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2016年度 理論

理論 問18(a)

(選択問題)
振幅変調について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

図1の波形は、正弦波である信号波によって搬送波の振幅を変化させて得られた変調波を表している。この変調波の変調度の値として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 静電気・コンデンサ 論点: 静電気論点: 静電容量

2016年度 理論

理論 問18(b)

(選択問題)
振幅変調について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

次の文章は、直線検波回路に関する記述である。
振幅変調した変調波の電圧を、図2の復調回路に入力して復調したい。コンデンサ \(C\) [F] と抵抗 \(R\) [\(\Omega\)] を並列接続した合成インピーダンスの両端電圧に求められることは、信号波の成分が ( ア ) ことと、搬送波の成分が ( イ ) ことである。そこで、合成インピーダンスの大きさは、信号波の周波数に対してほぼ抵抗 \(R\) [\(\Omega\)] となり、搬送波の周波数に対して十分に ( ウ ) なくてはならない。

上記の記述中の空白箇所 (ア), (イ) 及び (ウ) に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 静電気・コンデンサ 論点: 静電気論点: 静電容量

2016年度 電力

電力 問1

下記の諸元の揚水発電所を、運転中の総落差が変わらず、発電出力、揚水入力ともに一定で運転するものと仮定する。この揚水発電所における発電出力の値 \([ \text{kW} ]\)、揚水入力の値 \([ \text{kW} ]\)、揚水所要時間の値 \([ \text{h} ]\) 及び揚水総合効率の値 \([ \% ]\) として、最も近い値の組合せを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

**揚水発電所の諸元**
* 総落差： \( H_{0}=400 \text{ m} \)
* 発電損失水頭： \( h_{G}=H_{0} \) の \( 3\% \)
* 揚水損失水頭： \( h_{P}=H_{0} \) の \( 3\% \)
* 発電使用水量： \( Q_{G}=60 \text{ m}^{3}/\text{s} \)
* 揚水量： \( Q_{P}=50 \text{ m}^{3}/\text{s} \)
* 発電運転時の効率： 発電機効率 \( \eta_{G} \times \) 水車効率 \( \eta_{T}=87\% \)
* ポンプ運転時の効率： 電動機効率 \( \eta_{M} \times \) ポンプ効率 \( \eta_{P}=85\% \)
* 発電運転時間： \( T_{G}=8 \text{ h} \)

分野: 発電 論点: 発電一般

2016年度 電力

電力 問2

次の文章は、発電所に用いられる同期発電機である水車発電機とタービン発電機の特徴に関する記述である。

水力発電所に用いられる水車発電機は直結する水車の特性からその回転速度はおおむね \( 100 \text{ min}^{-1} \sim 1200 \text{ min}^{-1} \) とタービン発電機に比べ低速である。したがって、商用周波数 \( 50/60 \text{ Hz} \) を発生させるために磁極を多くとれる （ア） を用い、大形機では据付面積が小さく落差を有効に使用できる立軸形が用いられることが多い。タービン発電機に比べ、直径が大きく軸方向の長さが短い。

一方、火力発電所に用いられるタービン発電機は原動機である蒸気タービンと直結し、回転速度が水車に比べ非常に高速なため2極機又は4極機が用いられ、大きな遠心力に耐えるように、直径が小さく軸方向に長い横軸形の （イ） を採用し、その回転子の軸及び鉄心は一体の鍛造軸材で作られる。

水車発電機は、電力系統の安定度の面及び負荷遮断時の速度変動を抑える点から発電機の経済設計以上のはずみ車効果を要求される場合が多く、回転子直径がより大きくなり、鉄心の鉄量が多い、いわゆる鉄機械となる。
一方、タービン発電機は、上述の構造のため界磁巻線を施す場所が制約され、大きな出力を得るためには電機子巻線の導体数が多い、すなわち銅量が多い、いわゆる銅機械となる。

鉄機械は、体格が大きく重量が重く高価になるが、短絡比が （ウ） 、同期インピーダンスが （エ） なり、電圧変動率が小さく、安定度が高く、（オ） が大きくなるといった利点をもつ。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)及び(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 発電 論点: 発電一般論点: 短絡

2016年度 電力

電力 問3

汽力発電所のボイラ及びその付属設備に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 発電 論点: 発電一般

2016年度 電力

電力 問4

次の文章は、原子力発電における核燃料サイクルに関する記述である。

天然ウランには主に質量数235と238の同位体があるが、原子力発電所の燃料として有用な核分裂性物質のウラン235の割合は、全体の0.7%程度にすぎない。そこで、採鉱されたウラン鉱石は製錬、転換されたのち、遠心分離法などによって、ウラン235の濃度が軽水炉での利用に適した値になるように濃縮される。その濃度は （ア） %程度である。さらに、その後、再転換、加工され、原子力発電所の燃料となる。

