論文問題 回答ポイントの抜粋
電力連係の場合の利点および問題点について 利点=予備力共用による合理化,スケールメリットによる高効率運用、各ブロックの最大需要電力時間差による負荷率改善=設備容量低減可設備利用率向上、原子力・火力・水力の特性に応じた経済的運用、安定度の向上、異常時電力融通=電力信頼性の向上 欠点=短絡容量大,遮断器の熱的機械的耐量UP,波及事故防止対策,迅速な故障区間の局限化,高速度再閉路,保護継電器の複雑化,多端子送電
超高圧架空電線の多導体方式の採用の理由、メリット、デメリット、デメリット対策を述べよ 単導体=表皮効果で断面積と許容電流は比例しない、架線の施工上限界、多導体=熱放射良、単導体より断面積小が可能導体数多い程、電位傾度小、コロナ開始電圧大、コロナ発生小、 メリット=電流容量大、コロナ発生小,コロナ損小、インダクタンス小、停態安定度良静電容量大,重負荷時電圧降下小、デメリット=フェランチ効果,G自己励磁現象、大電流で電気吸引力=導体衝突,損傷、着氷雪,スペーサ、SVC,分路リアクトル
中容量火力ユニットのDSS運転の必要性と留意事項 需要電力増大、負荷率悪化、揚水発電と共に火力ユニットの負荷変動対応能力が必要、しかし効率は悪い、深夜の軽負荷時は停止して揚水発電に任せたほうが発電コスト小,留意事項=大きな圧力変化、温度変化が発生する、温度変化ー熱応力,ドラム、過熱器、再熱器タービン、ケーシング、タービン・ケーシングの伸びの差、
電力系統連係について周波数制御方式種類を説明せよ FFC定周波数制御=連系線潮流に無関係にFのみ検出、標準値に保持、連系の主要系に適 FTC定連系線潮流制御=Fに無関係に連系線潮流のみ制御、小容量向き、FFCと組合で運用、SFC選択周波数制御=周波数変動原因が自系統のみ発電電力制御TBC周波数偏奇潮流制御=Fと潮流変化を同時に検出
電力系統の短絡電流の抑制対策について 高インピータンス機器採用=機器の縮小化、製作費の軽減、電圧変動率大、安定度低下、変電所の母線分割=系統構成変更、インピータンス大上位電位階級の導入で系統分割、限流リアクトル挿入、直流送電連系=短絡電流の多くは無効電力、直流は無効電力なし
可変速揚水発電システムの背景、特徴、利点について 原子力ベース負荷による小中火力の夜間停止、夜間のF調整容量減少、入力電力は回転数の3乗比例=揚水運転時に回転数を可変広範囲に電力調整=F調整、発電時部分負荷高効率、変落差ok、水圧脈動小、運転性能向上、回転子は円筒平衡分布巻、サイルロコンバータインバータで商用周波数〜0、数HZまで可変、交流励磁
直流に代わり交流電動機の普及の背景と交流機の技術的特徴について IM=小型,軽量,堅固,安価,メンテ小,パワーエレクトロニクスの発展GTO、IGBT=自己消弧素子、マイクロエレクトロニクスの発展=制御回路のデジタル化、  小型化、多機能化,高性能化 高性能インバーターの低価格化=普及、直流Mはメンテ大変(ブラシ、整流子)大型,高価、速度制御良,直流電源装置が必要、vvvfからベクトル制御へ、広範囲な速度制御が可能となり直流機を上回る。
電力系統の安定度向上対策について @系統電圧高める、発電機/負荷間の位相小=安定度UP、A系統リアクタンス低減、送電線の並列回線増加、多導体、低インピータンス機器採用単巻トランス、短絡比大、GD2大、制動巻線、直列コンデンサ、B発電機の入出力バランス=電圧変動は超速応励磁、制動抵抗,高速バルブ制御C事故の高速除去,高速度遮断器、高速度再閉路方式、無効電力制御(電力コンデンサ、SVC、SVG、同期調相器)電力連系=電力融通
地中電路の電力ケーブルの発熱量軽減対策とケーブル冷却方式について @導体損=断面積大、素線絶縁、A誘電損=etanデルタ、誘電率小の材料、CVケーブル、SF6、Bシース損=クロスボンド、高抵抗シース金属採用内部直接冷却方式=ケーブル内部を直接冷媒で冷却,近距離に適合、外部直接冷却方式=導体外部を冷却、長距離に適用間接冷却方式=長距離に適用
アクテイブフィルターの原理、特徴について 負荷側電流に含まれる高調波電流を検出・演算,瞬時に補償電流を作りだし出力、電源側では負荷側電流+補償電流で高調波電流を相殺、電源側電流は高調波を含まない正弦波電流となる。アクティブフィルタは急峻な補償電流を瞬時に創りだす必要が有る、電流波形追従特性=IGBT高周波対応自己消弧形素子をPWM制御、補償能力高、スペースファクター高、力率改善、高価、騒音、電圧、フリッカ改善
発電所の塩害対策について @ガイシの絶縁強化=増結、絶縁階級の高いガイシ採用、耐霧ガイシ,長幹ガイシ、Aガイシの洗浄=水ジェット、スプレー等の固定洗浄装置導入B隠ぺい化=屋内設置、GIS化、Cシリコンコンパウンド塗布1〜2回/年
