令和3年度 第2種 電力

水圧管路を経た水は入口弁を通って水車へと送られる。入口弁は水車に通水又は遮水する目的で設置され，その発電所の地点特性（設計諸元）に合わせて，適切なタイプの入口弁が選定される。高落差大容量の発電所には，損失落差がほとんどなく，漏水が少ない (1) （イ）ランナベーン （ロ）ガイドリング （ハ）ロータリ弁 （ニ）複葉弁（バイプレーン弁） （ホ）ニードル弁 （ヘ）速度水頭 （ト）回復水頭 （チ）ガイドベーン （リ）水スラスト （ヌ）ディスチャージリング （ル）スピードリング （ヲ）圧力水頭 （ワ）サージング （カ）水撃圧 （ヨ）バタフライ弁 が用いられる場合が多い。

入口弁を経た水は，ケーシングへ送られる。ケーシングは渦巻き状であり，(2) （イ）ランナベーン （ロ）ガイドリング （ハ）ロータリ弁 （ニ）複葉弁（バイプレーン弁） （ホ）ニードル弁 （ヘ）速度水頭 （ト）回復水頭 （チ）ガイドベーン （リ）水スラスト （ヌ）ディスチャージリング （ル）スピードリング （ヲ）圧力水頭 （ワ）サージング （カ）水撃圧 （ヨ）バタフライ弁 に溶接固定される。ケーシングを経た水は，(2) に設置された固定羽根を通り (3) （イ）ランナベーン （ロ）ガイドリング （ハ）ロータリ弁 （ニ）複葉弁（バイプレーン弁） （ホ）ニードル弁 （ヘ）速度水頭 （ト）回復水頭 （チ）ガイドベーン （リ）水スラスト （ヌ）ディスチャージリング （ル）スピードリング （ヲ）圧力水頭 （ワ）サージング （カ）水撃圧 （ヨ）バタフライ弁 により流量調整される。

反動水車であるフランシス水車は (4) （イ）ランナベーン （ロ）ガイドリング （ハ）ロータリ弁 （ニ）複葉弁（バイプレーン弁） （ホ）ニードル弁 （ヘ）速度水頭 （ト）回復水頭 （チ）ガイドベーン （リ）水スラスト （ヌ）ディスチャージリング （ル）スピードリング （ヲ）圧力水頭 （ワ）サージング （カ）水撃圧 （ヨ）バタフライ弁 を持つ流水をランナに作用させる水車である。ランナは鋳鋼製が多く，ランナと上カバー又は下カバーの間には，一般的に内外周 2 段にシールが設けられ，この部分の水圧を減ずるとともに，ランナ上面と下面を結ぶバランスパイプやバランスホールで圧力を均衡させて (5) （イ）ランナベーン （ロ）ガイドリング （ハ）ロータリ弁 （ニ）複葉弁（バイプレーン弁） （ホ）ニードル弁 （ヘ）速度水頭 （ト）回復水頭 （チ）ガイドベーン （リ）水スラスト （ヌ）ディスチャージリング （ル）スピードリング （ヲ）圧力水頭 （ワ）サージング （カ）水撃圧 （ヨ）バタフライ弁 を減少させている。

地熱発電は，地下の (1) （イ）蒸気井 （ロ）マグマ溜まり （ハ）還元井 （ニ）コンデンサ （ホ）セパレータ （ヘ）コバインドサイクル （ト）エゼクタ （チ）トータルフロー （リ）フラッシャ （ヌ）熱水井 （ル）地熱貯留層 （ヲ）冷却塔 （ワ）スクラバ （カ）バイナリーサイクル （ヨ）高温岩体 に向けて生産井を掘削し，そこから得られる二相流体を用いて蒸気タービンを駆動し発電を行う方式である。

