問の標準解答 () 遮へい失敗事故 : 雷が電力線を直撃してアークホーンにフラッシオーバが発生する逆フラッシオーバ事故 : 架空地線あるいは鉄塔への雷撃によって架空地線あるいは鉄塔の電位が上昇し, 架空地線と導体間, 又はアークホーンにフラッシオーバが発生する () 架空地線の弛度を電力線のそれ

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こうざぶろうたかひ
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1 平成 4 年度第二種電気主任技術者二次試験標準解答配点 : 一題当たり 3 点電力管理科目 4 題 3 点 = 点機械制御科目題 3 点 = 6 点 < 電力管理科目 > 問の標準解答 () 電動機出力 ( ポンプ入力 )= 電動機入力電動機効率なので, A P M = P Mi h M B 又はC P Mi = M f M D 又はE P G = G f G 3 () G M なので, 上記 3 式から, P 発電機出力と発電使用水量の関係から, -6 G T G g G ( H H ) P G G P M M M なので, G T G G P M g ( H H 6 ) M M 4 (3) 4 式で P M = MW とすると, G (5 ) m /..97 (4) G 約 8 4 ( 又は約 7時間 54 分 ) なお,(4) は ()~(3) の条件において計算することから, 答は主変圧器容量 T M A にはよらない - -

2 問の標準解答 () 遮へい失敗事故 : 雷が電力線を直撃してアークホーンにフラッシオーバが発生する逆フラッシオーバ事故 : 架空地線あるいは鉄塔への雷撃によって架空地線あるいは鉄塔の電位が上昇し, 架空地線と導体間, 又はアークホーンにフラッシオーバが発生する () 架空地線の弛度を電力線のそれより小さくすることで, 架空地線と導体間のフラッシオーバを低減する埋設地線, 深打ち電極及び接地シートなどにより鉄塔の塔脚接地抵抗を低減することで, 鉄塔の電位上昇による逆フラッシオーバを低減する 3 架空地線を多条化することで, 鉄塔の電位上昇による逆フラッシオーバを低減する 4 系統に過電圧が侵入した場合に, フラッシオーバが継続して送電線が遮断されるのを防止するため, 送電用避雷装置を設置する - -

3 問 3の標準解答 () 遮へい線がない場合通信線に誘導される電圧は 3 () 遮へい線に流れる電流は, による誘導電圧を打ち消すように流れるしたがって, 次式が成りたつ 3 3 通信線に生じる誘導電圧は送電線の電流 3 と遮へい線を流れる誘導電流による誘導電圧の和だから次式となる (3) 送電線近傍に遮へい線を設置した場合の誘導電圧をとし, 通信線近傍に遮へい線を設置した場合の誘導電圧をとしたとき, T > C となるので, 通信線のできるだけ近くに遮へい線を設置するのが良い [ 理由 ] 遮へい線を送電線近傍に設置したときとなり, 通信線の近傍に設置したときとなるしたがって, T と C は各々次式で近似される T ここで, 遮へい線との離隔距離が小さいほど相互インピーダンスが大きくなり, 自己インピーダンス C との比がに近い値となるので通信線に誘導される電圧は小さくなる実際に遮へい線を設置する場合, 電圧の違いに C T - 3 -

4 より, 電力線の近傍に設置する場合は通信線の近傍に設置する場合と比べて離隔距離を小さくすることができないしたがって, となり, 次式が成り立つ > したがって, 設置するのが良い T > C となるので, 通信線のできるだけ近くに遮へい線を - 4 -

5 問 4 の標準解答 () 連系する発電設備は 8 k A,% =5 % ( マシンベース ) なので, 当該発電設備の % は, 5 % k A 8 k A 87.5 % 88 % () M A をベースとしたインピーダンスマップを作成すると以下のとおりとなる配電用変電所の上位系統の % : 配電用変電所の変圧器の % : 発電設備 G の % : 発電設備 G の % : % 7.5 % 5 % k A k A 87.5 % 75 % 新たに連系する発電設備までの高圧配電線の % : 5 %.5% % 3 75% 7.5% 5 % a 点上記インピーダンスマップに基づき,% の合成値を求めると, % % (3) 三相短絡容量 P は P k A M A したがって, 三相短絡電流は 8.4 M A k.35.4 ka - 5 -

6 (4) 三相短絡電流が ka となるためには, 三相短絡容量は P ka k 4.3 M A したがって, 合成 % は, k A % % 4.3 M A 求める限流リアクトルのインピーダンスを % とすると, % % % P 式を整理すると % % ( 注 ) 桁数の取り方, 計算の順序により上記とは異なる正答もある %.5% 限流リアクトル 3 75% 7.5% 5 % a 点 - 6 -

7 問 5 の標準解答 () 図において, 変圧器タップ電圧の微少調整量 D n は線路と線路の電圧変化量の和であり, n ) ( 変電所の電圧変化 D は, 線路の電圧変化と等しいので, Dq= A n より n ( ) ( 答 ) D Dn D 電圧変化分 D Dn D D 図変圧器タップ電圧調整による電圧分布 (Dq=) () 図 3 において, 線路の無効電力変化は, q 変電所の電圧変化 D は, 線路の電圧変化と等しいので, q Dn= より A q q ( 答 ) - 7 -

8 Dq D = D q ( D q - D ) = D q + + 電圧変化分 D D (Dq - D) 図 3 電力用コンデンサからの無効電力調整による電圧分布 (Dn=) - 8 -

9 問 6の標準解答 A: 簡易監視制御方式 B: 技術員が当該変電所又は 3 m 以内にある技術員駐在所に常時駐在し, 断続的に変電所に出向いて, 変電所の監視及び機器の操作を行うもの C: 技術員が変電制御所又は 3 m 以内にある技術員駐在所に常時駐在し, 断続的に変電制御所に出向いて, 変電所の監視及び機器の操作を行うもの D: 制限なし E: 技術員駐在所 F: 変電制御所及び技術員駐在所 - 9 -

