電力

電
第３種
力
第３回
Ａ問題（配点は１問題当たり５点）
問１
水車に関する次の記述のうち誤っているのはどれか．
(1)
ペルトン水車は，負荷変動に対する効率低下が少なく，多ノズルになるほどその傾向が
大きい．
(2)
比速度の大きい順に水車の種類を並べると，プロペラ水車→斜流水車→フランシス水車
→ペルトン水車となる．
(3)
比速度が小さいと水車にキャビテーションが発生し，振動・腐食の原因となる．
(4)
比速度の大きい水車を採用した方が発電機の形状及び重量は小となり経済的になる．
(5)
カプラン水車は，フランシス水車に比べ，落差や負荷の変化に対して効率の低下が少な
い．
問２
汽力発電所の構成設備の説明として誤っているのは次のうちどれか．
(1)
過熱器：ボイラ本体からの飽和蒸気をさらに昇温して過熱蒸気を作る．
(2)
節炭器：火炉の高温域に設置され，給水を予熱して燃料消費率を低くする．
(3)
復水器：タービンで仕事を終えた蒸気を冷却凝結させて復水して回収する．
(4)
給水加熱器：タービンからの抽気で給水を加熱する．
(5) 脱気器：蒸気タービンの中間段からの抽気で給水を直接加熱し，給水中のガスを分
離除去する．
問３
図に示す汽力発電所の蒸気サイクルにおいて，
(ｱ)Ａ－Ｂ，(ｲ)Ｂ－Ｃ，(ｳ)Ｃ－Ｄ，(ｴ)Ｄ－Ｅ，
(ｵ)Ｅ－Ａの各過程に相当する装置を説明する
語句として，正しいものを組み合わせたのは次の
うちどれか．
(ｱ)Ａ－Ｂ
(ｲ)Ｂ－Ｃ (ｳ)Ｃ－Ｄ (ｴ)Ｄ－Ｅ
(ｵ)Ｅ－Ａ
(1) 蒸気タービン過熱器
ボイラ
給水ポンプ
復水器
(2) 蒸気タービンボイラ
過熱器
給水ポンプ
復水器
(3) 給水ポンプ
ボイラ
過熱器
蒸気タービン復水器
(4) 給水ポンプ
過熱器
復水器
蒸気タービンボイラ
(5) 給水ポンプ
復水器
ボイラ
蒸気タービン過熱器
- 1 -
問４
軽水形原子力発電所の燃料としは
(ｱ)
が用いられている．軽水炉で使用された
使用済み燃料に化学的な処理を行い， (ｲ)
や
(ｳ)
を分離・回収し新しい核燃料
の原料として使用することを核燃料サイクルという． (ｳ)
を
(ｴ)
に利用してい
くことをプルサーマル利用という．
上記の記述中の空白箇所の(ｱ),(ｲ),(ｳ)及び(ｴ)に記入する語句又は数値として，正
しいものを組み合わせたのは次のうちどれか．
(ｱ)
(ｲ)
(ｳ)
(ｴ)
(1) 低濃縮ウランウラン235 トリウム
軽水炉
(2) 低濃縮ウランウラン235 プルトニウム軽水炉
(3) 低濃縮ウランウラン238 プルトニウム高速増殖炉
(4) 高濃縮ウランウラン238 プルトニウム高速増殖炉
(5) 高濃縮ウランウラン235 トリウム
問５
高速増殖炉
各種の発電に関する記述として，誤っているのは次のうちどれか．
(1)
太陽電池の出力は直流であり，一般の用途にはインバータによる変換が必要であ
る．
(2)
バイオマス発電は，間伐材や廃材を加工して焼却するときの熱を利用して蒸気を作
り，蒸気タービンを回して発電する．
(3)
風力発電の風車によって取り出せるエネルギーは，風車の受風面積及び風速にそれ
ぞれ正比例する．
(4)
燃料電池発電は，水素と酸素を化学反応させて電気エネルギーを発生させる方式で，
騒音振動が小さく分散型電源として期待されている．
(5)
問６
冷熱発電は，ＬＮＧを気化する際に，冷熱エネルギーを回収して発電する．
ガスタ－ビンの排気を排熱回収ボイラに導いて蒸気を発生させ蒸気タ－ビンを駆動
する方式のコンバインドサイクル発電所において，ガスタ－ビン発電効率が32[%]，排
気の保有する熱量に対する蒸気タ－ビンの発電効率が25[%]であった．コンバインドサ
