《電力》〈水力〉[H26:問5]水力発電所における標準的な自動制御シーケンスに関する空欄穴埋問題

1 【問題】
2 【ワンポイント解説】
3 【解答】

【問題】

【難易度】★★★☆☆（普通）

次の文章は，水力発電所の水車・発電機の起動と故障停止における標準的な自動制御シーケンス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びなさい。

水車・発電機の起動操作を開始すると，まず起動条件の成立を確認し，補機類が動作して準備完了となる。次に$ \ \fbox {　（１）　} \ $が全開となり，続いて$ \ \fbox {　（２）　} \ $が起動開度まで開き，水流によって水車が起動する。その後回転数が定格の約８割に達すると$ \ \fbox {　（３）　} \ $が閉となり発電機電圧が発生する。

次に定格の８割以上の電圧確立を確認すると自動電圧調整装置が動作する。続いて自動同期装置が動作し，この装置の速度調整機能により$ \ \fbox {　（４）　} \ $を図るとともに，電圧調整機能により$ \ \fbox {　（５）　} \ $を図る。その後同期検出機能により，同期点を検出すると，$ \ \fbox {　（６）　} \ $，発電機を系統に並列する。

故障停止制御については，系統への影響や発電所設備への負担を最小にするための停止方法として故障の種類に応じ，緩停止，$ \ \fbox {　（７）　} \ $及び$ \ \fbox {　（８）　} \ $の三種類がある。

緩停止は水車・発電機の停止を必要とする軽度の故障が生じたときに適用され，普通停止と同様の制御で停止させる。

$ \ \fbox {　（７）　} \ $は発電所内に重大な電気的故障が生じたときに適用され，電気・機械装置と同時に制御し，速やかに停止させる。

$ \ \fbox {　（８）　} \ $は発電所内に重大な機械的故障が生じたときに適用され，水車・発電機の回転速度を上昇させないよう制御し，速やかに停止させる。

〔問5の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　回生遮断器　　　　　&（ロ）&　側路弁 \\[ 5pt ] &（ハ）&　非常停止　　　　　&（ニ）&　急停止 \\[ 5pt ] &（ホ）&　緊急停止　　　　　&（ヘ）&　界磁遮断器 \\[ 5pt ] &（ト）&　ガイドベーン　　　　　&（チ）&　周波数の平衡 \\[ 5pt ] &（リ）&　電圧の平衡　　　　　&（ヌ）&　アキュムレータ \\[ 5pt ] &（ル）&　軸振動を確認し　　　　　　　&（ヲ）&　入口弁 \\[ 5pt ] &（ワ）&　回転停止　　　　　&（カ）&　並列遮断器が閉となり \\[ 5pt ] &（ヨ）&　安定度を確認し　　　　　&（タ）&　定格力率との整合 \\[ 5pt ] &（レ）&　出力波形の調整　　　　　&（ソ）&　電圧確立開閉器 \\[ 5pt ] &（ツ）&　制圧器　　　　　&（ネ）&　制水弁 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

水力発電所の起動停止に関する問題です。電気屋さんというより機械屋さんの話のような気もしますが，電験一種クラスであれば幅広く理解せよという意図なのでしょうか。起動に関しては汽力発電所においては水力の入口弁全開が調整弁ガバナ全開でガイドベーンが主塞止バイパス弁となります。他の箇所は似ているので，違いを理解しておくようにして下さい。

【解答】

(1)解答：ヲ
題意より，解答候補は（ロ）側路弁，（ト）ガイドベーン，（ヲ）入口弁，（タ）制水弁，になると思います。水力発電所の場合は，入口弁は全開全閉しか動作がないので，全開にしておきます。

(2)解答：ト
題意より，解答候補は（ロ）側路弁，（ト）ガイドベーン，（ヲ）入口弁，（タ）制水弁，になると思います。水力発電所では，ガイドベーンを徐々に開き，水量を調整しながら徐々に水車の回転数を上昇させます。

(3)解答：ヘ
題意より，解答候補は（イ）回生遮断器，（ヘ）界磁遮断器，（ソ）電圧確立開閉器，（ツ）制圧器，等になると思いますが，直後に発電機電圧が発生と書いてあるので，界磁遮断器となります。

(4)解答：チ
題意より，解答候補は（チ）周波数の平衡，（リ）電圧の平衡，（タ）定格力率との整合，になると思います。自動同期装置では発電機と系統の周波数をほぼ一致させます。

(5)解答：リ
題意より，解答候補は（チ）周波数の平衡，（リ）電圧の平衡，（タ）定格力率との整合，になると思います。電圧調整機能はその名の通り電圧の平衡を図ります。

(6)解答：カ
題意より，解答候補は（ル）軸振動を確認し，（カ）並列遮断器が閉となり，（ヨ）安定度を確認し，になると思います。解答の通り並列遮断器が閉となり系統と並列します。軸振動は確認する必要がありますが，自動同期装置で検出する訳ではありません。また，並列前後で安定度は考慮しません（当然低いです）。

(7)解答：ハ
(8)解答：ニ
題意より，解答候補は（ハ）非常停止，（ニ）急停止，（ホ）緊急停止，になると思います。電気的故障が生じた時は非常停止，機械的故障が生じた時は急停止という言葉を使用します。これは覚えておくしかありません。