《電力》〈水力〉[R04:問1]揚水発電所の始動方法に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★☆☆（普通）

次の文章は，揚水発電所の始動方法に関する記述である。文中の\( \ \fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$} \ \)に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選べ。

近年の揚水発電所では，一般的にポンプ水車が採用されている。ポンプ水車の発電方向の始動は普通の水車と同様の取り扱いとなるが，揚水方向の始動はポンプ運転時のランナの反抗トルクを減らす目的で\( \ \fbox {　 （１） 　} \ \)が行われた状態で行う。

発電電動機の始動方法としては，サイリスタ始動が広く用いられている。サイリスタ始動とは，停止中の発電電動機の回転子にあらかじめ\( \ \fbox {　 （２） 　} \ \)を与えておき，発電電動機の回転子\( \ \fbox {　 （３） 　} \ \)からの信号によりサイリスタ始動装置を制御し，回転子の磁極位置に対応した零\( \ \left( 0 \right) \ \)から発電電動機の\( \ \fbox {　 （４） 　} \ \)まで変化する交流を\( \ \fbox {　 （５） 　} \ \)に供給して始動する方法である。

〔問1の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　加速度検出器　　　　　　　&（ロ）&　回転　　　　　&（ハ）&　回生制動 \\[ 5pt ] &（ニ）&　定格電流　　　　　&（ホ）&　電機子　　　　　&（ヘ）&　定格周波数 \\[ 5pt ] &（ト）&　速度検出器　　　　　&（チ）&　限流リアクトル投入　　　　　　　&（リ）&　定格出力 \\[ 5pt ] &（ヌ）&　位置検出器　　　　　&（ル）&　励磁　　　　　&（ヲ）&　始動用電動機 \\[ 5pt ] &（ワ）&　負荷　　　　　&（カ）&　水面押し下げ　　　&（ヨ）&　制動巻線 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

揚水発電所の始動方法に関する問題ですが，中身は同期電動機のサイリスタ始動法に関する内容がほとんどとなります。
揚水発電の始動方法は平成28年や2種の平成20年にも出題されていますので，過去問をよく勉強された方であれば高得点を取得できるかと思います。

1.揚水発電所の揚水時の始動方式
①制動巻線始動方式
　回転子の制動巻線を利用してかご形誘導電動機として始動する方式です。構造が簡単で制動巻線を回転子に持っていれば良いという特徴がありますが，始動時の入力が系統に影響を与えるため，主に小容量機に採用されます。

②同期始動方式
　発電電動機と他の発電機を停止状態で電気的に接続し，両機に励磁を加えた後に，両機を同期しながら速度を上昇させ，規定の回転数まで上昇させたら並列する方式です。発電電動機とは別に発電機が必要で，構造や回路も複雑となりますが，系統からの入力がないため，系統への影響がない特徴があり，主に大～中容量機に採用されています。

③直結電動機始動方式
　発電電動機と同軸上に発電電動機より２極少ない(定格速度より速くなる)巻線形誘導電動機を直結し始動する方式です。巻線形誘導電動機の二次巻線に接続された抵抗器により始動トルクを制御します。発電電動機を直結するため付属設備が多くなり，軸長も長くなります。したがって，大容量かつ発電所の主機の台数が少ない場合にのみ採用されます。

④サイリスタ始動方式
　発電電動機の停止中に励磁を与え，サイリスタ変換装置で回転子の磁極位置に対応した零\( \ \left( 0 \right) \ \)から発電電動機の定格周波数まで変化する交流電力を電機子に加えて回転数を上昇させる方式です。機械的な始動装置でないため，保守面で有利であり，回生制動が利用できる特徴があります。主に大容量機かつ主機の台数が多い発電所で採用されます。

【解答】

(1)解答：カ
題意より解答候補は，（ロ）回転，（ハ）回生制動，（チ）限流リアクトル投入，（ル）励磁，（カ）水面押し下げ，等になると思います。
ポンプ水車は揚水運転中水に浸っている状態となりますが，始動時は水の抵抗によりランナのトルクが大きくなってしまうため，あらかじめ圧縮空気で水面押し下げを行った状態で始動します。

(2)解答：ル
題意より解答候補は，（ロ）回転，（ル）励磁，（ワ）負荷，等になると思います。
ワンポイント解説「1.揚水発電所の揚水時の始動方式」の通り，サイリスタ始動方式では，停止中に回転子にあらかじめ励磁を与えておきます。

(3)解答：ヌ
題意より解答候補は，（イ）加速度検出器，（ト）速度検出器，（ヌ）位置検出器，等になると思います。
ワンポイント解説「1.揚水発電所の揚水時の始動方式」の通り，サイリスタ始動方式では，回転子位置検出器からの信号によりサイリスタ始動装置を制御します。

(4)解答：ヘ
題意より解答候補は，（ニ）定格電流，（ヘ）定格周波数，（リ）定格出力，等になると思います。
ワンポイント解説「1.揚水発電所の揚水時の始動方式」の通り，サイリスタ始動方式では，回転子の磁極位置に対応した零\( \ \left( 0 \right) \ \)から発電電動機の定格周波数まで変化する交流を供給します。

(5)解答：ホ
題意より解答候補は，（ホ）電機子，（ワ）負荷，（ヨ）制動巻線，等になると思います。
ワンポイント解説「1.揚水発電所の揚水時の始動方式」の通り，サイリスタ始動方式では交流を電機子に供給して始動します。