電力の広域的運用について内容と効果について 経済的効果(予備力共用、スケールメリット、設備容量低減)、信頼性の向上(電力融通、F・Vの安定)、波及事故保護協調の複雑化
電力系統の拡大に伴う短絡容量の増大の問題点と抑制対策 直流送電、高インピータンス機器採用、限流リアクトル、母線系統の分離、上ランクへの電圧階級格上げ
電力系統の電圧安定化対策としての同期調相機の原理と特徴について 同期電動機を無負荷運転、励磁を加減して無負荷電力を調整、分路リアクトルや電力コンデンサは階段的な調整である遅れ電力から進み電力まで連続的に調整可能、V特性、横軸:励磁電流、縦軸:無効電力(電機子電流)、電圧調整、力率調整SVCの様な高調波無し、高価
水力、汽力、原子力発電の供給力としての運用上の特徴について @原子力は固定費高、燃料費安,稼働率を高めると効率的、起動停止時間長大、単独運転要A汽力はベース、ミドル、ピークok,大容量程起動停止時間大,ボイラー点検1回/年、タービン点検1回/年、B水力=流れ込み式はベース、調整池、貯水式、揚水式はピーク対応、起動停止時間小、機構が単純、火力の様な高温部無,故障や補修小
超高圧系統に単巻変圧器が採用されているが、その利点と問題点について 段絶縁,分路巻線は共用,小型軽量,損失小,効率良,インピータンス小、電圧変動率小,安定度良 欠点=短絡電流大,機械的熱的耐量、二次側に一次側の異常電圧が波及直列巻線のサージ対策,輸送上有利3次巻線のサージ対策ー避雷器、サージアブソーバ 
汽力発電所の大気保全対策について 煤塵,NOx,SOx 良質燃料,液体燃料霧化、燃料空気混合比適正化、硫黄分少燃料,LNG、窒素小燃料,排ガス再循環、2段燃焼低NOxバーナー、アンモニア接触還元法、湿式石灰石ー石こう法電気集塵機、遠心力フィルター、バグフィルタ Co2は高効率化
電力安定供給のための予備力の種類とその概要について 運転予備力=負荷変動に対し瞬時又は10分程度で立上げ、低負荷運転中の発電機又は起動並列が直ちに可能な揚水、貯水発電待機予備力=始動から全負荷まで数時間、予測される電力需要変動に対応、DSS運転の火力瞬動予備力=電源脱落事故、F低下に即時に応答、10秒以内に出力上昇,ガバナーフリー運転中の発電機の余力
電力系統における負荷率悪化の要因と電力供給者側のからの改善策について 産業構造の変化,重長大産業=夜間操業から第3次産業へのシフト,夏場の高温時の空調負荷増蓄熱推進、揚水発電拡充、NAS電池、超伝導電気貯蔵、電力連系深夜電力の普及拡大(電気料金制度、その他)、ピークカット、ピークシフト、ボトムアップ対策
コジェネレーションの概要と電力系統に並列する場合の留意点について 発電と廃熱の利用(蒸気、給湯)70-80l効率、ガス・ディーゼルエンジン、ガスタービン、自動同期検定器、波及事故の防止源流リアクトル、電気と熱が同時に発生するため両者をバランスよく消費することが普及のポイント系統連系技術要件ガイドラインー連絡体制、短絡容量、電圧、力率、保護協調,波及事故防止
CVケーブルの絶縁劣化要因と、その概要は?またその絶縁劣化診断技術について 電気劣化、機械劣化、環境劣化、熱劣化、メガ(精度低い),tanデルタ(シェーリングブリッジ,tanデルタ計)直流高電圧=漏れ電流の値,時間的変化で判断)、部分放電試験,ホットメグ、活線tanデルタ直流成分検出(水トリーの整流作用)
電力系統において大電源脱落による周波数低下による発変電設備の影響と、停電範囲の極限対策について 低圧段翼の共振、クラック、翼の損傷、静翼と動翼の接触事故、電圧低下でAVR動作、界磁部の過熱、補機能力低下で出力低下瞬動予備力による対応、他社からの電力融通、周波数低下でも火力発電等の運用継続が可能なように耐力を付ける波及事故防止のため系統分離、単独運転=再並列可
配電系統における高調波の発生源と機器に及ぼす障害およびその防止策について 電気炉,圧延機,CVCF,UPS,SVC,VVVFインバーター,太陽電池・燃料電池のインバーター,整流器,鉄心の磁気飽和、その他家電製品LCフィルタ(コンデンサ、直列リアクトル)の焼損、電動機のうなり、温度上昇,弱電機器の誤動作・制御不能、AV機器の雑音・ちらつき,対策,LCフィルタ、アクティブフィルタ、変換装置の相数の増加、位相制御の位相角小さくする、PWMのキャリア周波数up、高周波発生は専用線
蒸気タービンとガスタービンの構造上の及び運転特性上の相違について 蒸気=耐高圧のため肉厚、段数が多く30段翼、TG=超耐熱性金属、セラミック、3-4段程度、Gは起動時間が短、気象条件に左右される補機の数は汽力発電が多い、タービン小、蒸気は250気圧600C、ガスタービンは10数気圧、1000-1300-1500C効率 蒸気は35-40l,TGは30l、コンバインドサイクルで43(1000C),50(1300),53(1500)
