電力科目の解説

配電線路の電圧調整とは?LRT・SVR・柱上変圧器のタップの役割を図解

配電線路の電圧調整のアイキャッチ。変電所から電柱の配電線を通って家に電気が届く

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配電線路の電圧調整とは、電線の電圧降下で末端の電圧が下がりすぎたり、太陽光発電の逆潮流で上がりすぎたりしないように、需要家に届く電圧を適正な範囲(低圧100Vなら101±6V)に保つことです。使う機器の場所と役割はどこで何を使うかの節、効き目の計算は例題にあります。

結論|まず30秒でわかる答え

変電所の負荷時タップ切換変圧器(LRT)や負荷時電圧調整器(LRA)、線路の途中のステップ式自動電圧調整器(SVR)、柱上変圧器のタップ、電力用コンデンサ・分路リアクトル、電線の太線化などを組み合わせます。

配電線路の電圧調整のアイキャッチ。変電所から電柱の配電線を通って家に電気が届く

配電線路の電圧は、なぜ変わるのか

配電線路の電線には抵抗とリアクタンス(交流に対する電線の「流れにくさ」)があるので、電流が流れると電圧が下がります(電圧降下)。変電所から遠いほど、また電気を多く使う時間ほど、末端の電圧は低くなります。

公式
電圧降下 ε ≒ √3 I(R cosθ + X sinθ)[V](三相3線式)

反対に、太陽光発電などから電力会社の線路へ電気が流れ込む(逆潮流)と、末端の電圧が上がることがあります。電圧は低すぎても高すぎても、機器が正しく動かなくなります。そのため、低圧100Vの需要家には101±6V(95〜107V)を保つ決まりがあります。

たとえると

長いホースで水をまくと、蛇口から遠い先ほど水の勢いが弱くなります。蛇口の水圧を上げる(変電所の送り出し電圧)、途中に小さなポンプを入れる(SVR)、太いホースに替える(太線化)、が電圧調整にあたります。

どこで、何を使って電圧を調整するのか

電圧調整は、変電所・高圧線路の途中・柱上変圧器・需要家の4か所で行われます。試験では、それぞれの設備名と役割の組み合わせが空欄で問われます。

場所設備・方法しくみ
配電用変電所負荷時タップ切換変圧器(LRT)、負荷時電圧調整器(LRA)負荷の変化に合わせて、送り出す電圧(二次側母線電圧)を変える
高圧配電線路の途中ステップ式自動電圧調整器(SVR、高圧自動電圧調整器)線路が長く電圧が下がる区間で、変圧比を段階的に変えて電圧を上げ下げする
高圧配電線路の途中開閉器付電力用コンデンサ、分路リアクトル、静止形無効電力補償装置(SVC)線路を流れる無効電力を変えて、電圧降下を小さく(または大きく)する
柱上変圧器タップの調整変圧器の巻数比を変えて、低圧側の電圧を合わせる
線路そのもの電線の太線化、柱上変圧器を負荷の中心に置く、配電系統の切り替え抵抗やこう長を小さくして、電圧降下を減らす
需要家・分散型電源電力用コンデンサ(負荷の近く)、パワーコンディショナの電圧調整機能力率を改善する/逆潮流による電圧上昇を抑える
注意|ここで間違えやすい

SVRは「電圧を直接変える」装置、コンデンサやSVCは「無効電力の流れを変えて間接的に電圧を変える」装置です。どちらも電圧調整に使えます(令和5年度下期 問7)。

配電線路の電圧調整の方法の図。変電所はLRT・LRA、線路の途中はSVRと電力用コンデンサ、柱上変圧器はタップで電圧を調整する

例題:力率改善と太線化で電圧降下はどれだけ減る?

線間電圧6.6kVの三相3線式配電線路で、線路全体の抵抗がR=1.0Ω、リアクタンスがX=0.8Ωとします。負荷は力率0.8(遅れ)で電流100Aです(自作の例題です)。

STEP 1

力率0.8のとき:sinθ=0.6。ε=√3×100×(1.0×0.8+0.8×0.6)=√3×100×1.28≒222V

STEP 2

有効電力を変えずに力率を1.0に改善すると:有効電力は電流×力率に比例するので、電流は100×0.8÷1.0=80A

STEP 3

力率1.0のとき:sinθ=0。ε=√3×80×(1.0×1.0+0.8×0)=√3×80≒139V

STEP 4

電圧降下は約222Vから約139Vへ、約4割減る

POINT

力率を改善すると、①電流が減る、②X sinθ の項がなくなる、の2つの理由で電圧降下が小さくなります。電線を太くしてRを小さくしても、R cosθ の項が減ります。反対に、配電線のこう長を延ばすとRもXも大きくなり、電圧降下は増えます(令和6年度上期 問7)。

