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電験1種過去問【2023年電力管理 問6】

2024年2月17日

【施設管理】電力系統の周波数制御《論説問題》

 電力系統の周波数制御に関して、次の問に答えよ。

  1.  電力系統の周波数が規定範囲を超えて低下すると、電気使用側では精密機械の誤動作や製品の品質低下などの問題が発生する可能性がある。一方、このとき、電力供給側の汽力発電設備にはどのような問題が発生する可能性があるか 50 字程度で答えよ。
  2.  系統事故を除く周波数変動の主な原因には、負荷の変動と再生可能エネルギー電源の出力変動がある。このうち、負荷の変動は、変動周期により次の a ) ~ c ) に大別される。 a ) ~ c ) について、どのように発電量を調整するか、それぞれ 80 字程度で答えよ。
    a ) 日間周期変化を持つもので工場の稼働、事務所の冷暖房、夕方の点灯などによって生じる負荷変動
    b ) 数分~数十分ぐらいの比較的短時間の間に頻繁に起きる負荷変動
    c ) きわめて短時間の偶発的な負荷変動
  3.  日本の電力系統では、連系状態に応じて、2種類の負荷周波数制御方式が採用されている。これについて次の問に答えよ。
    a ) 制御方式の一つは定周波数制御である。この制御方式はどのような系統に採用されているか 50 字程度で答えよ。
    b ) 日本で採用されているもう一つの負荷周波数制御方式の名前を答えよ。
解答と解説はこちら

解答

公式標準解答

  1.  電力系統の周波数が規定範囲を超えて低下すると、電気使用側では精密機械の誤動作や製品の品質低下などの問題が発生する可能性がある。一方、このとき、電力供給側の汽力発電設備にはどのような問題が発生する可能性があるか 50 字程度で答えよ。
    • 翼長の長い低圧タービン動翼に共振により振動が発生、又は補機の出力が低下して運転が停止する可能性がある。
  2.  系統事故を除く周波数変動の主な原因には、負荷の変動と再生可能エネルギー電源の出力変動がある。このうち、負荷の変動は、変動周期により次の a ) ~ c ) に大別される。 a ) ~ c ) について、どのように発電量を調整するか、それぞれ 80 字程度で答えよ。
    a ) 日間周期変化を持つもので工場の稼働、事務所の冷暖房、夕方の点灯などによって生じる負荷変動
    ➡予想日負荷曲線を作成し、発電事業者等の発電計画により対処する。予想から外れた部分については、調整力である水力発電所又は火力発電所等に指令して発電量を調整する。
    b ) 数分~数十分ぐらいの比較的短時間の間に頻繁に起きる負荷変動
    ➡系統周波数を計測して基準周波数からの偏差を検出し、調整力である水力発電所又は火力発電所等に、変動分に応じた出力調整を自動で指令して発電量を調整する。
    c ) きわめて短時間の偶発的な負荷変動
    ➡発電所の内、周波数が下がった場合に出力を上昇させ、周波数が上がった場合に出力を低下させるガバナフリー運転機能を有する発電機により発電量を調整する。
  3.  日本の電力系統では、連系状態に応じて、2種類の負荷周波数制御方式が採用されている。これについて次の問に答えよ。
    a ) 制御方式の一つは定周波数制御である。この制御方式はどのような系統に採用されているか 50 字程度で答えよ。
    ➡交流単独系統、又は連携している他の交流系統に比べて、系統容量が大きい系統に採用されている。
    b ) 日本で採用されているもう一つの負荷周波数制御方式の名前を答えよ。
    ➡周波数バイアス連系線電力制御方式(TBC)

解説

1. 及び2. は標準的な内容を問われており、比較的容易に解答できるはずです。3. に関しては専門性が深くなり、ここに解答できるかどうかが本問題選択の基準になるのではないでしょうか?


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