生産井から得られた二相流体は気水分離器で蒸気と熱水に分けられるが，熱水の割合が比較的大きい場合が多いため，(2) （イ）蒸気井 （ロ）マグマ溜まり （ハ）還元井 （ニ）コンデンサ （ホ）セパレータ （ヘ）コバインドサイクル （ト）エゼクタ （チ）トータルフロー （リ）フラッシャ （ヌ）熱水井 （ル）地熱貯留層 （ヲ）冷却塔 （ワ）スクラバ （カ）バイナリーサイクル （ヨ）高温岩体 で圧力を下げ熱水から蒸気を得ることにより，出力増加を図る方式が広く用いられている。そこで得られた蒸気は，気水分離器から得られた蒸気とともに，蒸気タービンで膨張し発電機を回す。また，タービン排気は混合復水器を用いて凝縮され，その凝縮水は (3) （イ）蒸気井 （ロ）マグマ溜まり （ハ）還元井 （ニ）コンデンサ （ホ）セパレータ （ヘ）コバインドサイクル （ト）エゼクタ （チ）トータルフロー （リ）フラッシャ （ヌ）熱水井 （ル）地熱貯留層 （ヲ）冷却塔 （ワ）スクラバ （カ）バイナリーサイクル （ヨ）高温岩体 で温度を下げ，その一部を復水器の冷却水として用いる方式が広く採用されている。ここに (3) を用いるのは，地熱発電所では冷却水を得ることが難しい場合が多いことによる。(2) で分離された熱水は，(4) （イ）蒸気井 （ロ）マグマ溜まり （ハ）還元井 （ニ）コンデンサ （ホ）セパレータ （ヘ）コバインドサイクル （ト）エゼクタ （チ）トータルフロー （リ）フラッシャ （ヌ）熱水井 （ル）地熱貯留層 （ヲ）冷却塔 （ワ）スクラバ （カ）バイナリーサイクル （ヨ）高温岩体 を通して地中に戻す。

なお地熱発電では，低温の熱水が保有するエネルギーを有効に利用するため，沸点の低い作動媒体を用いてタービンを回す (5) （イ）蒸気井 （ロ）マグマ溜まり （ハ）還元井 （ニ）コンデンサ （ホ）セパレータ （ヘ）コバインドサイクル （ト）エゼクタ （チ）トータルフロー （リ）フラッシャ （ヌ）熱水井 （ル）地熱貯留層 （ヲ）冷却塔 （ワ）スクラバ （カ）バイナリーサイクル （ヨ）高温岩体 発電を採用している例もある。

電力系統安定化装置は，発電機の動揺を検出して，発電機 (1) （イ）電圧変化 （ロ）LFC （ハ）相差角変化 （ニ）同期安定性 （ホ）位相 （ヘ）小水力発電機 （ト）太陽光発電 （チ）力率 （リ）軸回転速度変化 （ヌ）リアクトル （ル）調速機 （ヲ）火力発電機 （ワ）AVR （カ）周波数安定性 （ヨ）電圧安定性 への補助信号を生成し，動揺を減衰させることを目的とした装置である。

補助信号の入力としては，電力系統の特性に応じて，発電機出力変化，(2) （イ）電圧変化 （ロ）LFC （ハ）相差角変化 （ニ）同期安定性 （ホ）位相 （ヘ）小水力発電機 （ト）太陽光発電 （チ）力率 （リ）軸回転速度変化 （ヌ）リアクトル （ル）調速機 （ヲ）火力発電機 （ワ）AVR （カ）周波数安定性 （ヨ）電圧安定性 ，周波数変化のいずれか，あるいは，これらの内の 2 種類の組み合わせが用いられている。補助信号は，フィルタと (3) （イ）電圧変化 （ロ）LFC （ハ）相差角変化 （ニ）同期安定性 （ホ）位相 （ヘ）小水力発電機 （ト）太陽光発電 （チ）力率 （リ）軸回転速度変化 （ヌ）リアクトル （ル）調速機 （ヲ）火力発電機 （ワ）AVR （カ）周波数安定性 （ヨ）電圧安定性 補償回路などを介して，(1) に入力される。

電力系統安定化装置は (4) （イ）電圧変化 （ロ）LFC （ハ）相差角変化 （ニ）同期安定性 （ホ）位相 （ヘ）小水力発電機 （ト）太陽光発電 （チ）力率 （リ）軸回転速度変化 （ヌ）リアクトル （ル）調速機 （ヲ）火力発電機 （ワ）AVR （カ）周波数安定性 （ヨ）電圧安定性 の向上に寄与するため，(5) （イ）電圧変化 （ロ）LFC （ハ）相差角変化 （ニ）同期安定性 （ホ）位相 （ヘ）小水力発電機 （ト）太陽光発電 （チ）力率 （リ）軸回転速度変化 （ヌ）リアクトル （ル）調速機 （ヲ）火力発電機 （ワ）AVR （カ）周波数安定性 （ヨ）電圧安定性 等に採用されている。

