電験三種・電験3種~過去問を解答して、独自に解説しました~

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H13年電力 問題01 太陽光発電について

(1)
太陽光発電はシステム自体は非常に簡単な作りとなっている。従ってその分メンテナンスも簡単。
※一面に畳のようなパネルを並べて、できる限り日の光が当たるように設置するだけ。※

(2)
エネルギー源が太陽光になるため天候に左右される。その分変動も大きい。
※そのまま。天気悪かったらエネルギー源の光がないので。。天候の良し悪しでほぼ決まる。※

(3)
太陽光発電は直流しか存在しない。

(4)
太陽光が当たるパネルが電気に変換する素材に限界があるため、良くて数十%。あまり効率的とは言えない。
※どんなに良い素材を選んでも、良くて60%くらいが限界らしい。※

(5)
太陽光を充てるパネルは設置場所の環境や周囲の影響を非常に受けやすい。
※そりゃそうですよね。太陽光が当たるところがいいですし、曇りだと効率下がりますよね。。※

上記より、(4)の”効率が良い”という部分は誤りになる。

★解答(4)★

H13年電力 問題02 コンバインドサイクル発電と汽力発電

【汽力発電】…水蒸気を作って、タービンを回して電力を作る発電
【コンバインドサイクル発電】…内燃力発電の排気で汽力発電を行う複合発電

(1)
熱効率が非常に良い。
※コンバインドサイクル発電は2回蒸気を利用するため。※

(2)
温排水量が少ない。
※排気した熱を汽力発電に利用するため、ギリギリまで熱を使用するから。※

(3)
最大出力が外気に影響される。
※度熱が外に出て汽力発電に向かうから。※

(4)
起動時間、停止時間が非常に短い。

(5)
多様な燃料は難しい。
※日本では今のところ天然ガス(LNG)のみで行っている。※

上記より、(5)の”多様な燃料を使用できる”という部分は誤りになる。

★解答(5)★

H13年電力 問題03 原子核について

原子核は陽子と中性子からなるものですが、

実際の陽子+中性子の個々の合計より質量は【 小さい 】。

つまり原子核の方が小さい。この差を【 質量欠損 】という。

ここで個々の合計より少ない分、結合した時のエネルギーとなる。

エネルギーの公式は→ 【 E=mc^2[J] 】

原子力発電はこの核の【 核分裂 】の前後における結合エネルギーを利用して発電している。

★解答(4)★

H13年電力 問題04 水車について

【キャビテーション】
流水に触れる機械部分が表面もしくは表面近くに空洞(泡ができたり消えたりすること)が発生。
  ↓
水が蒸発して泡ができる。そして、
  ↓
圧力が高いと泡が崩壊して衝撃が生じてしまう。すると、
  ↓
金属面が腐食していく。結果、
  ↓
騒音、もしくは振動が生じてくる。
  ↓
こうして【効率低下】させていく。
  ↓
【反動水車】では、抽出し高さを適切にする必要がある。

以上より、解答は

★解答(1)★

H13年電力 問題05 変電所の機器について

【遮断器】
正常動作時に、負荷電流を開閉するものです。

事故電流(短絡電流)を遮断して負荷側を守るためにあります。


【断路器】
正常動作時に負荷電流を開閉するもの。

事故電流(短絡電流)を遮断して負荷側を守るためにあります。

遮断動作すると【アーク放電】が起こる。

そのアーク放電を消弧するためにSF6ガスを使用する。

※短絡→電気回路の2点間を小さい抵抗でつなぐこと。
※アーク→2つの電極間で放電させること。高温で強い光を発するのが特徴です。
※消弧→アークを取り除くこと。


【断路器】
無負荷時の電圧を開閉するもの。

電流は開閉できない。

母線や変圧器などの切り替え、切り離しの時に使用する。

主に電源室などにあります。


【避雷器】
落雷などの異常電圧を抑制して保護する機器。

あくまで抑制までで防止はできません。


【計器用変成器】
<計器用変圧器>
高圧・大電流を測定するために、電気機器の測定範囲を拡大させたための電気計器です。

VTとも呼ぶ。VTはVoltage Transformerの略です。

VTは二次側短絡がNGです。理由は短絡すると二次側に大電流が流れてしまうからです。

短絡ということは抵抗Rが限りなく小さいということです。I=V/RでRがほぼ0なので、Iは大きくなります。

<計器用変流器>
交流電流計など測定に使用するものもある。

こちらはCTと呼ぶ。CTはCurrent Transformerの略です。

CTは二 次側開放NGです。理由は解放すると二次側に高圧が生じるからです。

開放ということは抵抗Rが無限∞ということ。V=R*IでR=∞より、Vも大きくなります。

<ガス絶縁開閉器装置>
遮断器、断路器、母線を収納してSF6ガスで消弧するもの。小型化されている。


以上より、「(2)負荷電流の・・・・開閉可能」が誤りとなります。

★解答は(2)★

H13年電力 問題06 無効電力を調整する方法

【電力コンデンサ】力率を進める力がある

【分路リアクトル】力率を遅くする力がある

【同期調相機】  力率を進めたり、遅くしたりできる。ただし高価

【静止形無効電力補償装置】コンデンサとリアクトルを両方使用する

【負荷時タップ切換変圧器】電圧調整が目的。タップを切り換えて直接電圧を変更する。


以上より、(1)が誤りとなります。
★解答は(1)★

H13年電力 問題07 各特性について

直流抵抗消弧
誘導障害電流大きい 中くらい小さい小さい
電圧 大きい 中くらい小さい小さい
継電器の動作OK OK NG NG
電位上昇 小さい 中くらい大きい最大
適用電圧 187以上66~154 33以下66~77