イクル発電全体の効率[%]として，正しいのは次のうちどれか．
(1)
問７
35
(2)
49
(3)
53
(4)
57
(5)
60
避雷器に関する次の記述のうち，誤っているのはどれか．
(1)
機器の絶縁を保護することを目的として，雷などによる回路の過電圧を制限する
ために設置されるものである．
(2)
放電現象が終了した後，引き続き電力系統から供給される電流（続流）を短時間の
うちに遮断する能力が必要である．
(3)
避雷器の放圧装置とは，内部ガス圧の異常上昇時にがいしの爆発的飛散を防止する
ための装置である．
(4)
避雷器の制限電圧とは，避雷器が放電を開始する電圧である．
(5)
保護効果を高めるために保護対象機器の極力近くに設置する．
- 2 -
問８
定格電圧77/6.6[KV]，定格容量10,000[KVA]の受電用変圧器の一次側に過電流継電
器を施設したとき，変圧器定格電流の180[%]過負荷時に継電器を動作させるためには，
継電器の電流タップとして何アンペアを使用したらよいか．正しい値を次のうちから
選べ．ただし，ＣＴ比は，150/5[A]とする．
(1)
問９
3.5
(2)
4.0
(3)
4.5
(4)
5.0
(5)
5.5
架空送電線路の線路定数には，抵抗Ｒ，作用インダクタンスＬ，作用静電容量C及び
漏れコンダクタンスGがある．このうち，Gは実用上無視できるほど小さい場合が多い．
Ｒの値は電線断面積が大きくなると小さくなり，温度が高くなれば
た，一般に電線の交流抵抗値は
(ｲ)
効果により直流抵抗値より
(ｱ)
(ｳ)
なる．ま
なる．Ｌと
Cは等価線間距離Ｄと電線半径rの比（Ｄ/r）により大きく影響される．比（Ｄ/r）の
値が大きくなれば，Ｌの値は
(ｴ)
なり．Cの値は
(ｵ)
なる．
上記の記述中の空白箇所(ｱ)，(ｲ)，(ｳ)，(ｴ)及び(ｵ)に記入する語句として，正し
いものを組み合わせたのは次のうちどれか．
(ｱ)
(ｲ)
(ｳ)
(ｴ)
(ｵ)
(1) 大きく表
皮
大きく大きく小さく
(2) 大きく表
皮
小さく大きく大きく
(3) 小さく表
皮
大きく小さく小さく
(4) 小さくフェランチ大きく大きく小さく
(5) 大きくフェランチ小さく小さく大きく
問10
中性点接地方式に関する次の記述のうち，誤っているものはどれか．
(1)
消弧リアクトル接地方式では，１線地絡時の地絡電流が小さい．
(2)
非接地方式は，他の中性点接地方式に比べて，地絡電流及び短絡電流を抑制でき
る．
(3)
非接地方式では，健全相の対地電圧上昇が大きいため，比較的低電圧の場合にし
か用いられない．
(4)
直接接地方式では，地絡時の地絡電流が最も大きいが，健全相の対地電圧上昇は
最も小さい．
(5)
抵抗接地方式は，一般に１１～１５４[KV]の系統に用いられる．
- 3 -
問11
右のＡ表に挙げる用語と関連が
A表
B表
深いＢ表の用語を組み合わせたも
(ｱ) 逆フラッシオーバ
⒜
電線の保持
のとして，正しいのは，(1)から(5)
(ｲ) フェランチ効果
⒝
ねん架
までのうちどれか．
(ｳ) ダンパ
⒞
埋設地線
(ｴ) クランプ
⒟
消弧リアクトル
⒠
静電容量
⒡
電線の振動防止
(1) (ｱ)－(c) (ｲ)－(b) (ｳ)－(a) (ｴ)－(a)
(2) (ｱ)－(c) (ｲ)－(e) (ｳ)－(f) (ｴ)－(a)
(3) (ｱ)－(d) (ｲ)－(b) (ｳ)－(a) (ｴ)－(f)
(4) (ｱ)－(d) (ｲ)－(e) (ｳ)－(d) (ｴ)－(f)
(5) (ｱ)－(e) (ｲ)－(f) (ｳ)－(f) (ｴ)－(b)
問12
