イ)の「大きく」が誤り。誘電正接が大きいほど内部損失が増えて発熱し、寿命が縮む。
- (2)正しい。誘電率は高く、誘電正接は小さく、絶縁抵抗・絶縁耐力は高いこと。目視が日常点検、測定を伴うものが特別点検。
- (3)(ウ)の「低い」が誤り。絶縁耐力が低い誘電体では耐圧が取れない。(エ)(オ)も逆になっている。
- (4)(ア)の「低く」が誤り。誘電率が低いと同じ容量を得るのに極板面積が大きくなり、機器が巨大になる。
- (5)(ア)(イ)(ウ)がいずれも逆で、(エ)(オ)も入れ替わっている。
この論点は、データセンターの現場でこう出てくる
電力用コンデンサ(進相コンデンサ)は、データセンターの高圧受電盤にほぼ必ず入っている機器で、月次点検の対象そのもの。 DCの負荷はUPS、サーバ電源、空調のインバータと、どれも遅れ力率になりやすい。力率が悪いと同じ電力を送るのに大きな電流が必要になり、電力会社との契約でも力率割引が受けられない。そこで進相コンデンサで力率を1に近づける。 点検で見るのは、この問題の日常点検の項目そのもの。**容器の膨れ**は内部で絶縁が破れてガスが出ているサインで、放置すると破裂する。**端子部の過熱**は接続の緩みで、サーモグラフィで撮ると一目で分かるため、DCでは受電盤の熱画像を定期的に記録する運用が一般的。数年ごとの特別点検で静電容量を測るのは、素子が徐々に抜けて容量が落ちていないかを見るためで、容量が落ちれば力率改善の効果もその分落ちている。 もう一つDC特有の注意が高調波。サーバ電源やインバータが出す高調波電流がコンデンサに流れ込むと、直列リアクトルがないと共振して過大電流が流れ、コンデンサが焼ける。だから進相コンデンサには6%の直列リアクトルを付けるのが原則になっている。
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