水力発電所の構成要素

水力発電所の構成要素:例題

出典:電験二種二次試験「電力・管理」 平成27年度問5
(問題文の記述を一部変更しています)

次の文章は、水力発電所に関する記述である。

文中の$\fbox{  }$に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選びなさい。

 

水路式発電所は河川の$\fbox{ (1) }$を利用して落差を得る方式であり、ダム式発電所はダムの$\fbox{ (2) }$を利用して落差を得る方式である。また、ダム水路式発電所は両者の特性を合わせもつ方式である。

水路式発電所の主な設備は上流から順に、取水ダム、取水口、$\fbox{ (3) }$、導水路、ヘッドタンク、水圧管路、発電所、放水路及び放水口で構成されている。

 

一方、ダム式、ダム水路式では、一般的に$\fbox{ (3) }$の機能がダムに備わっていることから、$\fbox{ (3) }$は不要とされている。

 

ダム水路式の導水路は、一般に$\fbox{ (4) }$となることから、水路式のヘッドタンクに変えて、サージタンクを設置する。

ヘッドタンクには、出力変動に対する数分程度の水量供給変動を吸収する能力があり、サージタンクには、この能力とは別に$\fbox{ (5) }$を吸収する能力がある。

 

(イ)流込み (ロ)流域面積 (ハ)流入量の変化

(ニ)圧力トンネル (ホ)貯水量 (ヘ)水撃圧

(ト)無圧トンネル (チ)沈砂池 (リ)減勢槽

(ヌ)開きょ (ル)貯水位 (ヲ)ダム水位変動

(ワ)勾配 (カ)砂捨て場 (ヨ)流量

 

解答

$(1)$
水路式発電所は、河川の水を勾配の緩やかな水路で下流に導き、河川の自然(ワ)勾配との間に落差を得て発電する方式である。

水路式発電所の概略図および構成要素は、図1のようになる。

図1 水路式発電所(出典:中部電力株式会社HP

 

$(2)$
ダム式発電所では、上流側の水位をダムを構築することにより上げ、下流側との間で得られる落差を利用して発電する。

下流に対し上流のダムに貯まっている水の水位を(ル)貯水位という。

ダム式発電所の概略図および構成要素は、図2のようになる。

図2 ダム式発電所(出典:中部電力株式会社HP

 

$(3)$
水路式発電所の構成設備は、図1に示す通り、

取水ダム→取水口→沈砂池→(導)水路→水槽(ヘッドタンク)→水圧管路→発電所→放水路

 

ダム式発電所の構成例は、図2に示す通り、

貯水池(調整池)→取水口→ダム→発電所→放水路

 

水路式の場合、河川に浮遊している土砂が水路へ流入すると、水路内に沈殿して流積を狭め、水圧鉄管や水車を摩耗させる原因となるので、取水口付近に図1に示すように(チ)沈砂池を設け、流入土砂を沈降させる必要がある。

ダム式の場合、一般に(チ)沈砂池の機能がダムに備わっていることから、(チ)沈砂池は不要とされている。

 

$(4)$

ダム水路式発電所の概略図および構成要素は、図3のようになる。

図3 ダム水路式発電所(出典:中部電力株式会社HP

ダム水路式の導水路は、一般に(ニ)圧力トンネルとなることから、水路式のヘッドタンクに変えて、サージタンクを設置する。

 

$(5)$

ヘッドタンクには、出力変動に対する数分程度の水量供給変動を吸収する能力があり、サージタンクには、この能力とは別に(ヘ)水撃圧を吸収する能力がある。

参考に、サージタンクの外観を撮影した動画を引用する。

出典:東京電力ホールディングス株式会社YouTubeチャンネル

参考文献

電気学会:電気工学ハンドブック第7版 25編「水力発電」(2013)