受電端電圧が20[kV]の三相3線式の送電線路において．受電端での電力が1800[kW]，
力率が0.9（遅れ）である場合，この送電線路での抵抗による全電力損失[kW]の値とし
て，最も近いのは次のうちどれか．
ただし．送電線1線当たりの抵抗値は8[Ω]とし，線路のインダクタンスは無視する
ものとする．
（1）
問13
30
（2）
60
（3）
80
（4）
160
（5）
240
地中送電線路の送電容量に関する次の記述のうち，誤っているのはどれか．
(1)
ケ－ブルの布設条数が多くなるほど，１条当たりの許容電流も小さくなる．
(2)
埋設される土壌が水分を多く含むと，乾燥している場合より許容電流は大きくなる．
(3)
地中ケ－ブルの損失には，導体損，シ－ス損および誘電体損がある．
(4)
ＣＶケ－ブルは，誘電体損が少なく最高許容温度も高いので，許容電流が大きい．
(5)
ケ－ブルの周囲温度が低いと，許容電流は小さくなる．
問14
変圧器の絶縁油は，変圧器内部の絶縁及び
(ｲ)
(ｱ)
のために使用され，現在，主に
系絶縁油が用いられている．
変圧器の絶縁油として，最も重要な特性は
(ｳ)
であり，これは絶縁油中の
(ｴ)
に大きく左右される．
上記の記述中の空白箇所(ｱ)，(ｲ)，(ｳ)及び(ｴ)に記入する字句として，正しいもの
を組み合わせたのは次のうちどれか．
(ｱ)
(ｲ)
(ｳ)
(ｴ)
(1) 冷
却合成油帯電度
二酸化炭素
(2) 冷
却鉱
(3) 防
錆合成油帯電度
二酸化炭素
(4) 冷
却鉱
水
分
(5) 防
錆合成油絶縁破壊電圧水
分
油絶縁破壊電圧水
油帯電度
- 4 -
分
Ｂ問題（配点は１問題当たり(a)５点、(b)５点、計 10 点）
問 15
75,000[kW]蒸気タービン発電機の試験を行い，下記の結果を得た．
発電機出力：75,000[kW]，発電機効率：95[％]
使用蒸気量：350[t/h]，タービン入口蒸気エンタルピー：3,600[kJ/kg]
排気蒸気エンタルピー：2,350[kJ/kg]，復水エンタルピー：125[kJ/kg]
次の(a)及び(b)について答えよ．
(ａ)
蒸気消費率[kg/kWh]の値として，最も近いのは次のうちどれか．
(1)
(b)
4.43
4.67
(3)
4.91
(4)
5.02
(5)
5.22
タービン効率[％]として，最も近いのは次のうちどれか．
(1)
問 16
(2)
20.2
(2)
22.2
(3)
23.4
(4)
61.7
(5)
65.0
77/6.6[kV]，5,000[kV/A]，％インピーダンス 6[％]の三相変圧器 2 台を有する配電
用変電所から引き出された，こう長 2[km]の三相配電線路がある．
次の(a)及び(b)について答えよ．
ただし，電源側の％インピーダンスは 10[MV･A]基準で 1[％]，線路のインピーダン
スは 0.87[Ω]とする.
変圧器
5,000[ｋ V･A]5%
電源
77kV
Ａ点
1%
(10MV･A基準)
配電線
遮断器
5,000[kV･A]5%
(a)
図のＡ点で三相短絡事故が発生したとき，事故電流を遮断できる遮断器の定格遮断電
流[KA]の最小値として，正しいのは次のうちどれか．
ただし，変圧器二次側から A 点までのインピーダンスは無視するものとする．
(1)
(b)
10
(2)
12.5
(3)
20
(4)
31.5
(5)
40
配電線路末端の三相短絡電流[KA]としとて，最も近いのは次のうちどれか．
(1)
2.80
(2)
3.38
(3)
3.51
- 5 -
(4)
4.10
(5)
4.39
問 17
図のような三相 3 線式 2 回線の高圧配電線路がある．
80[Ａ]
Ｍ
20[Ａ]
Ｌ 3Ω/線
