電験３種過去問【2023年(下期)電力問1】

2024年11月17日

【水力発電】水力発電の理論式《空所問題》

　次の文章は、水力発電の理論式に関する記述である。
　図に示すように，放水地点の水面を基準面とすれば，基準面から貯水池の静水面までの高さH_g[m]を一般に　(ｱ)　という。また，水路や水圧管の壁と水との摩擦によるエネルギー損失に相当する高さh_l[m]を　 (ｲ) 　という。さらに，H_gとh_lの差H=H_g－h_lを一般に　(ｳ)　という。
　今，Q[m³/s]の水が水車に流れ込み，水車の効率をη_wとすれば，水車出力P_wは　(ｴ)　になる。さらに，発電機の効率をη_gとすれば，発電機出力Pは　(ｵ)　になる。ただし，重力加速度は9.8m/s²とする。

　上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)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。

\(\small{\begin{array}{cccc} &(ア)&(イ)&(ウ)&(エ)&(オ)\\ \hline(1)&総落差&損失水頭&実効落差&9.8QHη_W×10^3[W]&9.8QHη_Wη_g×10^3[W]\\ \hline(2)&自然落差&位置水頭&有効落差&\frac{9.8QH}{η_W}×10^{-3}[kW]&\frac{9.8QHη_g}{η_W}×10^{-3}[kW]\\ \hline(3)&総落差&損失水頭&有効落差&9.8QHη_W×10^3[W]&9.8QHη_Wη_g×10^3[W]\\ \hline(4)&基準落差&圧力水頭&実効落差&9.8QHη_W[kW]&9.8QHη_Wη_g[kW]\\ \hline(5)&基準落差&速度水頭&有効落差&9.8QHη_W[kW]&9.8QHη_Wη_g[kW]\\ \hline\end{array}}\)

解答と解説はこちら

解答

（3）が正しい。

解説

電験３種過去問【2012年電力問1】と全く同一の出題です。

　図に示すように，放水地点の水面を基準面とすれば，基準面から貯水池の静水面までの高さH_g[m]を一般に (ｱ)総落差 という。また，水路や水圧管の壁と水との摩擦によるエネルギー損失に相当する高さh_l[m]を(ｲ) 損失水頭という。さらに，H_gとh_lの差H=H_g－h_lを一般に (ｳ)有効落差 という。
　今，Q[m³/s]の水が水車に流れ込み，水車の効率をη_wとすれば，水車出力P_wは(ｴ)9.8QHη_W×10³[W]になる。さらに，発電機の効率をη_gとすれば，発電機出力Pは (ｵ)9.8QHη_Wη_g×10³[W]になる。ただし，重力加速度は9.8m/s²とする。