電力系統に 1 線地絡故障のような不平衡故障が起こると変圧器や回転機の三相巻線の (1) （イ）√2 （ロ）系統脱調 （ハ）2 （ニ）電磁誘導電圧 （ホ）間欠アーク地絡 （ヘ）健全相 （ト）第三調波電圧 （チ）進み相 （リ）Δ 結線 （ヌ）Y 結線 （ル）故障相 （ヲ）√3 （ワ）フェランチ効果 （カ）雷電圧 （ヨ）V 結線 の中性点接地を経由して大地を帰路とする地絡電流が流れる。中性点と大地との接地インピーダンスを小さくすると，地絡電流を検出する保護リレーの動作が確実となり，(2) （イ）√2 （ロ）系統脱調 （ハ）2 （ニ）電磁誘導電圧 （ホ）間欠アーク地絡 （ヘ）健全相 （ト）第三調波電圧 （チ）進み相 （リ）Δ 結線 （ヌ）Y 結線 （ル）故障相 （ヲ）√3 （ワ）フェランチ効果 （カ）雷電圧 （ヨ）V 結線 の電位上昇を抑えることができて，機器の絶縁レベルを軽減できる。その反面，近辺での通信線路に発生する (3) （イ）√2 （ロ）系統脱調 （ハ）2 （ニ）電磁誘導電圧 （ホ）間欠アーク地絡 （ヘ）健全相 （ト）第三調波電圧 （チ）進み相 （リ）Δ 結線 （ヌ）Y 結線 （ル）故障相 （ヲ）√3 （ワ）フェランチ効果 （カ）雷電圧 （ヨ）V 結線 が大きくなる。

一方で，接地インピーダンスを大きくすると，1 線地絡故障の場合には，(2) の対地電圧は相電圧の (4) （イ）√2 （ロ）系統脱調 （ハ）2 （ニ）電磁誘導電圧 （ホ）間欠アーク地絡 （ヘ）健全相 （ト）第三調波電圧 （チ）進み相 （リ）Δ 結線 （ヌ）Y 結線 （ル）故障相 （ヲ）√3 （ワ）フェランチ効果 （カ）雷電圧 （ヨ）V 結線 倍まで上昇するとともに，長距離線路では対地静電容量が大きいために (5) （イ）√2 （ロ）系統脱調 （ハ）2 （ニ）電磁誘導電圧 （ホ）間欠アーク地絡 （ヘ）健全相 （ト）第三調波電圧 （チ）進み相 （リ）Δ 結線 （ヌ）Y 結線 （ル）故障相 （ヲ）√3 （ワ）フェランチ効果 （カ）雷電圧 （ヨ）V 結線 が発生して機器の絶縁を脅かす過渡的異常電圧が生じることがある。

火力発電所において外部の交流電源が喪失した場合でもユニットを (1) （イ）発電機励磁電源 （ロ）瞬時に （ハ）無停電電源装置 （ニ）ゆっくりと （ホ）保護・制御回路 （ヘ）頻度 （ト）復水ポンプ （チ）給水ポンプ （リ）ディーゼル発電機 （ヌ）安全に （ル）ガスエンジン発電機 （ヲ）密封油ポンプ （ワ）継続時間 （カ）時期 （ヨ）循環水ポンプ 停止させるための非常用電源として直流，交流電源が設置されている。

直流電源として蓄電池が使用され，その負荷としては，重要な (2) （イ）発電機励磁電源 （ロ）瞬時に （ハ）無停電電源装置 （ニ）ゆっくりと （ホ）保護・制御回路 （ヘ）頻度 （ト）復水ポンプ （チ）給水ポンプ （リ）ディーゼル発電機 （ヌ）安全に （ル）ガスエンジン発電機 （ヲ）密封油ポンプ （ワ）継続時間 （カ）時期 （ヨ）循環水ポンプ ，および必要最小限の非常用電動機負荷がある。

蓄電池の容量は停電中に供給する負荷並びに停電の (3) （イ）発電機励磁電源 （ロ）瞬時に （ハ）無停電電源装置 （ニ）ゆっくりと （ホ）保護・制御回路 （ヘ）頻度 （ト）復水ポンプ （チ）給水ポンプ （リ）ディーゼル発電機 （ヌ）安全に （ル）ガスエンジン発電機 （ヲ）密封油ポンプ （ワ）継続時間 （カ）時期 （ヨ）循環水ポンプ を想定し，更に経年変化，温度変化，電圧降下を勘案して決定される。

交流電源については，主に (4) （イ）発電機励磁電源 （ロ）瞬時に （ハ）無停電電源装置 （ニ）ゆっくりと （ホ）保護・制御回路 （ヘ）頻度 （ト）復水ポンプ （チ）給水ポンプ （リ）ディーゼル発電機 （ヌ）安全に （ル）ガスエンジン発電機 （ヲ）密封油ポンプ （ワ）継続時間 （カ）時期 （ヨ）循環水ポンプ やガスタービン発電機が設置され，その負荷としては，タービン油ポンプ，ターニングギアモータ，(5) （イ）発電機励磁電源 （ロ）瞬時に （ハ）無停電電源装置 （ニ）ゆっくりと （ホ）保護・制御回路 （ヘ）頻度 （ト）復水ポンプ （チ）給水ポンプ （リ）ディーゼル発電機 （ヌ）安全に （ル）ガスエンジン発電機 （ヲ）密封油ポンプ （ワ）継続時間 （カ）時期 （ヨ）循環水ポンプ などがある。