1Ω/線
Ｋ
ＶＫ
=6600[Ｖ]
Ｓ
4Ω/線
Ｎ
100[Ａ]
供給点Ｋにおける線間電圧ＶＫは6600[Ｖ]，負荷点Ｌ，Ｍ，Ｎには，それぞれ電流値
が80[Ａ]，20[Ａ]，100[Ａ]で，ともに力率100[％]の負荷が接続されている．
回路の1線当たりの抵抗はKL間が1[Ω]，LM間が3[Ω]，KN間が4[Ω]であり，線路のリ
アクタンスは無視するものとして，開閉器Ｓを投入してループ運転したとき，次の(a)
及び(b)について答えよ．
(a)
開閉器を流れる電流[Ａ]の値として，最も近いのは次のうちどれか．
(1) 0
(b)
(2) 20
(3) 30
(4) 40
(5) 80
線路損失[kW]はいくら減少するか，最も近い値を次のうちから選べ．
(1) 0
(2) 7.2
(3) 14.4
(4) 21.6
- 6 -
(5) 28.8
電
力
解
答
第３回
問１答 … (3)
・比速度を大きくすると回転速度を上げることになり，水車の流水接触面の流速が速くなりキャビテーシ
ョンが発生しやすくなり，流水に接する金属面を壊食したり，振動や騒音を発生させ，また，水車の効率
を低下させる．
- 1 -
問２答 … (2)
節炭器：煙道ガスの余熱を利用してボイラの給水を加熱して熱効率を上げる．
- 2 -
問３
答 … (3)
Ａ―Ｂ：給水ポンプによりボイラに給水する（断熱圧縮）
Ｂ－Ｃ：ボイラにより給水を加熱し飽和蒸気にする（等圧受熱）
Ｃ－Ｄ：過熱器により飽和蒸気を過熱蒸気にする（等圧過熱）
Ｄ－Ｅ：蒸気タービンで仕事をして圧力及び温度が低下し湿り蒸気となる（断熱膨張）
Ｅ－Ａ：復水器で冷却され給水に戻る（等圧凝縮）
- 3 -
問４答 … (2)
軽水炉ではウラン 235の濃縮度が 3％程度の低濃縮ウランが燃料として使用されている．
軽水炉で使用された使用済み燃料に化学的な処理を行い，ウラン 235やプルトニウムを分
離・回収することを核燃料サイクルという．プルトニウムを軽水炉に利用していくことを
プルサーマル利用という．
- 4 -
問５答 … (3)
風力の強弱によりプロペラの角度を，風向きによって
その向きを変えて，プロペラを取り付けたロータを回転
し，直結又はギヤ増速で回転数を調整して発電機を回転
し発電する（図 1-1）．
風力エネルギーは受風面積に比例し，風速の 3 乗に比例
する．
風速を 〔m/s〕，風車の受風面積を S〔m 2 〕とすると，
単位時間に通過する体積は， S〔m 3〕となる．
したがって，風力エネルギーＥは，空気の密度を 〔kg/m 3〕とすると，
1
S  2  kS 3〔J〕
2
となり，風車の受風面積に比例し，風速の３乗に比例する．
E
- 5 -
問６
答 … (2)
ガスタ－ビンの発電効率 η ｇ＝ 32[％ ]であるから，ガスタービン排気の保有熱量は，
100[％ ]－ 32[％ ]＝ 68[％ ]，この入力で，蒸気タ－ビンの発電効率が η Ｔ＝ 25[％ ]である
から，コンバインドサイクル発電の全体の効率ηは，
η ＝ η ｇ＋ (１－ η ｇ )η Ｔ＝ 32＋ (100－ 32)×0.25＝ 32＋ 17＝ 49[％ ]
- 6 -
問７答 … (4)
避雷器の制限電圧とは，避雷器が放電しているときに避雷器の両端 (端子間 )に残る電圧
をいい．避雷器が放電を開始する電圧は放電開始電圧という．
⑶ の放圧装置は，避雷器がい管の上 ,下部に設けられガス圧の異常上昇時のがいしの飛散
を防止する避圧のための装置である．
- 7 -
問８
答 … (3)
P
10000
 1 .8 
 1.8 ≒135〔A〕
3V
3  77
I
135
IのＣＴ二次側電流（継電器入力電流）＝

