《電力》〈水力〉[H20:問1]揚水式発電所のサイリスタ始動方式に関する空欄穴埋問題

Contents

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，揚水式発電所のサイリスタ始動方式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語句を解答群の中から選び，その記号をマークシートに記入しなさい。

サイリスタ始動方式は，停止中の発電電動機にあらかじめ$ \ \fbox {　（１）　} \ $を与えておき，サイリスタ始動装置の順変換器に所内から商用周波数交流電源を供給し，発電電動機の回転子$ \ \fbox {　（２）　} \ $からの信号により逆変換器の$ \ \fbox {　（３）　} \ $回路を制御し，回転子の磁極位置に対応した零$ \ \left( 0\right) \ $から$ \ \fbox {　（４）　} \ $まで変化する交流を$ \ \fbox {　（５）　} \ $に供給して発電電動機を始動・加速する方式である。

〔問1の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　回　転　　　　　&（ロ）&　始動用電動機　　　　　　　&（ハ）&　制動巻線 \\[ 5pt ] &（ニ）&　負　荷　　　　　&（ホ）&　電機子　　　　　&（ヘ）&　定格周波数の \ \frac {1}{2} \\[ 5pt ] &（ト）&　位置検出器　　　　　&（チ）&　励　磁　　　　　&（リ）&　ゲート \\[ 5pt ] &（ヌ）&　加速度検出器　　　　　　　&（ル）&　カソード　　　　　&（ヲ）&　定格出力 \\[ 5pt ] &（ワ）&　アノード　　　　　&（カ）&　速度検出器　　　　　&（ヨ）&　定格周波数 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

揚水式発電所の始動方式のうちサイリスタ始動方式に関する出題です。
そもそも特に出題されやすい分野ではありませんが，他の始動方式との比較という形で出題される分野です。
専門書等を見ると変換装置の図を載せた原理等を紹介しているものもありますが，電験対策としてはまずは以下に紹介している各始動方式の概要を理解しておくようにして下さい。

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：チ
題意より解答候補は，（イ）回転，（ニ）負荷，（チ）励磁，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，あらかじめ与えておくのは励磁となります。

(2)解答：ト
題意より解答候補は，（ト）位置検出器，（ヌ）加速度検出器，（カ）速度検出器，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，信号として受け取るのは発電電動機の回転子の位置検出器となります。

(3)解答：リ
題意より解答候補は，（リ）ゲート，（ル）カソード，（ワ）アノード，になると思います。
サイリスタ始動方式で逆変換器の制御をするのはゲート回路です。サイリスタはゲート信号によりオンオフを制御する素子です。サイリスタ始動方式で用いられるサイクロコンバータは機械制御科目で学習する内容で，図1に示すような交流を順変換器で直流にし逆変換器で再度交流にするような機器となります。

(4)解答：ヨ
題意より解答候補は，（ヘ）定格周波数の$ \ \displaystyle \frac {1}{2} \ $，（ヲ）定格出力，（ヨ）定格周波数，になると思います。
ワンポイント解説「1.揚水発電所の揚水時の始動方式」の通り，サイリスタ始動装置は回転子の磁極位置に対応した零$ \ \left( 0\right) \ $から定格周波数まで変化する交流を加えて回転数を上昇させます。

(5)解答：ホ
題意より解答候補は，（ロ）始動用電動機，（ハ）制動巻線，（ホ）電機子，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，サイリスタ始動装置は回転子の磁極位置に対応した周波数の交流を電機子に加えて回転数を上昇させます。