Mashaの中国生活日記。

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問１
同期発電機を無負荷の長距離架空送電線や地中送電線など静電容量の大きい線路に接続したとき、次の問に答えよ。

（１）自己励磁現象について簡潔に説明せよ。
（２）送電線路の試充電において、自己励磁による異常現象を起こさない方策を三つ挙げよ。

【解答】
（１）自己励磁現象
同期発電機に線路充電電流、すなわち、進み零力率の進相電流が流れると、電機子反作用は増磁作用となって、同期機の電圧を上昇させ、機器の絶縁をおびやかすことがある。これを自己励磁現象という。

（２）自己励磁現象の防止対策
１．短絡比の大きい発電機を使用する。
同期発電機の無負荷飽和曲線、三相短絡曲線、電機子漏れリアクタンスから求められる自己励磁飽和曲線と線路の充電特性曲線（傾きがＣに反比例した直線）の関係を示したもが第１図である。発電機の端子電圧は、自己励磁によって曲線Ｏ’ＮとＯＣの交点まで上昇し安定状態となる。したがって、両曲線の原点付近の勾配を比較して、原点Ｏ付近のＯＣの勾配がＯＮの勾配より大きければ、自己励磁は起こさないこととなる。

発電機が自己励磁を起こすことなく、安全に静電容量あるいは送電線を充電しうる極限最大容量Ｑ’は次式により求められる。

Ｑ’＝Ｑ（Ｖ’／Ｖ）^2・｛ＳＣＲ／（１＋σ）｝

ただし、Ｑ：発電機定格容量、Ｖ：発電機定格電圧、Ｖ’：充電電圧、ＳＣＲ：短絡比、σ：定格電圧における発電機の飽和率　とする。

したがって、上式からわかるとおり、短絡比の大きい発電機を使用することで、自己励磁現象を防止できる。

２．発電機を２台あるいは３台母線に接続する。
このようにすると、各発電機は容量と短絡比との積に比例して充電電流を分担するので安全に充電できる。ただし、この場合、界磁電流が小さいため同期化力が小さく並行運転に困難を伴うこともある。

３．受電端に同期調相機を接続する。
同期調相機を低励磁運転して送電線から遅れ電流をとらせ、充電電流を中和減少させる。

４．受電端に並列リアクトルや変圧器を接続する。
これらはリアクタンスとして働き、送電線路の進相電流からその磁化電流を差し引いたものが線路の充電電流になるので、進み電流による自己励磁を減少できる。

問２
大容量火力発電所に採用されるクロスコンパウンド形タービン・発電機に関して、次の各項目について簡潔に説明せよ。
（１）タービン及び発電機の軸構成の概要
（２）他の方式と比較しての特徴
（３）タービン・発電機の始動方法

【解答】
（１）タービン及び発電機の軸構成の概要
並列形タービンともいわれ、第１図のように車室を並列に二つの直線状に配列したものである。出力１０００（ＭＷ）ユニットでは各列５００（ＭＷ）×２列での出力を示すものも運転されている。

（２）他の方式と比較しての特徴
現在運転中の事業用タービンには、クロスコンパウンド形のほかにタンデムコンパウンド形（くし形タービン：１軸）があり、この形との比較を主として以下に示す。

１．同じ程度のタービン、発電機の製作技術で、くし形の２倍の出力のユニットを製作できる。

タンデムコンパウンド形が出力７５～１２５（ＭＷ）程度に対して、クロスコンパウンド形は、２６５～１０００（ＭＷ）の出力のものが製作されている。

２．高圧－中圧、低圧－低圧というように組合わせた場合、高圧－中圧は３０００～３６００（ｍｉｎ^-1）、低圧－低圧は１５００～１８００（ｍｉｎ^-1）にでき、低圧タービンが低速にできるため動翼を長くし蒸気通路面積を大きくして効率の向上がはかれる。

３．発電機、励磁気が２台必要で付属機器が増加する。また、これに伴う制御機器類も複雑となり、高価となる。

４．建物の幅が広くなり、クレーンはスパンの大きなものが必要となる。したがって、建屋の構造も堅固なものとしなければならない。

（３）タービン・発電機の始動方法
タービンを起動する前に、循環睡ポンプを起動して復水器に冷却水を通水するとともに、タービングランド部を蒸気にしてシールし、空気抽出機によって復水器の真空上昇をおこなう。ボイラの蒸気条件及び復水器の真空度が規定値に達したら、タービンの起動装置によってタービンに蒸気を送り起動する。タービンが規定の回転数になった後、励磁気によって発電機に励磁をかけ、系統に同期させて並列する。

以上、です。

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電験二種二次試験の徹底研究