 4.5〔A〕
変流比 150 / 5
一次側の過電流I 
- 8 -
問９答 … （ 1）
電線路は抵抗Ｒ，ｲﾝﾀﾞｸﾀﾝｽＬ，静電容量Ｃ，漏れｺﾝﾀﾞｸﾀﾝｽＧの 4 つの定数を持った連続
した電気回路である．線路定数は電線の種類，太さ及び配置などから決まる．
・抵抗増加の要因…電線温度の上昇，表皮効果（電線に交流電流を流したとき，電線の
中心部より外側の方 (表皮 )に電流が多く流れ，等価的に抵抗値が大きくなる．
D
・作用インダクタンスL  0.05  0.4605 log10 〔mH/km〕
r
0.02413
・作用静電容量C 
〔F/km〕
D
log10
r
- 9 -
問 10 答 … (2)
非接地方式は，零相インピーダンスが高い（中性点が接地されていないので，中性点と
大地との間のインピーダンスが高い）ので，地絡電流を小さくすることができるが，短絡
事故時の短絡電流は接地方式に無関係で，短絡電流を抑制することはできない．
〔参考〕中性点接地方式の比較
非接地
抵抗接地
消弧ﾘｱｸﾄﾙ接地直接接地
地絡電流の大きさ
小
中
最小
最大
地絡時の電磁誘導
小
中
最小
最大
中 (抵抗値が大
地絡時に健全相に
大
きくなると線間
中
小
現われる電圧
電圧に近づく）
絶縁レベル
最高
中
中
最小
保護継電器の動作
困難
確実
困難
確実
適用電圧
高圧配電線
66～ 154kV
66～ 77kV
187kV 以上
- 10 -
問 11 答 … (2)
架空地線や鉄塔に雷撃があったとき，塔脚接地抵抗と雷電流の積にあたる異常電圧が発
生し鉄塔電位が上昇する．このとき鉄塔と線路導体間に大きな電位差を生じ絶縁を破壊す
る現象を逆フラッシオーバ現象という．逆フラッシオーバの防止対策として，埋設地線
などによって塔脚接地抵抗を下げる方法が取られる．
フェランチ効果は，深夜または休日などの軽負荷時に長距離送電線路やケーブル系統自
身が持つ静電容量による進み電流によって，送電端電圧より受電端電圧が上昇する現象を
いう．軽負荷時には分路リアクトルを負荷側に投入して進み電流を減少させる．
ダンパは，架空電線の振動により架空電線の金属疲労や損傷を防止するために取りつけ
られるものである．
クランプは架空電線を引き留めるために取りつける金具である．
- 11 -
問 12
答 … （ 3）