電力用コンデンサは (1) （イ）同 （ロ）無 （ハ）零 （ニ）進 （ホ）直・並列 （ヘ）軽 （ト）正 （チ）並列 （リ）稀頻度 （ヌ）逆 （ル）定格 （ヲ）多頻度 （ワ）同程度 （カ）直列 （ヨ）遅 相分の無効電力を供給し，(2) （イ）同 （ロ）無 （ハ）零 （ニ）進 （ホ）直・並列 （ヘ）軽 （ト）正 （チ）並列 （リ）稀頻度 （ヌ）逆 （ル）定格 （ヲ）多頻度 （ワ）同程度 （カ）直列 （ヨ）遅 相分の無効電力を消費するために使用される。その構造はアルミニウムはく電極と誘電体を交互に重ねたものである。分路リアクトルは (2) 相分の無効電力を供給し，(1) 相分の無効電力を消費するために使用される。その構造には変圧器と同様に鉄心とコイルからなるものと，空心のものがある。

分路リアクトルや電力用コンデンサは専用の開閉器により開閉するが，その開閉する頻度を変圧器用の開閉器と比べると (3) （イ）同 （ロ）無 （ハ）零 （ニ）進 （ホ）直・並列 （ヘ）軽 （ト）正 （チ）並列 （リ）稀頻度 （ヌ）逆 （ル）定格 （ヲ）多頻度 （ワ）同程度 （カ）直列 （ヨ）遅 である。

同期調相機は，同期電動機を (4) （イ）同 （ロ）無 （ハ）零 （ニ）進 （ホ）直・並列 （ヘ）軽 （ト）正 （チ）並列 （リ）稀頻度 （ヌ）逆 （ル）定格 （ヲ）多頻度 （ワ）同程度 （カ）直列 （ヨ）遅 負荷で運転し，界磁電流を調整して電機子電流を (1) 相にも (2) 相にもすることができる。

これらの調相設備は送電回路に (5) （イ）同 （ロ）無 （ハ）零 （ニ）進 （ホ）直・並列 （ヘ）軽 （ト）正 （チ）並列 （リ）稀頻度 （ヌ）逆 （ル）定格 （ヲ）多頻度 （ワ）同程度 （カ）直列 （ヨ）遅 に接続され，変圧器の三次側や母線に設置される。

我が国の配電線は架空線が多く，年度により若干の差異はあるものの雷，風水害，氷雪，(1) （イ）スリートジャンプ （ロ）支持物 （ハ）混触 （ニ）雷による碍子の亀裂 （ホ）防犯上 （ヘ）台風によるトラッキング （ト）雪害による断線 （チ）架空地線 （リ）炭化 （ヌ）塩害 （ル）防災上 （ヲ）樹木鳥獣 （ワ）絶縁体 （カ）経済性 （ヨ）トリーイング など自然災害の影響を大きく受けることが多く，約半数を占める。その他の事故の要因としては，設備不備，保守不備や自動車の衝突，クレーン車の接触などの故意過失，(2) （イ）スリートジャンプ （ロ）支持物 （ハ）混触 （ニ）雷による碍子の亀裂 （ホ）防犯上 （ヘ）台風によるトラッキング （ト）雪害による断線 （チ）架空地線 （リ）炭化 （ヌ）塩害 （ル）防災上 （ヲ）樹木鳥獣 （ワ）絶縁体 （カ）経済性 （ヨ）トリーイング の接触が主な原因としてあげられる。

一方で，地中線は都市の美観，(3) （イ）スリートジャンプ （ロ）支持物 （ハ）混触 （ニ）雷による碍子の亀裂 （ホ）防犯上 （ヘ）台風によるトラッキング （ト）雪害による断線 （チ）架空地線 （リ）炭化 （ヌ）塩害 （ル）防災上 （ヲ）樹木鳥獣 （ワ）絶縁体 （カ）経済性 （ヨ）トリーイング の観点などから都市部を中心に増加しており，主な事故の原因は道路工事における故意過失や設備不備，保守不備があげられる。

下表は，高圧配電線の事故の種類，事故時に動作する保護装置，事故の主な原因についてまとめたものである。