都市部における超高圧変電所の設計に当たり考慮すべき事項 高信頼性機器の採用=最新機器・予測保全・遠隔監視制御、小スペース=ガス変圧器、モールドトランス、=不燃化、難燃性ケーブル、防火区画、騒音/振動対策=方向性ケイ素鋼帯、磁束密度を大きく設定しない、防振ゴム、防災設備の強化、アナログ感知器,炎検知機、
電力系統の電圧不安定現象の諸要因及びその防止対策について 大容量発電所の偏在化、長距離送電による潮流変化、DSS運転で停止・起動時の変動、電力コンデンサによる段階制御、昼休みの負荷急変、空調負荷の一斉起動、防止対策=ループ化、系統連係、同期調相器、SVC,SVGによる滑らか無効電力制御、重要地に近い発電所の停止の制限、分散型電源、需要地近くに発電所を設置、多回線化、太線化、送電電圧UP
高圧配電線の雷害防止対策について 誘導雷の対策が主体となる。避雷器、保護機器と近接設置する、設置抵抗値は極力低減する、架空地線、誘導雷の低減、直撃雷の防止、逆フラシュオーバー防止のため、50-200m間隔で接地、接地抵抗の低減、電線の溶断防止のため太線化、電線絶縁レベルup
超伝導材料の最近の動向、電力機器への適用の可能性について 臨界温度が高い材料の100k以上、液体ヘリュームから液体窒素へ、超伝導発電機・変圧器、ケーブル、小型・効率大、超伝導電気貯蔵核融合炉、超伝導限流器=クエンチ効果を利用、超伝導G効率1lup形状1/2,小型軽量,超速応励磁,内部インピータンス小,運転特性良安定度向上
インバーターの電気分野の応用について UPS、ファン・ポンプ・空調制御、動力用機器の制御,CVCF,太陽電池のコンディショナー、アクティブフィルター、蛍光灯電源、誘導加熱機電源電鉄用電源、家庭電化製品
電力系統における安定度向上対策について 送電線の太線化、多導体、低インピータンス機器採用,直列コンデンサ,調相装置,故障除去の高速化,高速度再閉路方式,系統連系強化、制動抵抗、高速バルブ制御、調速器のハイリスポンス化、超速応励磁
スポットネットワークの概要と特徴について 22K-33K,3回線受電、断路器、ネットワーク変圧器・プロテクター、母線、高信頼性、回線故障の場合プロテクタでカット、自動投入無停電で供給信頼性大、運転自動化による省力化、 欠点ー複雑、設置コスト大、保守大
変圧器およびガス絶縁開閉器装置の運転中、外部からの異常診断方法について 油中ガス分析、SF6ガス分析、ガス呈色反応、部分放電による振動、超音波の測定=超音波センサ、箱体^アース間のパルス電流・電圧の測定ロゴスキーコイル、外被電極法 部分放電は絶縁破壊の前兆現象、絶縁スペーサー法可燃ガスの総量、各成分が規定値を超えると異常,c2h2は微量でも異常、個体絶縁過熱でco、CO2、その他は絶縁油、
現在使用されている遮断機の種類、消弧原理、電圧階級について VCB3.3-66k,電流裁断、真空中のアークの荷電粒子拡散を利用,空気遮断器22-500K、圧縮空気をアークに吹き付けて消弧、破裂音大磁気遮断器3.3-6.6k,電磁力でアークシュートに引伸し冷却消弧、VCBより大型、メンテ大、油遮断器、3.3-154K、アークで水素発生、冷却遮断火災の危険性大、SF6ガス遮断機66-500k、単一圧力が主流、2重気圧方式、パッファシリンダで圧縮SF6を吹付、騒音小
電力系統における予備力の種類と内容について 待機予備力=相当の時間的余裕で予測,起動から全負荷まで数時間、停止待機中の火力発電所運転予備力=即時OR10分以内に起動、負荷を取る、待機予備力の稼働まで、部分負荷運転の火力、水力余力、ダム、揚水の水力発電瞬動予備力=電源脱落等による急激な周波数低下に対応、瞬時OR10秒以内出力、ガバナーフリー発電機の余力
電力系統の絶縁協調について 系統全体で合理的、経済的、異常電圧に対し機器を安全保つ,絶縁破壊被害を最小限、外雷には避雷器・架空地線、内雷=開閉サージには耐量=ガイシ増結、アークホーン、保護機器の近くに避雷器、GISはV-T特性を考慮、接地抵抗は低く、変圧器はサージプルーフ多重円筒巻、避雷器の制限電圧の適正化による主要機器の保護
電力系統の連係の利点、欠点について 負荷率改善による設備利用率向上及び設備容量低減可能、原子力・火力・水力の特性に応じ負荷変動に適切に対応、予備力共用スケールメリットにより大容量・高効率発電が可能、電力融通にる信頼性の向上、電源〜負荷のインピータンス小=安定度向上、欠点=短絡容量up、機器の機械的・熱的耐量、遮断容量UP、連系が不適切で波及事故、保護装置の複雑化、高度化
