第三種電気主任技術者試験過去問 電力科目 令和3年度

　水力発電所は 落差 を得る方法により分類すると,水路式,ダム式,ダム水路式があり, 流量 の利用方法により分類すると,流込み式,調整池式,貯水池式,揚水式がある。

　一般的に,水路式はダム式,ダム水路式に比べ 建設費が安い 。貯水ができないので発生電力の調整には適さない。ダム式発電では,ダムに水を蓄えることで 流量 の調整ができるので,電力需要が大きいときにあわせて運転することができる。

　河川の自然の流れをそのまま利用して発電する方式を 流込み式 発電という。貯水池などを持たない水路式発電所がこれに相当する。

　1日又は数日程度の河川流量を調整できる大きさを持つ池を持ち,電力需要が小さいときにその池に蓄え,電力需要が大きいときに放流して発電する方式を 調整池式 発電という。自然の湖や大工の湖などを用いてもっと長期間の需要変動に応じて河川流量を調整•使用する方式を貯水池式発電という。

断面Aと断面Bで流量が同じであることに着目する。

流量Q=断面積S×流速v であるため、

S\(_A\)×v\(_A\)=S\(_B\)×v\(_B\)

(1)正。

(2)正。

(3)正。

(4)正。

(5)誤。再熱器は高圧タービンから出た蒸気を再加熱し、低圧タービンに送る装置である。

　火力発電所で発生する灰じんなどの微粒子は,電気集じん装置により除去される。典型的な電気集じん装置は,集じん電極である 平板電極 の間に放電電極である 線電極 を置いた構造である。電極間の 高電圧 によって発生した コロナ 放電により生じたイオンで微粒子を帯電させ,クーロンカによって集じん電極で捕集する。集じん電極に付着した微粒子は一般的に,集じん電極 を槌で叩いて 取り除く。

(1)正。

(2)誤。軽水炉は、軽水（水道水）が減速材と冷却材に兼用されていることが特徴である。黒鉛を減速材として使用することはない（黒鉛を使用するのは黒鉛炉）。

(3)正。

(4)正。

(5)正。

(1)正。

(2)正。

(3)正。

(4)正。

(5)誤。燃料電池では燃料である水素と空気中の酸素を化学反応させて電気を発生させる。この反応は発熱反応であり、吸熱反応は怒らない。

　計器用変成器は, 計器用変圧器 と変流器とに分けられ,高電圧あるいは大電流の回路から計器や 保護継電器 に必要な適切な電圧や電流を取り出すために設置される。変流器の二次端子には,常に 低 インピーダンスの負荷を接続しておく必要がある。また,一次端子のある変流器は,その端子を被測定線路に 直列 に接続する。

(1)正。

(2)正。

(3)正。

(4)誤。断路器は消弧機能を持たないので、短い線路や母線であっても地絡電流の遮断を行うことは、一般的にできない。

(5)正。

故障時に健全な変圧器は定格容量の120%の過負荷運転をするのでこの時に供給可能な負荷の電力Pは、

P=定格容量×過負荷率×台数×力率

故障前の負荷は55MWなので、他変電所に切り替えなければならない負荷の電力は、

したがって、他の変電所に切り替える負荷の比率Rは、

R=9.4/55 ×100≒17.1 %

　風雨などによってがいし表面に塩分が付着すると,がいし表面の絶縁が低下し 漏れ電流 が発生することがあり,可聴雑音や電波障害,フラッシオーバの原因となる。これをがいしの塩害という。がいしの塩害対策は,塩害の少ない送電ルートの選定,がいしの絶縁強化,がいしの洗浄,がいし表面への はっ水 性物質の塗布が挙げられる。

　懸垂がいしにおいて,絶縁強化を図るには,がいしを 直列 に連結する個数を増やす方法や,がいしの表面漏れ距離を 長く する方法が用いられる。

　また,懸垂がいしと異なり,棒状磁器の両端に連結用金具を取り付けた形状の 長幹 がいしは,雨洗効果が高く,塩害に対し絶縁性が高い。

(1)正。

(2)誤。表皮効果は導体に交流電流を流したとき、電流が導体内部を均等に流れず、表面付近に集中する現象のことである。これは導体の断面積が減っている状態と同じであり、導体の実行抵抗が増すので、許容電流は小さくなる。

(3)正。

(4)正。

(5)正。

(1)正。

(2)正。

(3)正。

(4)正。

(5)誤。単相2線式の供給可能な電力P\(_2\)=VI/2。単相3線式の供給可能な電力P\(_3\)=VI×2/3 。このように単相3線式の方が大きい。

　6.6 kV高圧配電線に短絡や地絡などの事故が生じたとき,直ちに事故の発生した高圧配電線を切り離すために, 遮断器 と保護継電器が配電用変電所の高圧配電線引出口に設置されている。