P
電力損失P  3I R  3
 3V cos 
2
2

 P 
 R  

 V cos  

2
2
 1800 
3
 
  8  80  10 〔W〕  80〔kW〕
 20  0.9 
- 12 -
問 13 答 … (5)
許容電流は，ケーブルの温度上昇 (電力損失 )，土壌の熱抵抗・温度，布設方式，ケーブル条
数などによって決まる．
- 13 -
問 14 答 … (2)
・変圧器の絶縁油は，冷却・防湿・絶縁・火花防止などのために用いられる．
絶縁油としては一般的に鉱油が使用されている．
- 14 -
問 15
答 … (a)＝ (2)， (b)＝ (5)
蒸気消費量〔kg〕
350  103  1
＝
≒ 4.67
発電電力量〔kWh〕
75000  1
(a)
蒸気消費率〔kg/kWh〕＝
(b)
発電機出力 P〔ｋW〕，発電機効率 G ，タービン出力 Pt〔kW〕，蒸気使用量 Z〔kg/h〕，
タ
ービン入口蒸気エンタルピー s〔kJ/kg〕，排気蒸気エンタルピー e〔kJ/kg〕とすると，ター
ビン効率 t は，
t 
3600 p / G 
3600  75000 / 0.95
≒ 0.650

Z  s  e 
350  103  3600  2350
- 15 -
問 16
(a)
答 … (a)＝ (3)， (b)＝ (2)
変圧器の％インピーダンスを 10〔 MVA〕に換算すると， % ZT 
10000
 5  10〔％〕
5000
10
 1  6%
2
P
P
10
166.6
短絡容量Ps  n   100 ≒166.6〔MVA〕　短絡電流I s  s 
≒14.6〔kA〕
%Z
6
3V
3  6 .6
100
Ａ点からみた電源側の合成％インピーダンスは， %Z 
定格遮断電流 ≧ I s から， 20〔 MVA〕を選定する．
(b)
線路インピーダンス〔 Ω 〕を 10〔 MVA〕基準の % Z で表すと，
%Z 
Pn Z
10  106  0.87

100

 100 ≒ 20〔％〕
V2
6600 2
線路の短絡点ｋらみた電源側までの 10〔 MVA〕基準での合成％インピーダンスは，
% Z  20  6  26〔％〕
P
10
38.5
Ps  n 
 100 ≒ 38.5〔MVA〕　I s 
≒ 3.38〔kA〕
% Z 26
3  6.6
100
- 16 -
問 17 答 … (a)＝ (3) (b)＝ (4)
(a) 供給点ＫからＬ点に向かって流れる電流を
Ｉとして，各区間の電流は図示のようにな
る．
キルヒホッフの第 2 法則を使って，Ｋ→Ｌ→
Ｎ→Ｍ→Ｋ間の電圧降下は 0 であるから，こ
れよりＩを求めると，
80[Ａ]
Ｍ
ＬＩ－80
Ｉ
Ｋ
ＶＫ
=6600[Ｖ]
20[Ａ]
Ｉ－100
Ｓ
Ｉ－200
3 {1×Ｉ＋ 3×(Ｉ－ 80)＋ 0×(Ｉ－ 100)＋ 4×
Ｎ
100[Ａ]
(Ｉ－ 200)} ＝ 0
8Ｉ＝ 1040 Ｉ＝ 130[Ａ ]
開閉器Ｓに流れる電流は，Ｉ－ 100 であるから， 30[Ａ ]となる．
(b)・開閉器Ｓ開放時の各区間の電流は，
Ｋ → Ｌ＝ 100[Ａ ]，Ｌ → Ｍ＝ 20[Ａ ]，Ｋ → Ｎ＝ 100[Ａ ]
開放時の線路損失Ｗ０＝ 3(100 ２ ×1＋ 20 ２ ×3＋ 100 ２ ×4)＝ 153600[Ｗ ]＝ 153.6[kW]
・Ｓ投入時の各区間の電流は， (a)より，
Ｋ → Ｌ＝ 130[Ａ ]，Ｌ → Ｍ＝ 130－ 80＝ 50[Ａ ]，Ｋ → Ｎ＝ 200－ 130＝ 70[Ａ ]
投入時の線路損失Ｗ＝ 3(130 ２ ×1＋ 50 ２ ×3＋ 70 ２ ×4)＝ 132000[Ｗ ]＝ 132[kW]
∴ 減少分は，Ｗ０－Ｗ＝ 153.6－ 132＝ 21.6[kW]
- 17 -

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