架空電線路の雪害防止対策について 難着雪リング、スムースボディ電線,融雪送電,経間をあまり長くしない、張力を高く弛度を適切=、スリートジャンプ防止のためスペーサーギャロッピング防止=スペーサー、ダンパー 積雪の少ない地域のルート設定、着雪荷重耐量=電線の太線化、支持物の強度電線配列を適正にして線間接触、短絡事故防止
コンバインド発電の特徴と系統運用面での利点について タービン発電の廃熱利用で蒸気を作りので熱効率43l-1100C 50l-1300C、53l-1500C、起動時間が早い、ユニット単位運転可,ガスタービンは慣性モーメント大=安定度向上高温ガスタービンと蒸気タービン組み合わせ発電、高効率=ベースロード対応、起動時間小・負荷追従性良・部分負荷効率大=ピークロード
最近、電動力応用分野で従来の直流機に代わって交流機が用いられる背景、技術上の特徴 直流機=高精度且つ広範囲の速度制御容易、正転・逆転・回生運転容易、直巻き始動トルク大、ブラシ・整流子有・メンテ大、直流電源必要,価格大 誘導機=ブラシ、整流子無、メンテ小、構造簡単、堅固,電源得やすい、定速運転 パワーエレクトロニクス=サイリスタ、Gト、IGBT マイクロエレクトロニクス高信頼性、多機能,高性能のデジタル制御=コンパクト、低価格化 インバーターの普及拡大、VVVFからベクトル制御へ,直流機以上の性能、耐ノイズ
電力系統の短絡電流の抑制対策について 高インピータンス機器の採用=電圧変動率大、電圧調整に配慮、安定度低下、発電機小型化可能、直列リアクトルの挿入,母線の分割、上位電圧系統へ格上げ、直流送電=交直変換装置を介して連系(短絡電流の多くは無効電力、直流は有効のみパス)
架空電線路の雷害事故防止対策について 架空地線の設置で直撃雷防止、誘導雷軽減、進行波の波高値低減、アークホーンやアーマロットで雷害によるガイシ、電線の破壊防止、保護リレーと遮断器の高速度で事故区間を高速遮断=局限化、高速度再閉路、消弧リアクトルで自然消弧、不平衡絶縁=平行2回線で絶縁強度差逆フラッシュオーバー防止のため、塔脚接地抵抗値低減化=10〜20オーム、2回線2ルート化で2回線同時事故防止
系統事故の周波数変動(up,down)による汽力発電所への影響は? down低圧タービンの最終段翼共振による振動,補機能力低下、界磁回路の過熱、UP=過速度、蒸気加減弁絞りで温度低下熱応力熱応力、加減弁絞りが早いと、急激に蒸気流量が減少しボイラー蒸気圧力が上昇し、安全弁作用、ボイラーの自動停止
電気機器の冷却媒体の種類、特徴について 空気;最も安価、多くの回転機に採用、高電圧に対する絶縁耐力が不十分、油;熱伝導率は空気の10-50倍、比熱20倍絶縁耐力冷却能力は大変優れている。火災の危険 水:安価、熱伝導率は空気の23倍、冷却能力大水素;比重は空気の7l風損小、冷却能力大で小型軽量化実現、コロナ放電が発生しにくい、O2無しで縁劣化小
電力連系の自動周波数制御方式を4つ上げ、その原理と特徴を述べよ FFC定周波数制御=連系線潮流に無関係にFのみ検出、標準値に保持、連系の主要系に適 FTC定連系線潮流制御=Fに無関係に連系線潮流のみ制御、小容量向き、FFCと組合で運用、SFC選択周波数制御=周波数変動原因が自系統のみ発電電力制御TBC周波数偏奇潮流制御=Fと潮流変化を同時に検出 TBC-FFC組み合わせが日本の主流
電力系統の瞬時電圧降下の原因、影響、対策について 雷害等により電力系統に地絡短絡事故が発生すると電圧が低下、遮断器が事故区間を遮断するまでに数十ms〜2s掛かる。OA・FA機器誤動作、停止、データ消え、電磁接触器開放-プラント停止=製品不良、一旦停止すると再復旧に長時間を要する遅延釈放接触器の採用、放電灯の消滅=再点灯に長時間、再点灯回路、CVCF、UPSの導入で無停電化、バッテリーで直流無停電化
地中送電系統の大容量化、長距離化に伴う問題点と対応策について 大容量化 発熱ー冷却で大容量化、電位傾度大ー絶縁材料性能UP採用=CVケーブル,損失ー誘電体損小、長距離化=フェランチ効果、分路リアクトル絶縁材料性能UP 太線化、分割導体、素線絶縁ケーブルの埋設スペース確保、共同構の活用、管路の先行建設
自家発設備を高圧配電系統に並列使用する場合の留意点とその対策について 周波数同期検定装置、保護協調による波及事故防止、保護継電器設置=過電圧・不足電圧・逆電力継電器、系統の電圧変動の安定化(101+-6v,202+-20v)、力率85l以上進み×、限流リアクトル,系統の短絡容量を考慮、連絡体制の確保系統連系技術要件ガイドラインに準拠する。