　樹枝状方式の高圧配電線で事故が生じた場合,事故が発生した箇所の変電所側直近及び変電所から離れた側の 区分 開閉器を開放することにより,事故が発生した箇所を高圧配電線系統から切り離す。

　柱上変圧器には,変圧器内部及び低圧配電系統内での短絡事故による過電流保護のために高圧カットアウトが設けられているほか,落雷などによる外部異常電圧から保護するために,避雷器を変圧器に対して 並列 に設置する。

　ケッチヒューズ（電線ヒューズ） は低圧配電線から低圧引込線への接続点などに設けられ,低圧引込線で生じた短絡事故などを保護している。

(1)正。

(2)正。

(3)正。

(4)誤。銅導体には、硬導線と軟導線がある。一般的に、軟導線の方が導電率が大きい。

(5)正。

（a）

24時間の発電電力量W\(_G\)は、

W\(_G\)=130×(7-0) + 350×(12-7) + 200×(13-12) + 130×(24-20)

24時間の送電端電力量W\(_S\)は、題意より所内率が2%なので、

（b）

24時間に供給した燃料（LNG）の発熱量Qは、

Q=54.7×770×10\(^3\) =42.119 ×10\(^6\)

発電電力量W\(_G\)を熱量に換算した値Q\(_G\)は、

Q\(_G\)=W\(_G\)×3600 =20.988×10\(^6\)

（a）

径間をS[m]、水平張力をT[N]、荷重をW[N/m]とすると、電線のたるみD[m]、実長L[m]は、次の式で表される。

D=WS\(^2\)/8T

L=S+8D\(^2\)/3S

また温度が変化すると電線は膨張もしくは収縮をして長さが変わる。この場合の温度と電線の実長の関係は次式で表される。

L\(_2\)=L\(_1\){1+α(t\(_2\)-t\(_1\))}

題意より、t\(_1\)=-10[℃]、D\(_1\)=3.5[m]、S=150[m]であるため、

t\(_2\)=35[℃]のときの実長L\(_2\)は、α=0.000018と上式から、

（b）

t\(_2\)=35[℃]の時、

（a）

まず、各区間の電線1線あたりの抵抗とリアクタンスを求める。

R\(_SA\)=0.2[km]×0.3[Ω/km]=0.06[Ω]

X\(_SA\)=0.2[km]×0.4[Ω/km]=0.08[Ω]

R\(_AB\)=0.3[km]×0.3[Ω/km]=0.09[Ω]

R\(_AB\)=0.3[km]×0.4[Ω/km]=0.12[Ω]

単相2線式線路の電圧降下v[V]は、電流をI[A]、抵抗をR[Ω]とすると、次式で表される。

v=2I(Rcosθ+Xsinθ)

本問では、力率が100%なので、cosθ=1、sinθ=0であることから、

v=2IR

この式から、

v\(_SA\)=2×20×0.06=2.4[V]

v\(_AB\)=2×5×0.09=0.9[V]

よって、S-B間の電圧降下v\(_SB\)=2.4+0.9=3.3[V]

電圧降下率は、受電端電圧V\(_r\)に対する電圧降下vの比であり、

B点の受電端電圧V\(_r\)は、S点の電圧からS-B間の電圧降下v\(_SB\)を引いた値である。

したがって、B点におけるS点に対する電圧降下率は、

v\(_SB\)/107-v\(_SB\) ×100 ≒3.18[%]

（b）

変圧器のS点からS'点への移動距離をL[km]とすると、

S'-A間の抵抗R\(_S'A\)は、

R\(_S'A\)=(0.2+L)×0.3=0.06+0.3L[Ω]

よって、S'-A間の電圧降下v\(_S'A\)は、

v\(_S'A\)=2×20×(0.06+0.3L)=2.4+12L[V]

またA-B間の電圧降下v\(_AB\)は、

v\(_AB\)=2×5×0.09=0.9[V]

したがってS'-B間の電圧降下v\(_S'B\)は、

v\(_S'B\)=v\(_S'A\)+v\(_AB\)=3.3+12L[V]

次にS'-C間の電圧降下v\(_S'C\)を求める。

R\(_S'C\)=(0.7-L)×0.3=0.21-0.3L[Ω]

R\(_S'C\)=(0.7-L)×0.4=0.28-0.4L[Ω]

よって、S'-C間の電圧降下v\(_S'C\)は、cosθ=0.8、sinθ=0.6であるため、

v\(_S'C\)=2×20×{(0.21-0.3L)×0.8+(0.28-0.4L)×0.6} =13.44-19.2L[V]

B点とC点の線間電圧は等しいので、v\(_S'B\)=v\(_S'C\)

3.3+12L=13.44-19.2L →L=0.325[km]