電圧フリッカ - 目指せ！電気主任技術者～解説ノート～

配電線にアーク炉や溶接機などのような変動負荷が接続されると，その負荷電流による電圧降下のために配電線の電圧が変動する*1。

この電圧変動が頻繁に繰り返され，照明の明るさにちらつきを生じる現象を電圧フリッカ（voltage flicker）という*2。

電圧フリッカとは，連続的に発生する短い周期の電圧変動。

電圧変動に対し最も敏感にちらつきを生じるのは白熱灯であり，フリッカは，そのちらつきをもって評価される。

日本において，現在，次式により算出される値による評価が推奨されている。

$\Delta V_{10}$ は「各周波数成分にウェイト付けした後，1 分間実効値を求め，その成分を加重平均したもの」と定義されており，次式で示される。

\[ \Delta V_{10} = \sqrt{\sum_{n=0}^{\infty} (a_n \Delta V_n)^2} \]

式の $\Delta V_n$ は $n$ 次変動周波数における，電圧の実効値である。

また，$a_n$ は各変動周波数におけるちらつき視感度係数であり，その値が最大となる 10 [Hz] のときを 1.0 としたものとなっている。

なおフリッカは，ちらつき評価試験が 50 [%] の人にちらつきがあると認識される 0.45 [V] を限度値とする考え方が一般的である*3。

フリッカ防止の基本は発生源であるアーク炉や溶接機などの変動負荷側で対策を実施することである。

対策は高速応答性を要求されることから，負荷時電圧調整変圧器（LRT）などの機械式では対応できない。

大きな電圧変動を発生する可能性がある負荷の場合は，静止形無効電力補償装置（SVC や SVG（自励式 SVC））を用いて無効電力の変動分を補償することが行われている。

装置自体による対策としては，アーク電流が不安定な交流アーク炉に代え，安定した電流が得られる直流アーク炉の採用も有効である。

このほかに，変動負荷を専用線あるいは専用変圧器で供給し，一般の負荷が接続された系統に電圧変動が波及しないような系統構成にする方法などがある。

以上のようなフリッカ障害の対策をまとめると，以下のようになる。

STATCOM（自励式静止型無効電力補償装置）は系統電圧が上下しようとする際，無効電力制御によってその変動を抑える役割を担う。

SVC（無効電力補償装置）も同じ機能を備えるが，無効電力をより速く制御できる。

半導体素子によって高速に電流を開閉するためだ。

配電線にアーク炉，溶接機，太陽光発電用パワーコンディショナ（PCS）などが接続されると，起動時や運転中の負荷変動時，PCS の単独運転検出機能動作時などに線路電圧が変動し，照明の明るさにちらつき（フリッカ）が生じることがある。

この抑制対策は基本的に発生源である機器側で行われるが，系統側での対策としては，電圧降下を低減するような電線サイズの設定，変圧器・配電線の専用化などが考えられる。

*1:製鉄用アーク溶解炉などの負荷を短絡容量の小さな系統に接続した場合，主に無効電力の変動によって母線電圧が連続的に短い周期で不規則に変動する。

*2:ドライヤーを使った際，部屋の照明がつらつくことがある。これは，大量の電力を使う機器の使用により屋内の電圧が急変するのが原因だ。電圧フリッカは，これと同じ原理である。

*3:フリッカは人間がちらつきをどの程度不快に感じるかという人間の主観的な要素も含んでいる。