超伝導技術の電力分野への適用について具体例を挙げて説明せよ 臨界温度が高い材料の100k以上、液体ヘリュームから液体窒素へ、超伝導発電機・変圧器、ケーブル、小型・効率大、超伝導電気貯蔵、核融合炉核融合炉、超伝導発電機は小型軽量、大容量製造可、低リアクタンス、安定度向上、超速応励磁、界磁抵抗ゼロ、損失無し,高効率1lUP超伝導限流器=クエンチ効果で一定電流以上で常伝導に戻る、超伝導貯蔵=電気エネルギーを磁気エネルギーに変換、インバーターと組み合わせ
電力系統の安定度向上対策(H4と同等) @系統電圧高める、発電機/負荷間の位相小=安定度UP、A系統リアクタンス低減、送電線の並列回線増加、多導体、低インピータンス機器採用単巻トランス、短絡比大、GD2大、制動巻線、直列コンデンサ、B発電機の入出力バランス=電圧変動は超速応励磁、制動抵抗,高速バルブ制御C事故の高速除去,高速度遮断器、高速度再閉路方式、無効電力制御(電力コンデンサ、SVC、SVG、同期調相器)電力連系=電力融通
電力系統で発生する開閉異常電圧の発生原因とその防止策について 進み電流遮断時の再点弧=線路側に対地電圧最大値が残留電圧、電源側は時間変化で1/4サイクル以後は逆極性の電圧となり最大2E、ここで再点弧すると振動電流で3倍 ここで再点弧で振動電流で3E,再点弧フリー遮断器採用,並列抵抗(遮断時に残留電圧を放電)電流裁断LのエネルギがCのエネルギに変換振動電流、並列抵抗付き遮断器 無負荷送電線投入サージ=印加電圧進行波往復反射OR再点弧と同じ、投入抵抗、同期投入遮断器
配電系統の高調波の発生源、現象、防止策について 変圧器,回転機の磁気飽和、圧延機・溶接機・アーク炉等の非線形負荷、インバーター,整流器等、パワー半導体、コロナ 対策)フィルター,相数大PWMキャリア周波数up、位相角の適正・あまり大きくしない、発生源と離隔、シールド、単独受電弱電機器の誤動作、継電器の誤動作、電動機においては脈動トルク、トルクの減少、LCの過熱、焼損
ベース負荷である大容量汽力発電をミドルにすることのできない理由、ピーク(Dss)を行う設備上の改善策 繰返しの起動停止で温度変化ー肉厚部に熱応力発生ー金属疲労、効率低下、特性上追従制御不向き(大容量高出力超臨界蒸気条件)変圧運転を実施(温度変化小=熱応力小)、追従制御可能、熱応力減少のための改造(過熱器バイパス回路で蒸気温度をタービン入口と同じ,弁類・補機の耐久性UP、排ガスの環境への影響-急変に追従できずに燃焼不安定
直流可変速駆動、交流機可変速駆動の制御方式及び特徴について 直流-抵抗制御、弱め界磁制御、ワードレオナード方式、チョッパ方式 交流-二次抵抗、2次励磁方式、VVVF、ベクトル制御同期電動機=軸の位置検出し固定子励磁
電力系統保護装置は、事故除去と波及防止がある。波及事故防止用の必要性とその概要について 事故遮断ー潮流変化でG、送電線、Trが過負荷-継電器動作事故連鎖、電源脱落、系統分離で需給アンバランスで周波数低下ー2次電源脱落@予測処理保護方式=事後区間遮断で他のF低下や脱調が予想の場合、予め負荷や発電力を演算、回路遮断条件としてGや負荷を制御=波及防止A事後処理方式、F低下・過負荷保護リレー、予め定めた負荷を制御/カット=バランス保持、脱調分離リレー=定めた系統を分離
電力系統での高調波の発生源、影響、対策について 磁気飽和や磁気波形が歪み、変圧器や回転機に高調波発生、非線形負荷(溶接機、電気炉等アークを伴うもの)、整流器インバーター、 影響ー保護継電器誤動作、弱電機器の誤動作、LCの振動、過熱、焼損、 対策、アクチブフィルタ、LCフィルタ、相数をあげる、PCMのキャリア周波数のアップ、位相制御において位相角を小
都市高層ビルに供給する配電方式の種類と概要について 樹枝状;最も簡単な構成で経済的、事故や工事停電が多く、供給信頼性は低い 常用予備2回線受電;通常は1回線で受電し、事故時予備切替、線路利用率小,ループ方式;変電所から2回線引き出し需要家同士をループで繋ぐ,断路器,1時母線は受電容量以上 スッポットネットワーク方式;変電所より3回線受電し,断路器,ネットワーク変圧器,プロテクター,需要家母線,供給信頼性大(電圧22K-33K)
火力発電プラントの高温・高圧化の背景とその問題点 エネルギー有効利用、高効率、耐圧=肉厚、熱応力=肉厚不利、耐高圧高強力鋼、臨界蒸気りよる酸化皮膜防止策、25MPA,600Cボイラーチューブ、タービンケーシング、給水ポンプの耐圧部の強度、耐熱高張力鋼の検討、給水・蒸気漏れ防止=シール強化(回転部、軸部)高温強度材であり溶接性、加工性に劣るので考慮必要
電力系統に単巻変圧器の使用例と設計上留意する点を2つ挙げよ 500kvクラス中性点直接接地、短絡容量増大に伴う電磁力に耐える、直列巻線の耐雷設計、段絶縁=小型軽量,高効率、低損失、インピ小短絡容量増大による電磁力、熱的耐量、1次側の異常電圧は直列巻線に殆ど印加されるので、絶縁耐力の強化三次巻線への移行電圧=過電圧対策、避雷器+コンデンサーやサージアブソーバ、 分路巻線は共通