柱上変圧器のタップの例

定格6,600V/105Vの柱上変圧器で、変電所から遠く一次側が6,300Vしかないと、二次電圧は 6,300×105÷6,600≒100.2V です。一次側の定格が6,300Vのタップに切り替えると、6,300×105÷6,300=105V に戻ります(タップの段階の値は製品で異なるので、ここでは例です)。

力率改善と電圧降下の例題の図。R=1.0Ω・X=0.8Ωの線路で、力率0.8・100Aなら電圧降下は約222V、力率1.0・80Aなら約139V

電験三種の過去問で確かめる

配電線路の電圧調整は、電力科目の配電で繰り返し出ています。計算より、正誤と空欄の問題が中心です。

年度・問題形式ポイント
令和4年度下期 問12・平成20年度 問13空欄変電所は負荷時電圧調整器(LRA)・負荷時タップ切換変圧器、柱上変圧器はタップ調整、線路の途中はステップ式自動電圧調整器、電線は太線化
令和5年度下期 問7・平成29年度 問13誤りを選ぶ誤りは「低圧の力率改善は、より上流の高圧配電線路にコンデンサを接続したほうがよい」。負荷の近くが効果的
令和6年度上期 問7誤りを選ぶ誤りは「配電線のこう長を延長する」。こう長が延びると電圧降下は大きくなる
平成23年度 問13誤りを選ぶ誤りは「柱上変圧器の設置地点を変えることは効果がない」。負荷の中心に寄せると効果がある
注意|ここで間違えやすい

コンデンサは、電圧を上げたい場所(負荷)のできるだけ近くに置くほど、その手前の線路を流れる無効電力が減り、電圧降下も損失も小さくなります。「上流にまとめて置く」は、試験で何度も使われているひっかけです。

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配電線路の電圧調整でよくある間違い

よくある間違い正しい考え方
コンデンサは上流にまとめて置くほど効く負荷の近くに置くほど、線路の無効電力が減って効果が大きい
柱上変圧器の設置場所は電圧に関係しない負荷の中心に置くと、末端までの電圧降下がそろう
SVRは変電所に置くSVRは高圧配電線路の途中に置く。変電所はLRT・LRA
こう長を延ばしても電圧は変わらないRとXが増えて、電圧降下は大きくなる
逆潮流では電圧は下がる逆潮流では末端の電圧が上がることがある。PCSの電圧調整機能で抑える
配電線路の電圧調整のよくある間違いの図。コンデンサは負荷の近く、柱上変圧器は負荷の中心、SVRは線路の途中、こう長を延ばすと電圧降下が増える

よくある質問

Q. 配電線路の電圧調整の方法は?

A. 変電所のLRT・LRA、線路の途中のSVRや電力用コンデンサ、柱上変圧器のタップ、電線の太線化などで電圧を適正な範囲に保ちます。

Q. SVRとは何ですか?

A. ステップ式自動電圧調整器の略で、長い高圧配電線路の途中に置き、変圧比を段階的に変えて電圧を調整する装置です。

Q. LRTとLRAの違いは?

A. LRTは負荷時タップ切換装置付きの変圧器そのもの、LRAは変圧器とは別に置く負荷時電圧調整器です。どちらも変電所で使います。

Q. 力率を改善すると電圧降下が減るのはなぜ?

A. 同じ有効電力でも電流が減り、電圧降下の式のXsinθの項も小さくなるからです。太線化と並ぶ対策です。

Q. 低圧100Vの電圧はどの範囲に保つ?

A. 101±6V、つまり95Vから107Vの範囲に保つ決まりです。200Vは202±20Vです。

この記事の要点
  • 電圧調整は、電圧降下や逆潮流による電圧の変化を、101±6Vなどの範囲に保つため
  • 変電所はLRT・LRA、線路の途中はSVR・コンデンサ、柱上変圧器はタップ
  • 電圧降下 ε≒√3I(Rcosθ+Xsinθ)。力率改善・太線化で減り、こう長の延長で増える
  • コンデンサは負荷の近くが効果的
  • 柱上変圧器は負荷の中心に置くと電圧がそろう
参考にした資料

法令・規格・資料は改訂されることがあります。実務で使うときは、発行元の最新版で確かめてください。

この記事の理解を深める本と道具
おすすめの本

「配電線路の電圧調整」を試験の得点につなげるなら、電力科目の教科書で前後の単元とあわせて押さえておくと安心です。TAC出版『みんなが欲しかった!』シリーズの、電験三種「電力」の教科書と問題集が1冊になった本です。

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電験三種の試験でどう問われるかは、過去問で確かめるのがいちばんの近道です。電験三種の過去10年分の試験問題をまとめた過去問題集です(2026年度版)。

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シラス
電験三種・QC検定1級 / メーカーでパワエレ設計・品質保証 実務10年

メーカーで回路設計と生産技術(品質改善)に携わってきた経験をもとに執筆しています。むずかしい専門用語をできるだけ使わず、はじめて学ぶ人がつまずかないように、図とたとえで説明することを大切にしています。

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