電験三種(令和6年度下期) 電力 問1

「水力発電の特徴」
水車の回転速度は比較的低いので、極数を多くするように設計されている。
磁極を多く取れる突極型回転子を使用し、落差を有効利用するため、水車を発電機の下方に直結した立軸形である。
短時間で起動・停止ができる。耐用年数が長い。エネルギー変換効率が高い。
電圧は自動電圧調整器、周波数・出力・回転速度の異常な上昇の防止は調速機で制御する。
発電電圧は昇圧するので、Δ－Y結線の変圧器となる。
現在でも重要な役割を果たしているが、全体としての割合は7%程度である。

「プロペラ水車、カプラン水車」
反動水車。
フランシス水車と構造は同じだが、ランナ(羽根車)がプロペラ羽根の形をした水車。
軸方向の水流で羽根を回す。
プロペラ羽根は固定式と可動式のタイプに分かれ、可動式を「カプラン水車」と呼ぶ。
羽根の角度を調整することで効率の低下が少なくなる。
比速度が大きく、低落差に適している。
流量が大きいところに適している。
構造は簡単で分解もできる。

「ペルトン水車」
衝動水車。
ノズルから出た水がバケットに当たる衝撃でランナ(羽根車)が回転する。
ランナ部で圧力水頭を用いないので、水流が空気中を通過する。
ニードル弁によって水量を調整する。
比速度が小さいので高落差が必要である。
流量が変化しても効率が落ちないので、負荷変動の激しいところに適している。