2026年版・3-5

電力品質：負荷率・力率改善・高調波の一問一答

2級電気工事施工管理技士（第一次検定）「電気設備（発電・変電・送配電）」から、電力品質：負荷率・力率改善・高調波に関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。本試験には五肢択一の問題も含まれますが、ここでは4択で出題しています。

問13-5

ある需要家の1日の使用電力量が4,800kW・h、1日の最大需要電力が400kWであるとき、日負荷率の値として、正しいものはどれか。

①200％
②8.3％
③50％
④12％

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正解 ③50％

解説
負荷率は「平均需要電力÷最大需要電力×100」で求めます。
1日の平均需要電力＝4,800÷24＝200kW、日負荷率＝200÷400×100＝50％です。

他の選択肢について
・200％：最大需要電力÷平均需要電力（400÷200）と、分母と分子を逆にした値です。負荷率が100％を超えることはありません。
・8.3％：最大需要電力÷使用電力量（400÷4,800）で、計算方法が誤っています。
・12％：使用電力量÷最大需要電力（4,800÷400＝12）の値を、百分率と取り違えた誤りです。

覚え方のポイント
「負荷率＝平均÷最大」。負荷率が高いほど、設備が平均的に効率よく使われていることを表します。電力量から平均電力を出すときは、期間の時間数（1日なら24時間）で割ります。

問23-5

ある工場の設備容量の合計が500kW、最大需要電力が300kWであるとき、需要率の値として、正しいものはどれか。

①167％
②40％
③0.6％
④60％

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正解 ④60％

解説
需要率は「最大需要電力÷設備容量×100」で求めます。
需要率＝300÷500×100＝60％です。
設備はすべてが同時に最大で使われるわけではないので、需要率は通常100％以下になります。

他の選択肢について
・167％：設備容量÷最大需要電力（500÷300）と、分母と分子を逆にした値です。
・40％：1から需要率を引いた値（使われていない割合）です。
・0.6％：比の値0.6を百分率に直さず、そのまま％を付けた誤りです。

覚え方のポイント
3つの率を区別します。「需要率＝最大需要電力÷設備容量（100％以下）」「負荷率＝平均÷最大（100％以下）」「不等率＝各需要家の最大需要電力の和÷合成最大需要電力（1以上）」。変圧器の容量を決めるときに使う考え方です。

問33-5

複数の需要家の電力の使い方に関する不等率の記述として、最も適当なものはどれか。

①不等率は、通常は1以上の値になる。
②不等率は、通常は1未満の値になる。
③不等率が大きいと、合成最大需要電力も大きい。
④負荷率と同じく、平均÷最大で求める。

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正解 ①不等率は、通常は1以上の値になる。

解説
不等率は「各需要家の最大需要電力の合計÷合成最大需要電力」で求めます。各需要家が最大の電力を使う時刻はずれているため、全体をまとめたときの最大需要電力（合成最大需要電力）は、個々の最大需要電力の合計より小さくなり、不等率は1以上になります。

他の選択肢について
・1未満：個々の合計は合成最大需要電力以上になるため、1未満にはなりません。
・不等率が大きいほど合成最大需要電力も大きい：不等率が大きいほど、合成最大需要電力は小さくなります。
・平均÷最大：これは負荷率の求め方です。

覚え方のポイント
「最大を使う時刻がばらばら（不等）なほど、まとめた最大は小さくて済む」。不等率が大きいほど、共用する変圧器を小さくできます。

問43-5

消費電力300kW、力率0.6（遅れ）の負荷の力率を1.0に改善するために必要な電力用コンデンサの容量の値として、正しいものはどれか。

①300kvar
②400kvar
③240kvar
④500kvar

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正解 ②400kvar

解説
力率1.0に改善するには、負荷の無効電力をすべて打ち消す容量のコンデンサが必要です。
皮相電力＝300÷0.6＝500kV・A、無効電力＝√（500²−300²）＝400kvar（または Q＝P×tanθ＝300×0.8÷0.6＝400kvar）です。

他の選択肢について
・300kvar：有効電力の値をそのまま答えた誤りです。
・240kvar：有効電力×sinθ（300×0.8）で計算した誤りです。
・500kvar：皮相電力の値（500kV・A）を答えた誤りです。

覚え方のポイント
力率0.6なら sinθ＝0.8（3：4：5の直角三角形）。改善前と改善後の無効電力の差が、必要なコンデンサの容量です。力率1.0にするなら、改善前の無効電力そのものになります。

問53-5

負荷の力率を改善することによって得られる効果として、最も不適当なものはどれか。

①線路の電力損失が減少する。
②線路の電圧降下が小さくなる。
③負荷の有効電力が増加する。
④変圧器などの設備容量に余裕ができる。

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正解 ③負荷の有効電力が増加する。

解説
力率を改善すると、同じ有効電力を送るのに必要な電流（皮相電流）が小さくなります。しかし、負荷が消費する有効電力そのものは、負荷の運転状態で決まるため、力率を改善しても増えません。

他の選択肢について
・電力損失が減少：電流が小さくなるため、電流の2乗に比例する損失が減ります。
・電圧降下が小さくなる：電流が小さくなり、無効電流による電圧降下も減ります。
・設備容量に余裕ができる：皮相電力が小さくなるため、変圧器や電線に余裕が生まれます。

覚え方のポイント
力率改善の効果は「電流↓ → 損失↓・電圧降下↓・設備の余裕↑・電気料金（基本料金）↓」。負荷の仕事（有効電力）は変わらない、という点がひっかけになります。

