《電力》〈水力〉[H26:問1]水車の調速機に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★☆☆☆(やや易しい)

次の文章は,水車の調速機の機能と構造に関する記述である。

水車の調速機は,発電機を系統に並列するまでの間においては水車の回転速度を制御し,発電機が系統に並列した後は\(\fbox {  (ア)  }\)を調整し,また,事故時には回転速度の異常な\(\fbox {  (イ)  }\)を防止する装置である。調速機は回転速度などを検出し,規定値との偏差などから演算部で必要な制御信号を作って,パイロットバルブや配圧弁を介してサーボモータを動かし,ペルトン水車においては\(\fbox {  (ウ)  }\),フランシス水車においては\(\fbox {  (エ)  }\)の開度を調整する。

上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
\[
\begin{array}{ccccc}
& (ア) & (イ) & (ウ) & (エ) \\
\hline
(1) & 出 力 & 上 昇 & ニードル弁 & ガイドベーン \\
\hline
(2) & 電 圧 & 上 昇 & ニードル弁 & ランナベーン \\
\hline
(3) & 出 力 & 下 降 & デフレクタ & ガイドベーン \\
\hline
(4) & 電 圧 & 下 降 & デフレクタ & ランナベーン \\
\hline
(5) & 出 力 & 上 昇 & ニードル弁 & ランナベーン \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

静電誘導のメカニズムに関する問題ですが,(ア)と(イ)は絶対に間違えてはいけない設問です。電荷は異符号だと引き寄せられ,同符号だと離れます。

1.ペルトン水車
 ペルトン水車は下図に示すように主にノズル,ニードル,ランナ等から構成され,ノズルから水を噴射し,ランナを回転させます。水量は主にニードルで調整します。


出典:長野県HP

2.フランシス水車
 フランシス水車は,ガイドベーンとランナの羽根の開度で出力を調整します。


出典:長野県HP

【解答】

解答:(1)
(ア)
 調速機は系統を並列した後は出力を調整します。

(イ)
 事故時には無負荷になり回転数が上昇しますが,調速機は回転数の異常な上昇を防止します。

(ウ)
 ワンポイント解説の通り,ペルトン水車ではニードル弁で開度を調整します。

(エ)
 ワンポイント解説の通り,フランシス水車ではガイドベーンで開度を調整します。