水力発電技術事例 第３回 水力発電に関する研究会 平成２０年３月７日 1 水力発電技術事例① 【調整池工事おけるIT施工・管理システムの導入】 （工事の合理化、施工精度向上） ＩＴ施工のイメージ ※調整池：発電に使用する水を貯めるための小規模な池 ３Ｄ‐ＭＣ(3次元マシンコントロール) システムを搭載したブルドーザの 施工状況 ＜北海道電力㈱ 2 京極発電所建設工事＞ 水力発電技術事例② 【立軸バルブ水車の採用】 ◆ 立軸バルブ水車の特徴・効果 ・ 設置スペースの大幅な縮小化 （発電所取水口と直結） ・ 立地条件の制約が少ない （放水方向の任意選択が可） ・ 建設費等の低減（横軸ﾊﾞﾙﾌﾞ水車との比較） 建設費 ： 約△１４％ 所要面積 ： 約△３０％ 横軸バルブ水車 立軸バルブ水車 3 ＜東北電力㈱ 第二上野尻発電所＞ 水力発電技術事例③ 【高効率ポンプ水車ランナの開発】(スプリッタ型ランナの開発) 長翼と短翼の交互配列により、ランナ翼を従来の６ま たは７枚から１０枚に増やすことで、効率を従来ランナ に比べ1.6～4.0％ 向上可能とした。 また、ランナに作用する応力及び水圧脈動が半減した。 新型ランナ 従来ランナ 短翼 水流 構造を一新 長翼 （流路出口部） ※ポンプ水車の回転部分の要素で、流水のエネルギーを機械的エネルギーに変換するもの。 4 ＜東京電力㈱ 神流川発電所＞ 水力発電技術事例④ 【水圧管路斜坑掘削技術（掘削工程の短縮）】 平成１７年１２月運開 平成１１年１２月運開 １工程 ２工程 平均月進：７１ｍ 全断面ＴＢＭ パイロットトンネル 切拡げ （6ヶ月,ｺｽﾄﾀﾞｳﾝ約10％） 6.6m 平均月進：５２ｍ ※TBM：Tunnel Boring Machine（トンネルボーリングマシン） 10m 50m 全重量：約600t ＜東京電力㈱ 5 神流川発電所＞ 水力発電技術事例⑤ 【水圧鉄管用高張力鋼のHT100（鉄管据付工程の短縮）】 ①半割管搬入 半割管 25tトレーラー ②単管製作 （L=3m） ・管が軽くなり、一度に据え付 けられる単位管が長くなった 12m→15m ・管厚が薄くなり、鋼材の使用 量が減った Φ4.6m 3m ③単位管製作（L=15m） ・安全性の向上 ・工期短縮：約4ヶ月 ・ｺｽﾄﾀﾞｳﾝ ：約10％ 3m 15m ※HT：High Tensile steel（ハイテンシルスチール） 6 ＜東京電力㈱ 神流川発電所＞ 水力発電技術事例⑥ 【老朽化水力発電所の改修計画について】 ≪現状≫ ◆最大出力：56,400ｋW ◆水車発電機：６台 ◆使用水量：270m3/s ≪ 改修後 ≫ ◆最大出力：61,700ｋW ◆水車発電機：２台 ◆使用水量：270m3/s 改修後 7 ＜東北電力㈱ 豊実発電所改修計画＞ 水力発電技術事例⑦ 【ダムの改造により未利用落差の有効利用】 未利用落差（ m) 35 従来，設備性能上，利用できなかった落差の有効利用が可能なよう取水方式を変更 ＜中国電力㈱ 8 新帝釈川発電所再開発工事＞ 水力発電技術事例⑧(1) 【田子倉発電所4号機一括更新(1)】 ◆ 昭和30年代：大規模水力発電所の開発 ⇒40～50年の維持・運転により電気 設備が老朽化。 ◆ 老朽化設備の対応 ・部分更新：水車ランナ、固定子等、 各部分毎に更新。 ・一括更新：水車・発電機・主要変圧器を 一括で更新。 ◆ 経済的メリット、信頼度向上・建設技術 継承の観点から、田子倉発電所において は一括更新を採用。 9 ＜電源開発㈱ 田子倉発電所更新工事＞ 水力発電技術事例⑧(2) 【田子倉発電所4号機一括更新(2)】 工事の特徴と概要 １．