問63-5

高圧受電設備に設置した進相コンデンサに関する記述として、最も適当なものはどれか。

①軽負荷時に接続したままにすると、力率が遅れ側に大きく悪化する。
②進相コンデンサは、有効電力を供給して電圧を調整する。
③進相コンデンサには、直列リアクトルを接続してはならない。
④軽負荷時に接続したままにすると、受電点の電圧が上昇しやすい。

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正解 ④軽負荷時に接続したままにすると、受電点の電圧が上昇しやすい。

解説
軽負荷時は負荷の遅れ無効電力が小さくなるため、進相コンデンサを接続したままにすると、進み無効電力が過剰になり（過補償・進み力率）、受電点の電圧が上昇することがあります。そのため、負荷の変動に合わせてコンデンサを自動的に入り切りする制御が行われます。

他の選択肢について
・遅れ側に悪化：過補償になると、力率は進み側になります。
・有効電力を供給：コンデンサが供給するのは進み無効電力で、有効電力ではありません。
・直列リアクトルを接続してはならない：高調波の拡大や突入電流の抑制のため、直列リアクトルを接続するのが一般的です。

覚え方のポイント
「足りないとき（重負荷）は入れる、余るとき（軽負荷）は切る」。コンデンサの入れすぎ（過補償）は、電圧上昇や力率の悪化（進み力率）の原因になります。

問73-5

電力系統に高調波を発生させる主な原因となる機器として、最も不適当なものはどれか。

①白熱電球
②インバータ
③整流装置
④アーク炉

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正解 ①白熱電球

解説
高調波は、電圧に比例しないゆがんだ電流が流れる機器（非線形負荷）から発生します。白熱電球は抵抗だけの負荷（抵抗負荷）で、電圧に比例した正弦波の電流が流れるため、高調波をほとんど発生しません。

他の選択肢について
・インバータ：半導体素子のスイッチングにより、ひずんだ電流が流れて高調波を発生します。
・整流装置：交流を直流に変換する際に、ひずんだ電流が流れます。
・アーク炉：アークの不安定な状態によって、高調波やフリッカを発生させます。

覚え方のポイント
高調波の発生源は「半導体で電流を切り刻む機器（インバータ・整流器・パワコン・LED照明の電源など）」とアーク炉。白熱電球や電熱器などの抵抗負荷は発生しない、と覚えます。

問83-5

高圧受電設備における高調波の対策として、最も不適当なものはどれか。

①進相コンデンサに、適切な直列リアクトルを接続する。
②進相コンデンサを、直列リアクトルなしで設置する。
③特定の高調波を吸収する高調波フィルタを設置する。
④高調波の発生量が少ない機器を選んで使用する。

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正解 ②進相コンデンサを、直列リアクトルなしで設置する。

解説
進相コンデンサは、周波数が高い高調波に対してインピーダンスが小さくなるため、高調波電流が流れ込んで過熱したり、系統の高調波を拡大したりするおそれがあります。これを防ぐために直列リアクトル（一般にコンデンサの容量の6％）を接続します。直列リアクトルを接続しないのは不適当です。

他の選択肢について
・適切な直列リアクトルを接続：高調波に対して誘導性にして、高調波の拡大を防ぎます。
・高調波フィルタ：特定の次数の高調波を吸収します（アクティブフィルタもあります）。
・発生の少ない機器を選定：発生源の対策として有効です（多パルス化した整流器など）。

覚え方のポイント
「コンデンサには6％の直列リアクトル」。第5次高調波に対して回路を誘導性にするための値です。

問93-5

落雷などによって送電線で事故が起きたときに発生する、数十ミリ秒から数秒程度の電圧の低下を表す用語として、最も適当なものはどれか。

①フリッカ
②電圧不平衡
③瞬時電圧低下
④高調波

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正解 ③瞬時電圧低下

解説
瞬時電圧低下（瞬低）は、送電線への落雷などで事故が発生し、保護装置が事故区間を切り離すまでの短い時間に、事故点の近くを中心に広い範囲で電圧が低下する現象です。コンピュータや電磁開閉器、インバータなどが停止・誤動作する原因になり、対策として無停電電源装置（UPS）などが使われます。

他の選択肢について
・フリッカ：アーク炉などの負荷変動で電圧が細かく変動し、照明がちらつく現象です。
・電圧不平衡：三相の各相の電圧の大きさなどが等しくない状態です。
・高調波：基本波の整数倍の周波数の成分で、電圧・電流の波形をひずませます。

覚え方のポイント
電力品質の主な問題は「瞬低（短時間の電圧低下）・フリッカ（ちらつき）・高調波（波形のひずみ）・不平衡」。それぞれの原因と対策をセットで覚えます。

問103-5

アーク炉や溶接機などの負荷の変動によって電圧が細かく変動し、照明がちらつく現象を表す用語として、最も適当なものはどれか。

①サージ
②瞬時電圧低下
③フェランチ効果
④フリッカ

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正解 ④フリッカ

解説
フリッカは、アーク炉や大型の溶接機などの負荷が激しく変動することで、電源の電圧が細かく変動し、照明がちらついて見える現象です。対策としては、静止形無効電力補償装置（SVC）の設置や、より強い（短絡容量の大きい）電源からの供給などがあります。

他の選択肢について
・サージ：雷や開閉操作などで生じる、急激で短時間の異常電圧です。
・瞬時電圧低下：送電線の事故などで、短時間電圧が低下する現象です。
・フェランチ効果：軽負荷時に、ケーブルなどの静電容量の影響で受電端の電圧が送電端より高くなる現象です。

覚え方のポイント
「フリッカ（flicker）＝ちらつき」。英語の意味から覚えると忘れにくくなります。

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※本ページの問題・解説は、生成AI（人工知能）を活用して作成しています。