電験3種過去問【2011年電力 問1】

【水力発電】水力発電所の出力低下原因《正誤問題》

 図のような水路式水力発電所において、有効電力出力が定格状態から突然低下した。出力低下の原因個所を見定めるために、出力低下後に安定した当該発電所の状態を確認すると、出力低下前と比較して、以下のような状態となっていた。

  • 水車上流側の上部水槽で水位が上昇した。
  • 水車流量が低下した。
  • 水車発電機の回転数は定格回転数である。
  • 発電機の無効電力は零(0)のまま変化していない。
  • 発電機電圧はほとんど変化していない。
  • 励磁電圧が低下した。
  • 保護リレーは動作していない。

出力低下の原因が発生した個所の想定として、次の(1)~(5)のうちから最も適切なものを一つ選べ。

(1)水位観測地点(上部水槽)より上流側水路
(2)水車を含む水位観測地点(上部水槽)より下流側水路
(3)電圧調整装置
(4)励磁装置
(5)発電機

解答と解説はこちら

解答

(2)

解説

有効落差H[m]でQ[m3/s]の流量が流れているとき、水車の効率をηt、発電機の効率をηgとすると発電機の出力は以下となる。

発電機出力:9.8QHηtηg [kW]

題意より、水車流量Qが低下しているため、出力の有効電力が低下している。水車上流側の上部水槽で水位が上昇しているので、上部水槽より上流側水路の流量は一定であると考えられる。したがって、上部水槽より下流側水路に何らかの流量を低下させる原因があると考えられる。