低圧コンデンサ（LCユニット内蔵型）についての基礎知識まとめ

低圧コンデンサ（LCユニット内蔵型）は、主に工場やビルなどの低圧受電設備において
力率改善と高調波対策を同時に行うことを目的とした機器。

LCユニット内蔵型コンデンサとは？

「LCユニット」とは、L（コイル、リアクトル） と C（コンデンサ） を組み合わせた回路のことを指す。
通常の進相コンデンサは、交流回路の力率を改善するために使用されるが
近年、インバータなどの電子機器の普及により、電力系統に高調波電流が発生し
さまざまな悪影響を及ぼすようになった。

一言説明

LCユニット内蔵型コンデンサは、この高調波対策として
進相コンデンサに直列リアクトルを組み込んだ製品。

内部設備役割

• コンデンサ (C)
  力率を改善し、無効電力を抑制する。
  
  
• 直列リアクトル (L)
  コンデンサと直列に接続することで、系統に発生する高調波電流を抑制する役割を果たす。
  特に、第5次、第7次などの特定の高調波成分を吸収・抑制する効果があり
  コンデンサ投入時に発生する突入電流の抑制にも寄与する。

LCユニット内蔵型コンデンサの仕組みと役割

LCユニット内蔵型コンデンサの主要な役割は以下の通り。

力率改善

誘導性負荷（モーターなど）が原因で遅れている電流の位相を進ませ
電圧との位相差を小さくすることで力率を改善する。
これにより、以下の効果が得られる。

• 電気料金の割引: 電力会社によっては、力率が一定以上改善されると基本料金が割引される制度がある。
• 電力損失の低減: 変圧器や配電線に流れる電流が減少し、抵抗損失（ジュール熱）が低減される。
• 電力設備に余裕: 変圧器や配電機器の負担が軽減され、将来的な負荷増設にも対応しやすくなる。
• 電圧安定化: 構内での電圧降下や電圧変動が少なくなり、機器の安定稼働や製品品質の向上に寄与する。

高調波対策

インバータやLED照明、UPS（無停電電源装置）などの電子機器は、非線形負荷と呼ばれ
高調波電流を発生させる。この高調波は、以下のような問題を引き起こす可能性がある。

コンデンサの過負荷・焼損
コンデンサは高周波になるほどインピーダンスが低くなる。
そのため、高調波電流が流れると過大な電流が流れ、コンデンサが過熱・焼損するリスクが高まる。

変圧器の過熱・焼損
高調波電流は、変圧器の鉄心や巻線で損失を増加させ、過熱を引き起こす。

ケーブルの過熱
高調波電流は、ケーブルの表皮効果により実効抵抗を増加させ、過熱を招く。

保護継電器の誤動作
高調波成分が原因で、過電流継電器などが誤動作することがある。

機器の誤動作・故障
精密機器や制御機器が誤動作したり、寿命が短くなったりすることがある。

電力会社の設備への影響
上流の電力系統にも影響を与え、電力品質を低下させる。

まとめ

LCユニット内蔵型コンデンサは、この高調波電流を吸収・抑制することで、これらの問題を未然に防ぐ。
特に、高圧側にコンデンサを設置するよりも、負荷に近い低圧側に設置することで
構内で発生する高調波を効率的に吸収できる利点がある。

LCユニット内蔵型コンデンサの特徴と利点

• 省スペース・省施工
  コンデンサと直列リアクトルが一体型になっているため、個別に設置するよりも設置スペースを節約でき
  配線工事も簡素化される。

安全性
多くの場合、コンデンサ内部に自己遮断機構や温度センサーなどが内蔵されており
異常時には回路を自動的に開放するなど、高い安全性が確保されている。

高効率・低損失
力率改善効果は、進相コンデンサの設置位置よりも上位（電源側）の部分にあたるため
低圧側に設置することで力率改善される範囲が長くなり、変圧器や低圧側配電線路の損失低減効果がある。

• メンテナンス性
  一括対策のため、メンテナンスが比較的容易。
  
  
• 電気品質の向上
  力率改善と高調波対策により、電力系統全体の品質が向上し
  設備の安定稼働に寄与する。

LCユニット内蔵型コンデンサ設置上の注意点

LCユニット内蔵型コンデンサを設置する際には、いくつかの注意点があります。

• 容量選定
  負荷の種類や高調波の発生状況に合わせて
  適切なコンデンサ容量とリアクトルの定数を選定する必要がある。
  過剰な容量は、逆に系統電圧の上昇や高調波共振を引き起こす可能性がある。
  
  
• 設置環境
  高温多湿な場所や水気のある場所は避け、内線規程に従って設置することが重要となる。
  
  
• ブレーカー管理
  機器を使用しない時でもブレーカーがONになっていると
  コンデンサに電圧がかかり続けるため、発熱・発火のリスクがある。
  使用しない機器のブレーカーはOFFにするなど、適切な管理が必要。
  
  
• 経年劣化
  コンデンサは消耗品であり、長期間使用すると劣化していく。
  定期的な点検と、必要に応じた交換が重要となる。
  特にPCB（ポリ塩化ビフェニル）を使用している古いコンデンサは、廃棄や交換に際して特別な処理が必要。

設置上の注意点の導入事例

低圧コンデンサ（LCユニット内蔵型）は、以下のような場所で導入されている。

• 工場: モーター、インバータ駆動機器、溶接機などを使用する工場
• ビル・オフィス: 空調設備、エレベーター、パソコンなどのOA機器、照明設備
• 商業施設: 冷凍・冷蔵設備、照明設備
• 病院、学校、研究施設、公共機関: 各種電気設備

参考資料

chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.shizuki.co.jp/common/pdf/suggestion/LJ346.pdf
指月　コンデンサ低圧設置のメリットコンデンサ低圧設置のメリット　より画像引用