自動給電の概要について 系統運用計画、系統制御、系統監視、記録統計の機能を持つコンピューターであり、系統全体を合理的、経済的、安全に系統運用を行い良質な電気供給、合理的、適切な運営、事故時は、迅速適切な遮断、事故区間の局限化、監視項目及び制御項目の多さ、人力では限界、自動化で合理化、高信頼性化を図る。周波数制御=有効電力制御、電圧制御=無効電力制御
負荷率改善の利点、及び電気供給者側、使用者側において講じる対策について 設備容量の低減可能、大容量高効率発電運用可能、DSS運転小=起動停止損失減-高効率 供給者側=電気料金制度で夜間電力普及揚水発電運用,NAS電池、系統連系拡充需用者側=ピークカット(ピーク時の自家発運転・デマンドコントロール)、ピークシフト(操業時間変更、夜間蓄熱による空調,深夜電力温水器)
送電線の電波障害の種類、及びその防止策について コロナ放電(ACSR、多導体、電線表面の電位傾度低下)ラジオ障害、対策=受信アンテナ指向性UP、放送電波UP、S/N比改善,電波反射局部放電:ガイシ金物間、架線金物、ガイシ金物、電線相互間は通常は電気的接続されている。荷重や風、酸化絶縁物生成等で電気的絶縁されると放電する。局部放電は周波数高い、FMやテレビ障害、対策=金物同志間をリード線で結ぶ
電力系統の光ファイバー通信方式の基本構成と特徴について 端局装置(機器、インターフェース、送信装置、O/E、光ケーブル)多モード、低損失、広帯域、電磁、静電誘導なし伝送媒体が光=電磁波等のノイズ耐量大、ビットレイト高く、多重伝送可能=大容量伝送、低損失で有り80km無中継が可能コンパクト、小型軽量、可とう性が有り施工性が良い,E/O、O/Eユニット必要、復旧は専門家
同期発電機の安定度向上のための、設計上考慮すべき事項 正相リアクタンスの低減(安定度は端子電圧、受電電圧、COSデルタに比例、Xdに反比例)逆相・零相インピータンスの増大(制動巻線)はずみ車効果(cosデルタ変化小)、速応励磁(Eの変化抑制、cosデルタの変化小)零相,逆相インピータンス大:事故電流が小さくなる,発電機の入力,出力が不均衡となると動揺し安定度が悪 制動巻線で対策
周波数が規定値をはずれる場合の諸問題を、電気供給者、使用者とで分類せよ DOWN、タービン最終段翼の振動、補機の能力低下出力低下,界磁の過熱、UP制御回路により蒸気加減弁動作熱応力、回転数で非常調速器動作 ボイラーの安全弁動作、ボイラーの自動停止、抵抗負荷はF変化に無関係、回転機器は速度・電圧・出力変動使用者;周波数変動=動力のモータ回転数変化、出力変化により製品不良(製紙紡績)計測機器の誤差、制御機器システムの誤動作
送電線(架空、地下)の容量増加対策について 大容量化=インピータンス低下・耐熱、架空-太線化、多導体(コロナ小),多回線化,耐熱電線、安定度から多導体・直列コンデンサで線路リアクタンス補償、直流送電(安定度無)、地下-太線化、素線絶縁、分割導体、CVケーブル(e,tanデルタ小、誘電体損小),シース損低減=クロスボンド高抵抗シース、直流送電(表皮効果,誘電体損無し)、超伝導ケーブル、導体内部直接冷却、間接冷却
水車発電機、タービン発電機の特性上、構造上の相違点を2つ挙げよ 短絡比=水車大、T小、界磁=突極、非突極円筒形横長、はずみ車効果=小、大(過渡安定度大),据付=立軸or横軸、横軸、横長、回転速度=1000-1500、1500-3600、冷却=空気、水素、振動=臨界速度は高い、危険速度近い、定態安定度=同期リアクタンス小・良い、大・悪い不平衡負荷=回転子に2Fの渦電流、水車は成層鉄心で過熱小、タービンはソリットロータで渦電流大・回転子表面、くさび、保持リング過熱、
超高圧送電線に接続する変圧器の絶縁設計について 山岳地に設置、輸送容易化=小型軽量化、直接接地、段絶縁実施、単巻変圧器3次巻線の移行電圧低減、静電遮蔽、サージプルーフ巻線、多重円筒巻線、回路にサージアブソーバ(コンデンサ+避雷器)、変圧器の絶縁強度=雷インパルスでの避雷器保護レベルの25l以上の絶縁強度1線地絡や開閉サージには充分な絶縁強度、500KV以上は開閉インパルス耐電圧、長時間耐電圧試験1.5E1時間以上の検証、絶縁協調
発電、変電、送電、配電における雷害対策について 発電機=雷サージに対し層間絶縁、対地絶縁が弱点、雷サージの波頭峻度緩和=保護コンデンサ、雷サージの波尾長が長い=回転機用避雷器変電=直撃雷防止、架空地線、接地抵抗低減、避雷器と絶縁協調、3次巻線の絶縁保護・避雷器設置 送電=アークホーン、鉄塔接地抵抗小架空地線 配電=架空地線、避雷器、アークホーン、配電用機器の耐雷性の強化