(1)はOK

(2)はOK

(3)は短絡電流に依存しない。

(4)はOK

(5)はOK。地絡電流に比例します。

※短絡電流とは
※短絡すると・・・定格以上の電流が流れること。
※地絡電流とは
※地絡すると・・・絶縁が低下して、導体より大地とつながること。


以上より、「(3)短絡・・・」は関係ないので誤り。

★解答は(3)★

H13年電力 問題08 地中送配電について

【直接埋没式】
工事期間が短い。
安価。
※非常にわかりやすい。ただ掘って埋めるだけなので簡単。


【管路式】
外傷事故が少ない。
撤去も楽。
熱放散が悪い。
送電容量が増やせない。
※専用の管路を設けるため、あとはそこに線を敷くだけ。
管路の太さは後日増やせないので、線の数や太さにも制限が出てくる。
従って送電容量にも制限が出てくる。


【暗きょ式】
工事費が高い。
工事期間が長い。
点検が楽。
※見るからに最初の工事が大変そう。
※ただ拡張性を持たせた方式なので、後日点検だけでなく増減させることも楽。


以上より、「(3)送電容量の制限がない」というのは誤り。

★解答は(3)★

H13年電力 問題09 高低圧配電系統の保護システム

【配電用変電所】
過電流、地絡保護のために継電器と遮断器がある。


【柱上変圧器】
過電流保護のための高圧カットアウト(開閉器)がある。
※過電流
※開閉器
※変圧器は一時側にある。
※一時側とは


【低圧引込線】
短絡などの影響を守るためにある。電柱の上にあるヒューズを取り付ける。


【屋内配線】
過電流保護のために配電用遮断器、又はヒューズなど地絡保保護のために漏電遮断器。


従って、回答は「(5)」


★解答は(5)★

H13年電力 問題10 SF6ガスの特性

(1)無色で無臭


(2)不活性、不燃焼

※不活性


(3)比重が空気より大きい。約5倍。

※比重とは
※比重が大きいと


(4)絶縁耐力がある。

※絶縁とは


(5)消弧能力が空気よりある。

※消弧とは


以上より、「(1)特有の臭いがある」は誤り。


★解答は「(1)」★

H13年電力 問題11 汽力発電について

(a)発電機効率Ng

タービン出力:Pt
発電機出力 :Pg
とすると、
Ng=Ng×Pg/Pt×100=90[%]

となる。


(b)タービン効率:Nt

Nt=タービンの出力Pt/タービンで消費した熱量

まず、

Pt=20×103[KW]=3600×20×10[KJ/h]

ということでタービンの出力Ptは分かった。

次に消費した熱量を求めたい。

ここで大切なのは「蒸気量×エンタルピー=熱量になる」ということです。

使用蒸気量Zは下記の算式で求められる。

入力エンタルピーIs
出力エンタルピーIo

したがって、使用したエンタルピーはIs-Io=3550-2450

これより、使用蒸気量Zは

Z×(Is-Io)=80×10×(3550-2450)

ここでおさらいすると、

・Nt=タービンの出力Pt/タービンで消費した熱量
・熱量=「蒸気量×エンタルピー」であるということ

従って、タービン効率:Nt

=タービンの出力Pt/タービンで消費した熱量

=3600×20×10/80×10×(3550-2450)

=0.818

=81.8%

となる。以上より、


解答は★(2)★

H13年電力 問題12 汽力発電について

(a)

=I×(COSθ+j√(1-COSθ))

=I×(COSθ+j√(1-COSθ))

SA=I+I←S-A間はこうなります。

=200×(0.8+j√(1-0.8))=160+j120

=200×(0.6+j√(1-0.6))= 60+j 80

SA=160+j120+60+j80

SA=220+j200

有効電力は実数と虚数のうち実数を指すので有効電力=220(A)


(b)
を求めるにはVSAとVSBを求める必要があります。

三相三線よりVSAとVSBはそれぞれ下記のように算出します。

まずVSA

=√3×(rISACOSθSA+XISASINθSA)
※これは三相3線の電圧降下の公式です。必ず覚えておきましょう。

=√3×(0.6×220+0.6×200)

=436.5[V]


次にVSBは

=√3×(rISBCOSθSB+XISBSINθSB)

=√3×(0.6×60+0.6×80)

=145.5


したがってV

=V-VSA-VSB

=6600-436.5-145.5

=6018

≒6020

となります。したがって


解答は★(2)★

おしらせ

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