10 < 機械制御科目 > 問の標準解答 () 電機子巻線の銅損は, W したがって, 電機子巻線抵抗は,.5 () 誘導起電力は, E (3) GBT の電圧降下を考え, E したがって, 回転速度は, min 87.5 (4) min - の起電力は, ブラシの電圧降下と巻線抵抗を考慮すると電機子の端子電圧は, (5) GBT がオンのときののコレクタ -エミッタ間電圧は, の電圧降下を考えて, 98 オフのときは, ダイオード D の電圧降下により, の通流率を D とすると, チョッパ端子電圧は, 98 D D 99 D - -

11 したがって, 99 D 3.5 を D について解けば, D (6) 定格トルクを発生する場合の電機子電流は A であり, A の電機子電流を流すためには, 少なくとも電圧降下分の起電力が必要であるので, このときの回転速度は, 5 6 min 一方, 電機子電流を A に制御できる電動機起電力の最大値は, このときの回転速度は, min - ゆえに制動トルクを定格トルクに制御できる範囲は, 6 min から 7 min - -

12 問の標準解答 () コイルに誘導される起電力の瞬時値 e は, d d e nc nc ( m co t) nc m in d t d t t E m in t となり, 誘導起電力の最大値 E m は, E となり, m nc m f nc m 誘導起電力の実効値 E は, E f nc m f nc m 4.44 f nc m () 図を参照して,e = e = e 3 = e c として基本波に対する分布係数 K d は, K d ed ne c in m n in mn in m n in mn となる相数 m = 3, 毎極毎相のスロット数 n = 3 の場合の基本波に対する K d は, K d in 6 3in となる (3) 図を参照して,e a = e b = e として基本波に対する短節係数 K p は, e in e p Kp in e e となるの場合の基本波に対する短節係数 K p は, 3 K p in となる - -

13 (4) 上記 () の全節巻及び集中巻の場合の誘導起電力の式と巻線係数から, 分布巻及び短節巻の場合の誘導起電力の実効値 E は, E 4.44 f nc m K d K p となる周波数 f = 5 Hz, コイル数 n c =, コイルに鎖交する磁束の最大値 F m =.5 Wb として, E となる - 3 -

14 問 3 の標準解答 () 次の式となる v j X () 出力電力 3 kw, =, 力率なので, は大きさ 3 A で位相角であるしたがって v j X j.4 3 j a. v.7 b. K v E d c. tan. (3) 上記 () で得られた式に P j を代入し v j X( P j ) X j X P したがって v ( X ) ( X P ) ( j X, X j X など, 絶対値のままでは不可 ) v v p (4) v の範囲から ( X ) ( X P ) E d P = として次の解が得られる min E d X A - 4 -

15 問 4 の標準解答 () 制御対象のステップ応答ラプラス変換域におけるステップ応答は, Y ( U( ( ) ( ) ( ) で与えられるこの逆ラプラス変換を求めるために, 部分分数展開すると, Y ( a a( b ) c b( ( ) ) c c) となり, 式と式の分子を等しくする部分分数展開の各係数は, b c, a b, a ( b ( a ( ) b) a を満たすこれから a, b, c が得られるしたがって,Y( の逆ラプラス変換は, y( t) t t e ( t ) となる () 補償器の伝達関数の計算図の信号の関係から U( C( E( U( が成り立つ上式を整理すると, C( U( E( C( となり, 補償器の伝達関数は, C( C( で与えられる 3-5 -

16 (3) 伝達関数の計算 D( から E( までの伝達関数は, E( D( C( C( ( ) C( C( ( ) ( ) C( ( ) C( C( 4 で与えられる (4) 定常速度偏差の計算 4 式へ C ( T を代入すると E( D( ( ) T( T T T ) T ( ) T T 5 となるランプ関数の外乱 d ( t) t に対する定常速度偏差は, T( ) e lim T T T で与えられる 6 (5) 時定数の選び方 5 式及び 6 式より,C( の時定数 T を小さく選ぶことにより, 偏差に対する外乱の影響を抑制することが可能となる - 6 -

17 (6) 安定判別について特性方程式は, 次式 K K ( ) となり, 3 で与えられるここで, ラウスの安定判別法を適用するラウス表は, 3 K K K K K となり, 安定条件は, 特性方程式の係数がすべて正より, が得られ, ラウス列の係数がすべて正より, が得られる以上をまとめると, 安定条件はで与えられる K K, K K, K K K K K - 7 -

- - ( 上記 ( 及び ( から k を求めると, ( 回転数は, ランナ周辺速度 (= 流速をランナ円周で除したものであるため, 水車 A 及び水車 B の回転速度比は, [kw] k k Q Q k m D k D k 0 0 k D D N N

- - ( 上記 ( 及び ( から k を求めると, ( 回転数は, ランナ周辺速度 (= 流速をランナ円周で除したものであるため, 水車 A 及び水車 B の回転速度比は, [kw] k k Q Q k m D k D k 0 0 k D D N N 平成 7 年度第一種電気主任技術者二次試験標準解答配点 : 一題当たり 0 点電力管理科目題 0 点 = 0 点機械制御科目題 0 点 = 0 点 < 電力管理科目 > 問の標準解答 ( 水車出力は, 理論出力水車効率で求められ, 今, 水車 A 及び水車 B の水車効率は同一であることから, 9.8 Q 9.8 0 0000 kw 000 00 000 00 9.8 0.