ダム・発電所建屋等はそのまま流用。 ２．主機4台の内1台ずつ更新。他の3台は通常運転。 ３．更新範囲は、水車ランナ・水車本体・入口弁・ 発電機・主要変圧器・制御装置。 ４．主機の回転速度の変更、基準有効落差の見直し、 設計技術の向上。 ⇒同一使用水量ながら発電機出力を 95MWから100MWへと増加。 ５．ケーシングの外側部分と吸出し管下側部分は 既設品を流用。 10 ＜電源開発㈱ 田子倉発電所更新工事＞ 公営電気事業者による水力に係る新技術、コスト低減技術 例 ～金沢市 新内川第二発電所(3,000kW)建設施工時における３つの新技術～ （１）ＴＢＭによるトンネル掘削 TBM(トンネル・ボーリング・マシーン)を利用した掘削 工事。在来工法にくらべ、労働災害の防止が図れ、工 期短縮が期待できる。 ヘッドタンク （２）ヘッドタンクの小規模化及び余水路の省略 ヘッドタンクの水位による放流 弁制御にて、ヘッドタンクの小 FRP管を採用（114m） 取水 水圧管路 規模化（容量として通常の約1/5 程度)及び余水路省略を実現。 発電所 水路トンネル TBMにて掘削(約3.4km) 余水路 放流弁 （３）水圧管路にＦＲＰ管を採用 水圧鉄管の代替としてFRP管を採用することにより、工期 短縮及びランニングコストの低減が期待できる。11 小規模容量発電所のコストダウン技術 1/2 誘導発電機の採用 同期発電機に比較し約３０％の低価格化が図れる 必要により並列時の突入電流を軽減する対策を講じる メリット ・低コスト（同期発電機の約３０％の価格低減） ・構造が簡単で保守が容易 ・励磁装置・電圧調整器・速度調整機が不要 ・高回転型機器の採用が可能 速度調整機能の省略（水車） 小容量であり系統周波数の調整が期待できないため 速度調整機能を省略 （簡易型調速機） 機能省略により約３０％の低価格化が図れる メリット ・低コスト（省略化により約３０％の価格低減） ・調速機の機能，部品の簡略化 ・保守が容易 汎用品の採用 一般産業用として使用されている汎用品を採用する 運転制御装置に一般産業用ＰＬＣを採用 メリット ・低コスト（ソフトを自社開発すると約８０％の価格低減） ・保守が容易（ソフト変更が容易） 12 ・安定した製品品質 小規模容量発電所のコストダウン技術 2/2 一般市販管の水圧管路等への適合 小水力資源有効活用調査（ＮＥＦ）にて使用可能 とされている一般市販管を採用する。 （現技術基準では未規定） 硬質塩化ビニル管 ポリエチレン管 耐圧ポリエチレンリブ管 メリット ・低コスト（鋼管比で約７５％の価格低減 NEF報告書） ・設置が容易（軽量，ソケット式継手） 取水設備の簡素化 取水えん堤，取水口を簡素化し工事費の低減を図る。 底部取水方式（チロリアン方式） 浸透水取水方式 サイホン管式取水方式 メリット ・設置が容易 ・工事期間の短縮 ・保守対応要員の削減 13 水力発電設備維持・向上への取り組み （大口自家発電施設者懇話会） １、水車ﾗﾝﾅ更新による水車効率の向上と出力UP （形状・材質変更等による） ２、水車ﾗﾝﾅ・ライナ類の材質変更・コーティング処理 によるｵｰﾊﾞﾎｰﾙ周期の延長・ｺｽﾄ削減 ３、設備更新に伴う軸受自蔵化・オイルレス化・ブラシ レス化等の推進（各軸受・GV･入口弁・励磁機等）と 発電機の損失低減効率向上 ４、水路を含む発電所の総改造・更新による出力増強 14
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