原子力発電所から取り出された使用済燃料からは、（イ） によってウラン、プルトニウムが分離抽出され、これらは再び燃料として使用することができる。プルトニウムはウラン238から派生する核分裂性物質であり、ウランとプルトニウムとを混合した （ウ） を軽水炉の燃料として用いることをプルサーマルという。

また、軽水炉の転換比は0.6程度であるが、高速中性子によるウラン238のプルトニウムへの変換を利用した （エ） では、消費される核分裂性物質よりも多くの量の新たな核分裂性物質を得ることができる。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 発電 論点: 発電一般論点: 原子力発電

2016年度 電力

電力 問5

各種の発電に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 発電 論点: 発電一般

2016年度 電力

電力 問6

一次側定格電圧と二次側定格電圧がそれぞれ等しい変圧器Aと変圧器Bがある。変圧器Aは、定格容量 \( S_A=5000 \text{ kV}\cdot\text{A} \)、パーセントインピーダンス \( \%Z_A=9.0\% \) (自己容量ベース)、変圧器Bは、定格容量 \( S_B=1500 \text{ kV}\cdot\text{A} \)、パーセントインピーダンス \( \%Z_B=7.5\% \) (自己容量ベース)である。この変圧器2台を並行運転し、\( 6000 \text{ kV}\cdot\text{A} \) の負荷に供給する場合、過負荷となる変圧器とその変圧器の過負荷運転状態 \([ \% ]\) (当該変圧器が負担する負荷の大きさをその定格容量に対する百分率で表した値)の組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 変電・機器 論点: 変電設備

2016年度 電力

電力 問7

遮断器に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 送電 論点: 送電線

2016年度 電力

電力 問8

次の文章は、誘導障害に関する記述である。

架空送電線路と通信線路とが長距離にわたって接近交差していると、通信線路に対して電圧が誘導され、通信設備やその取扱者に危害を及ぼすなどの障害が生じる場合がある。この障害を誘導障害といい、次の2種類がある。

① 架空送電線路の電圧によって、架空送電線路と通信線路間の （ア） を介して通信線路に誘導電圧を発生させる （イ） 障害。
② 架空送電線路の電流によって、架空送電線路と通信線路間の （ウ） を介して通信線路に誘導電圧を発生させる （エ） 障害。

架空送電線路が十分にねん架されていれば、通常は、架空送電線路の電圧や電流によって通信線路に現れる誘導電圧はほぼ0Vとなるが、架空送電線路で地絡事故が発生すると、電圧及び電流は不平衡になり、通信線路に誘導電圧が生じ、誘導障害が生じる場合がある。例えば、一線地絡事故に伴う （エ） 障害の場合、電源周波数を \( f \)、地絡電流の大きさを \( I \)、単位長さ当たりの架空送電線路と通信線路間の （ウ） を \( M \)、架空送電線路と通信線路との並行区間長を \( L \) としたときに、通信線路に生じる誘導電圧の大きさは （オ） で与えられる。誘導障害対策に当たっては、この誘導電圧の大きさを考慮して検討の要否を考える必要がある。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)及び(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 送電 論点: 送電線論点: 単位判定

2016年度 電力

電力 問9

図のように、こう長5kmの三相3線式1回線の送電線路がある。この送電線路における送電端線間電圧が \( 22\,200 \text{ V} \)、受電端線間電圧が \( 22\,000 \text{ V} \)、負荷力率が \( 85\% \) (遅れ)であるとき、負荷の有効電力 \([ \text{kW} ]\) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

ただし、1km当たりの電線1線の抵抗は \( 0.182 \, \Omega \)、リアクタンスは \( 0.355 \, \Omega \) とし、その他の条件はないものとする。なお、本問では、送電端線間電圧と受電端線間電圧との位相角は小さいとして得られる近似式を用いて解答すること。

分野: 送電 論点: 送電線論点: 力率

2016年度 電力

電力 問10

地中送電線路の故障点位置標定に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 送電 論点: 送電線

2016年度 電力

電力 問11

地中配電線路に用いられる機器の特徴に関する記述a～eについて、誤っているものの組合せを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

a. 現在使用されている高圧ケーブルの主体は、架橋ポリエチレンケーブルである。
b. 終端接続材料のがい管は、磁器製のほか、EPゴムやエポキシなど樹脂製のものもある。
c. 直埋変圧器(地中変圧器)は、変圧器孔を地下に設置する必要があり、設置コストが大きい。
d. 地中配電線路に用いられる開閉器では、ガス絶縁方式は採用されない。
e. 高圧需要家への供給用に使用される供給用配電箱には、開閉器のほかに供給用の変圧器がセットで収納されている。