電力系統拡大による短絡容量、地絡容量の増大の問題点、その対策について 母線、変圧器、断路器、CTの直列に接続される機器の瞬時電流耐量、特に遮断器の遮断容量は留意が必要、地絡電流の増大による弱電線への誘導障害増加、対地電圧上昇による接触電圧、歩幅電圧上昇、事故時の機器損傷大、熱的、電磁気的な機械強度耐量必要母線分割、上位電圧階級への格上げ,高リアクタンス機器採用、直列リアクトル(超伝導限流リアクトル)、直流送電、高インピータンス接地方式、非接地
絶縁協調の基本的な考え方、275KV系統送電線、変電所の具体例で協調のあり方を説明 発変電所構内・近傍の送電線には架空地線で直撃雷を避ける、雷電圧は避雷器により制限電圧以下に低減、塔脚接地抵抗小で逆フラッシュオーバー防止、発電所入口に避雷器で制限電圧以下(275KV系で約850KV)に低減、主要機器のBILは制限電圧の20lUP(1050KV)を基準、開閉サージは660KV(BILの83l)耐量有、1線地絡時は210KV、負荷遮断時220KVで問題なし、機器商用周波数試験は460KV
火力発電の過負荷運転、最低負荷運転、負荷急変運転、系統周波数低下運転の問題点について @過負荷:電源事故、供給力不足時運用=定格の5l、タービンスラスト・翼の強度・振動、各調整弁の開度の余裕、ボイラ火炉ドラフトの調整A最低負荷:深夜の軽負荷時、ボイラ自動制御機能、燃焼不安定、蒸気室の温度差・伸び差・熱応力、再熱器・加熱器の焼損、熱効率低下B急激変化追従不能=蒸気圧力・温度・ドラム水位・空気量×、加減弁・車室の熱応力、軸の伸び変化・振動C危険速度、出力低下、界磁熱
回転機、変圧器の通電中における異常検出方法について 軸受け部の振動を過速度センサー等で常時監視を行う。異常の有無の判定は、スペクトロアナライザーでの周波数分析で判定したり、正常状態との比較等により判断する。変圧器の絶縁破壊の前兆現象として部分放電現象がある。これを絶縁スペーサー、超音波センサー、ロゴスキーコイル等で、検出する。またガスクロマトグラフの成分分析を実施
保護協調とは? (受電点の過電流継電器の時間整定等) 電力系統で地絡・過電流が生じた場合、事故区間を高速・確実に遮断、事故区間を局限化、健全区間への波及事故防止=保護区間ごとの保護継電器動作特性を相互調整、@対電力会社:需要家内の事故は受電点継電器で検出・遮断、動作時限を送電線継電器より早くA需要家内:負荷端末部過電流継電器の動作時限=最も短、電源に近づくにつれて順次延長、=事故区間を局限化
大容量長距離送電の安定度向上対策について 定態・動態・過渡安定度=事故〜回復能力最もシビア、@電源側対策、高速バルブ制御=入出力エネルギー差を小、制動抵抗=負荷脱落を抵抗で補償、超速応励磁=事故時の電圧低下-励磁で出力低下補償、A送電系統対策、多回線・ループ化、中間開閉所設置・遮断区間局限化、調相装置で電圧変動抑制、直流送電、送電線リアクタンス小、直列コンデンサ、低リアクタンス機器採用、高速遮断機、再閉路、はずみ車
フェランチ効果の抑制対策、利点欠点について、 分路リアクトルの挿入、低励磁運転、固定子鉄心端部の過熱、電圧上昇での絶縁破壊、電力コンデンサの解放、軽負荷・無負荷送電線の開放利点=力率改善、損失の低減、効率の向上、電圧変動率、負荷時タップ切替変圧器はVを規定値に維持・局地的調整有効、系統全体の安定には効果小、同期調相機は効果大・コスト大、SVC、SVG、低励磁=内部位相角大、安定度小、固定子端部漏れ磁束増・局部過熱
中間負荷火力発電所の必要性と具備する特性、及び変圧運転の特徴について ベースは原子力、大容量火力であり、負荷か刻々と変化し、昼と夜間の差が大きい。ミドルは負荷変動に追従する。以前は水力だが、容量不足、弁類の耐久性、温度変化、圧力変化、熱応力に耐える、起動停止時間が短いこと、負荷追従が容易であり、部分負荷運転時も熱効率が良いこと、 変圧運転、加減弁開度固定、絞り損失無し、給水ポンプ負荷減少、熱効率はよい
都市部の変電所設計に当たり留意すべき事項 地価高騰、空地少=建設用地の取得困難(物理的・経済的)、民家との離隔距離が少ない。需要電力大、大型需要家多、停電は都市機能の麻痺、高信頼性機器の採用、環境調和(緑化)、防災計画(耐火構造、防火区画、防災設備の充実、不燃化、難燃化対策)騒音振動対策(変圧器、遮断器は低騒音化、防音壁、隠蔽)、省スペース化、コンパクト化,ユニット化、排水対策(調整池)
波及事故防止のための系統安定化対策 系統連系の適正化,瞬動予備力の確保、高速度遮断・高速度再閉路装置、火力低周波数運転耐力,コンピュータ予測制御で潮流急変制御高速バルブ制御、制動抵抗(発電機の加速を抑え再併入),超速応励磁(低下した発電機電圧を急速回復)、直列コンデンサでリアクタンス小発電機の特性向上(短絡比up、リアクタンス小、はずみ車効果大=安定度向上)、有効電力需給アンバランス=F変化、無効電力アンバランス=E変化
