電験合格からやりたい仕事に就く

「電験攻略資料」と「仕事の有益情報」を配信

【電験完全攻略】水力発電分野で出題されやすい「設備」「現象」をピックアップした(デフレクタと制圧機の違いも解説する)

f:id:denken_1:20190623102346g:plain

「出題されやすい部分」に焦点を当てる

実は、水力発電分野はそこまで出題される分野ではない。

送変電は4問、多い年度で5問6問と半分を占めることもある。

そのため、比較すると出題数が少ないと感じる。


そのため、名古屋で受講したとある電験講義では「送変電をマスターすることで合格できます」といったことを掲げていたりした。


ただこれに対して、不合格の経験もある自分は「少し違うのでは?」と感じている。

配点だけを見ると、確かにそうだが


「問題の難易度」も考慮すべきではないだろうか。



送変電は難しい問題が混ざっている。
ここは注意して欲しい。

V結線の計算、ループ、配電の電圧降下計算等、がっつり勉強しないと(勉強してもダメかもしれない)試験本番で対応できないような問題が含まれているのを忘れてはいけない。

 

これらの理由から
「水力発電は勉強しなくてもいいよね」といった整理はできないと自分は考えている。

 

発電方式のベストミックスという話があると思うが、電験3種も同様に

送変電分野だけではなく、火力発電分野、水力発電分野、自然エネルギー分野、それぞれで点が取れる必要があると考えている。

むしろ、出題範囲が限られている火力発電分野、水力発電分野だからこそ、点を取れるようにしておくべきだろう。

毎年、必ず1問から2問出題されるのだから、点が取れた方がいいに決まっている。

 

「出題範囲が限られている」とは

電験3種、2種の一次試験を攻略する上で、本質部分とも言えることだ。

今回の記事は「水力発電」に特筆するので、水力発電の問題で言えば、過去問題を10年、20年、30年と遡って確認していくと

「限られた問題形式」「限られた問題」であることに気付くだろう。


特に水力発電で言えば

①計算問題(貯水量の問題、出力計算の問題、ベルヌーイの問題)

②用語に関する問題


この2つを押さえていけば、自ずと正解数を確保することができる。

計算問題は数回解いてみることで、慣れてくるので本番も解けるかもしれないという感覚を掴むことができるだろう。


また用語についても、過去問で出題される用語を押さえていけば、点が取れるようになる。

 

ただ注意して欲しいことがある。

②用語に関する問題」に関しての注意事項を紹介する。


「電験に出題されないような用語をまとめるのはやめよう」ということだ。

多くの電験参考書において、初めのページは水力発電であることが多い。そのため、学習者の体力気力が満タンであるため、がっつりまとめノートを作ったりしがちだ。

だが、試験の点数配分もあり、そこまで多くの問題も出題されない上に、マイナーな用語は出題される機会、可能性が極めて低い。

つまり、電験合格という観点では、無駄な学習になりがちなのだ。

 

押さえるべき事項をまず押さえる。

これが非常に重要。特に社会人は、朝7時~夜の8時9時まで会社に拘束される。しかも、帰宅後は疲れてしまっていたりする。

時間があれば、沢山勉強すればいいが、時間がない場合は試験に出る範囲から勉強した方が絶対にいい。

 

そこで、水力発電分野で出題されやすい「設備」「現象」をピックアップしたので、活用して頂ければと思う。

 

押さえておく「設備」「現象」について

高頻度で出題される用語として、水力発電分野で言えば「水車の種類」「吸出し管」がダントツで多い。既に配信してあるので参考にして頂ければと思う。


特徴を押さえておくことでも、試験本番で点に繋がる。

※多くの方に役立つことを確信して配信をしまし
たが、実際、ニュースに取り上げられるなど、大きな反響がありました。今日見て頂いている貴方様の役にも立てるかと思います。気になる用語があったら、チェックして頂ければと思います。

strategy.macodenken.com

 

本記事では、次に押さえておくべき「設備」と「現象」を整理しておく。


なお、機器の設置場所は、電験の1次試験で問われる可能性があり、知らなければ解けないので覚えておこう。知っておくだけでかなり価値がある。(実際知っておかなくてはいけない知識でもある)

サージタンク

<役割>
負荷遮断や配管破断といった流量の急変時において、水圧変化による事故を防止するために設置される。


配管や機器には耐圧設計を施したうえで製作される。急激な水圧変化により、耐圧設計を上回れば、配管は破裂してしまうのだ。

なお、本設備は水力発電所だけに設置される設備ではないことも覚えておこう。火力発電所や原子力発電所にも設置される設備だ。大型の冷却システムであれば、このサージタンクを設置される。


<設置される場所>
「圧力水路」と「水圧管」の接続部に設置される。

 

分かりやすいのが「島根県のホームページ」の画像。
すごくイメージしやすい。

f:id:denken_1:20190626052737j:plain

島根県:企業局水力発電のトップページ(トップ / 環境・県土づくり / エネルギー / エネルギー / 電気事業 / 企業局 水力発電)

 

インターネット検索すると、こういった画像も閲覧することができる。(佐久水力発電所)

f:id:denken_1:20190626053537j:plain

 

 