分野: 配電 論点: 配電方式論点: XLPEケーブル

2016年度 電力

電力 問12

次の文章は、低圧配電系統の構成に関する記述である。

放射状方式は、（ア） ごとに低圧幹線を引き出す方式で、構成が簡単で保守が容易なことから我が国では最も多く用いられている。

バンキング方式は、同一の特別高圧又は高圧幹線に接続されている2台以上の配電用変圧器の二次側を低圧幹線で並列に接続する方式で、低圧幹線の （イ） 、電力損失を減少でき、需要の増加に対し融通性がある。しかし、低圧側に事故が生じ、1台の変圧器が使用できなくなった場合、他の変圧器が過負荷となりヒューズが次々と切れ広範囲に停電を引き起こす （ウ） という現象を起こす可能性がある。この現象を防止するためには、連系箇所に設ける区分ヒューズの動作時間が変圧器一次側に設けられる高圧カットアウトヒューズの動作時間より （エ） なるよう保護協調をとる必要がある。

低圧ネットワーク方式は、複数の特別高圧又は高圧幹線から、ネットワーク変圧器及びネットワークプロテクタを通じて低圧幹線に供給する方式である。特別高圧又は高圧幹線側が1回線停電しても、低圧の需要家側に無停電で供給できる信頼度の高い方式であり、大都市中心部で実用化されている。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 配電 論点: 配電方式

2016年度 電力

電力 問13

図のような単相2線式線路がある。母線F点の線間電圧が107Vのとき、B点の線間電圧が96Vになった。B点の負荷電流 \( I \) \([ \text{A} ]\) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

ただし、使用する電線は全て同じものを用い、電線1条当たりの抵抗は、1km当たり \( 0.6 \, \Omega \) とし、抵抗以外は無視できるものとする。また、全ての負荷の力率は100%とする。

分野: 変電・機器 論点: 変電設備論点: 力率

2016年度 電力

電力 問14

送電線路に用いられる導体に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 送電 論点: 送電線

2016年度 電力

電力 問15(a)

図は、あるランキンサイクルによる汽力発電所のP-V線図である。この発電所が、A点の比エンタルピー 140 kJ/kg, B点の比エンタルピー 150kJ/kg, C点の比エンタルピー 3380 kJ/kg, D点の比エンタルピー 2560kJ/kg, 蒸気タービンの使用蒸気量 100t/h, 蒸気タービン出力 18MWで運転しているとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

タービン効率の値 [%]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 発電 論点: 発電一般

2016年度 電力

電力 問15(b)

図は、あるランキンサイクルによる汽力発電所のP-V線図である。この発電所が、A点の比エンタルピー 140 kJ/kg, B点の比エンタルピー 150kJ/kg, C点の比エンタルピー 3380 kJ/kg, D点の比エンタルピー 2560kJ/kg, 蒸気タービンの使用蒸気量 100t/h, 蒸気タービン出力 18MWで運転しているとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

この発電所の送電端電力16MW, 所内比率5%のとき、発電機効率の値 [%]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 発電 論点: 発電一般

2016年度 電力

電力 問16(a)

図に示すように、発電機、変圧器と公称電圧66kVで運転される送電線からなる系統があるとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、中性点接地抵抗は図の変圧器のみに設置され、その値は \( 300 \, \Omega \) とする。

A点で \( 100 \, \Omega \) の抵抗を介して一線地絡事故が発生した。このときの地絡電流の値 [A] として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
ただし、発電機、発電機と変圧器間、変圧器及び送電線のインピーダンスは無視するものとする。

分野: 送電 論点: 送電線論点: 短絡

2016年度 電力

電力 問16(b)

図に示すように、発電機、変圧器と公称電圧66kVで運転される送電線からなる系統があるとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、中性点接地抵抗は図の変圧器のみに設置され、その値は \( 300 \, \Omega \) とする。

A点で三相短絡事故が発生した。このときの三相短絡電流の値 [A] として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
ただし、発電機の容量は \( 10\,000 \text{ kV}\cdot\text{A} \)、出力電圧 \( 6.6 \text{ kV} \)、三相短絡時のリアクタンスは自己容量ベースで \( 25\% \)、変圧器容量は \( 10\,000 \text{ kV}\cdot\text{A} \)、変圧比は \( 6.6 \text{ kV}/66 \text{ kV} \)、リアクタンスは自己容量ベースで \( 10\% \)、\( 66 \text{ kV} \) 送電線のリアクタンスは、\( 10\,000 \text{ kV}\cdot\text{A} \) ベースで \( 5\% \) とする。なお、発電機と変圧器間のインピーダンスは無視する。また、発電機、変圧器及び送電線の抵抗は無視するものとする。

分野: 送電 論点: 送電線論点: 短絡