サイリスタ装置からの無効電流、誘導障害発生の原因、軽減策(応用に出題) 位相制御により電流がVより遅れ無効電力発生、出力波形が正弦波でないので高調波成分含む、位相角を小、相数を多くする、フィルターの設置、制御方式をPWM方式を採用、キャリア周波数UP、位相遅れは直流出力電圧0で最大、出力電圧最大で最小となる。直流出力の最小値制限、変圧器にタップを設けて位相制御と組合、線路インダクタンス小・転流重り角小、変換装置電源にコンデンサ接続
水力発電所、変電所のコンピュータ制御の導入について 運転制御方法が著しく複雑、高信頼性が要求され、監視項目が多い、故障時に確実・迅速に適切な処置を行う、場合に効果的である。操作や判断が自動化され運転員の省力化、運用計画、運転制御、状態監視、記録統計までソフト対応可ネットワーク化、自律分散方式、多重化、エキスパートシステム導入
火力発電所において無負荷送電線を接続したまま系統単独運転をする場合の運転上の問題点、対策 発電機の自己励磁現象=フェランチ効果で端子電圧上昇,接続機器の絶縁破壊、過電圧リレーで発電機停止orケーブル遮断,分路リアクトル挿入、低励磁運転(漏れ磁束増大で電機子固定子端部過熱、内部位相角増大で安定度低下)電力コンデンサー開放,
交流電気機器の絶縁診断(耐電圧試験、非破壊試験)の種類とその概要を5つ挙げよ 加圧試験(商用周波数耐電圧試験、電技規定V10分〜工場2E1分)、衝撃電圧試験(雷の進行波模擬電圧を印加)、直流耐電圧試験交流耐圧は充電電流大=直流は僅かの吸収電流、漏れ電流のみ/試験設備小,誘導試験=巻線の巻回間絶縁強度の実証、2倍の電圧200hz、直流高電圧試験=漏れ電流の時間的変化、メガ(測定簡易、信頼性小)、部分放電試験(微小電流、振動)、誘電正接tanデルタ測定
避雷器の用語説明、定格電圧、公称放電電流、制限電圧、保護レベル、単独動作責務、接地係数 定格電圧=所定の動作責務を所定回数遂行出来る実効電圧最高限度、公称放電電流=放電電流の規定値で規定波形による雷インパルス電流の波高値、制限電圧=避雷器放電中に端子間に残るインパルス電圧、保護レベル=避雷器放電時に端子間に残る過電圧の上限値単位動作責務=定格F/Vの避雷器が放電-阻止-復帰の一連動作、接地系数=地絡時の健全相対地電圧/地絡前の対地電圧
特別高圧断路器、遮断機、制御装置の誤操作防止、機器故障に伴う波及事故防止で設備上配慮する事項 開閉器には標識を見やすい箇所に設置=誤操作防止、遮断機・断路器にはインターロック、タブレット等で誤操作防止、制御装置に警報装置誤操作防止機能を付ける、制御装置の多重化、フェイルセーフ、電路の接続状態を表示=模擬母線
地中ケーブルの送電容量増大のための冷却方法とその概要について ケーブル導体の内部冷却=内部を水・油で直冷、冷却効果大、パイプ形油入ケーブルの油循環冷却、管路直接水冷=ケーブル収容管に直接冷水を通水、ケーブルに水圧・耐水性要・冷却効果大、管路間接水冷=ケーブルと水冷管に熱抵抗有り、冷却効果小、超伝導ケーブル
超高圧電路用遮断機の種類、線路事故への適応性、絶縁性能、開閉サージ、再点弧に関する性能について @油遮断器=遮断繰返で性能劣化、保守大、騒音小、火災リスク大、重量大、価格小、再点弧恐れ有り、遮断速度遅いA空気遮断器=保守はOCBより小、騒音大、軽量安価、遮断速度早い、劣化無し、電流裁断有り、再点弧無し=遮断能力高いのでBガス遮断器=保守小、騒音小、価格大、遮断速度早い、劣化無し、電流裁断・再点弧無し
火力発電所の起動時間の短縮の必要性の背景、急速起動に関し留意すべき事項 電力需要増大、負荷率悪化、水力発電所の構成比率低下、刻々と変化する負荷需要に追従する供給力が必要、@熱効率:起動時間長い=無負荷運転大=熱効率低下、ゆえに最短時間で定格出力要、Aドラム、管寄せ(ヘッダ)の熱応力:肉厚のドラム・ヘッダには過大な熱応力が発生、B過熱器・再熱器管の温度上昇:過度の過熱で焼損、ロータ・ケーシングの伸び差、軸の偏心
電力系統の負荷変動に対する周波数調整は各変動成分に対応しどのような発電力をあてるか?数分以内、10分以内、10分を超える長い周期 @数分以内:水力・火力発電機の調速機運転(ガバナーフリー運転)の余力(1〜2l/0.1Hz)、A10分以内:自動周波数制御(AFC)発電所の出力を調整して負荷変動を吸収、系統容量5l程度必要、数カ所の発電所を同時制御、以前は水力のAFC主流だったが、電力系統拡大で不足、火力発電所が対応、B1日の負荷曲線変化の一部と考える。火力、貯水、調整池、揚水発電所が対応