水槽

<役割>
「流量変動の調整」「土砂の沈殿」「浮遊物の排除」「水位調整」といった重要な役割を担う(サージタンクとは一部被る機能もあるので、差分はきちんと覚えておくこと)

<設置される場所>
「無圧水路」と「水圧管」の間に設置される。

 

ここのイメージを掴むには、下記のサイトが分かりやすくていい。

水力発電の仕組み - 導水エリア - 水力ドットコム

 

沈砂池

<役割>
「土砂の沈殿」を行う設備だ。取り込んだ水の流速を下げる。(水力発電所に、土砂を取り込まないようにする。土砂は水車の羽根を傷つける原因になるからだ。)

<設置される場所>

取水口のすぐそばに設置される。

 

 

参考情報だが、ドローン映像で水力発電所を見ることもできる。約30秒、映像も綺麗で見応えがある(東京電力ホームページ)

www.tepco.co.jp

 

 

次に押さえておくべき「現象」を紹介する。

 

水撃作用(ウォータハンマ)

<現象説明>
水圧変動による衝撃波。
流れる水を堰止める場合、急に行うと、行き場を無くして水の粒子が運動の方向を変えざるを得なくなる。水車を例に挙げると、弁で羽根車に流れこむ水を止めた場合、水は運動方向を変え、逆流してくる。圧力分布を見ると、分かりやすいのだが、流水内で部分的に圧力が高い部分ができる。それが配管内にぶつかることで、大きな衝撃と衝撃音を発生させる。

<影響>

・配管の摩耗、破損
・弁等の摩耗、破損

 

キャビテーション

<現象説明>
高校の時に学習した内容で、流水中において圧力が低い部分ができると、溶存酸素が気泡や水蒸気に変わる現象を覚えているだろうか。(飽和蒸気圧云々といった分野で学習したと思う。)
まさにその現象なのだが、流量が変化するような場面では、今後紹介するベルヌーイの法則に従い、圧力が低下するケースがある。

そういった場合において、発生した気泡や水蒸気が流水に混ざり込むことで、高圧環境下に入り込んだ時、それらが崩壊してしまうのだ。その時に大きな衝撃を発生する。この現象がキャビテーションと呼ばれている。


<影響>

・水車の表面が摩耗、破損する
・配管の表面が摩耗、破損する

 

 

 

 

上記の現象を防止、抑制するための設備も紹介しておく。

デフレクタ

ぺルトン水車において備え付けられる設備であることを覚えておこう。

<役割>
負荷遮断をする場合において、水を放出するノズルの前に出てきて、水車に入り込む水を他の方向に受け流す設備だ。
負荷遮断の際に、ニードル弁により流量を低下させるのだが、急激に行うと、水撃作用(ウォータハンマ)が発生してしまうので、それを緩和させる。

この画像の「4」がデフレクタだ。

f:id:denken_1:20190626055337p:plain


 

制圧機

フランシス水車において備え付けられる設備であることを覚えておこう。

<役割>
デフレクタと同様の役割だ。

※但し、ぺルトン水車で設置するか否かといった問題では確実に間違わないように覚えておくこと。ここで失点すると勿体ない。

 

ネット検索しても、あまり情報がなかったので整理しておく。

f:id:denken_1:20190626060756p:plain

「15」が制圧機である。「14」「16」が制圧機を動作させる制圧装置だ。水車が「10」。

負荷遮断の信号により「10b」のガイドベーンが閉する。「16」(「14」)が連動動作して、「15b」が下方向に動く。

これで「11」から流入する水の圧力を逃がすことができるのだ。

水車および配管に高水圧がかかることによる破損を防止できる。

 

ジェットブレーキ

電験の勉強をしていると「ジェットブレーキ」といった設備名を見かけたことがあるだろう。

くれぐれも上記の設備(デフレクタ、制圧機)と同じ機能だと勘違いしないように。

同じような文章中に記載されているので勘違いしやすいのだ。

ジェットブレーキは、水車のバケットの反対側から水を当てて、水車の速度低下を助ける機能を持つ。水車の負荷遮断を早く完了させるために羽根車の回転速度低下を助けるものだ。

 

まとめ

以上「水力発電分野で出題されやすい「設備」「現象」をピックアップした」記事となります。

残りは計算問題を練習することで、かなり水力発電分野を押さえたことになります。


今回学習した範囲は、高頻度で出題されるのでかなり役立つでしょう。

本日も勉強、お疲れ様でした。

残り2ヶ月共に頑張っていきましょう。



<追記>
計算問題、特に貯水量の計算は、気が重いと感じる方が多いようです。

近日中に、ベルヌーイの定理も含めて、記事配信致しますので、共に勉強していければと思います。

受験勉強は個人戦という話もありますが、電験は情報戦でもあるので、何かの繋がりがあった方がいいと個人的には思います。

特に社会人と学生では状況が違うので、共に頑張り抜けるものがあるといいのではと自分は考えています。

本ブログでもnoteでもいいですし、違う講座でもいいですし、自分に合うものをさがしてみるのもありだと思います。

 

他の水力発電に関する記事もチェックする

strategy.macodenken.com

 

strategy.macodenken.com

 

strategy.macodenken.com