水力発電
水力発電所では，操作油や潤滑油のオイルレス化が図られている。 オイルレス化を図る目的 オイルレス化の部位と対策 水車・発電機軸受（潤滑油装置など）のオイルレス化 水車操作機構のオイルレス化 水車操作方式関連のオイルレス化 参考文献 更新履歴 オイ…
火力発電所における大容量タービン発電機に関し，次の点について，水力発電所の水車発電機との相違点を挙げ，それらを対比して説明する。 回転速度 主軸の設置方向と構造 回転子の構造 参考文献 更新履歴 回転速度 水車発電機の回転速度が 100 ～ 600 [min-1…
電力需要に対応する供給力は，国のエネルギー政策として，従来から石油代替エネルギーの開発・導入を推進し多様化を図ってきた。 しかし，石油・天然ガスを始めとするエネルギー資源の大部分を海外に依存していること，そして気候変動問題を始めとする環境問…
フランシス水車を設置するダム水路式水力発電所における水撃作用について，説明する。 水撃作用が発生する主な原因 発電機や発電所構内事故あるいは送電線事故などにより，保護装置が発電機の負荷を自動遮断した場合，水車・発電機が危険な速度まで速度上昇…
水力発電所の部分負荷運転時における水力効率の向上策について述べる。 ペルトン水車 ペルトン水車では，ノズルの使用射数を減らす又はニードルを絞ることで，流速を維持し，部分負荷での効率を高めている。 クロスフロー水車 クロスフロー水車では，ガイド…
河川の流域面積が 200 km2，年間降水量が 1 500 mm，流出係数 0.7 の河川がある。 この河川に最大使用水量が年間平均流量の 2 倍の自流式発電所を設置するとき，次の問に答えよ。 ただし，取水口標高 420 m，水車中心標高 185 m，放水口標高 200 m，損失落差…
水力発電所は，その発電方式により，流込式，調整池式，貯水池式及び揚水式に区分される。 流込式発電所及び調整池式発電所の供給電力量は，平水年可能発電電力量と利用率の積から所内消費電力量を差し引いたものになる。 また，ある地点又はある期間の可能…
水車の振動は，水力的要因によるものと，機械的要因によるものとに大別される。 水力的要因によるものには，吸出管内の旋回流やキャビテーションによる振動，ランナとガイドベーンの干渉による振動，ランナ出口のカルマン渦による振動などがあげられる。 吸…
発電機の自動電圧調整装置は，界磁電流を制御して発電機端子電圧を調整するものである。 自動電圧調整装置は内部に保護機能を有しており，界磁電流が増加した場合，ある値を超えると強制的に引き下げ，さらに，所定の時間を経過しても界磁電流の増加傾向が抑…
有水試験時の発電機三相短絡試験 有水試験時の発電機三相短絡試験は，次のように行う。 発電機電機子の線路側全端子を母線回路側から完全に切り離し，電機子の線路側全端子を短絡する。 発電機の励磁系が自励式の場合は，他励回路に変更する。 比率差動継電…
揚水発電システムは，夜間の電力を利用してポンプで下部池から上部池へ水をくみ上げ，水の位置エネルギーとして貯蔵し，昼間のピーク負荷時に発電して電力消費の平準化を行うシステムである。 可変速揚水発電システムは，揚水運転時の入力調整機能のほかに，…
水車の非破壊試験は，主としてランナ，主軸，ケーシング，ガイドベーン等の曲がり部やフランジ付け根部などの形状急変部，又は高応力部，溶接部などについて実施し，磁粉探傷試験，浸透探傷試験，超音波探傷試験などがある。 一方，発電機の電気的非破壊試験…
吸出し管は，反動水車のランナ出口から放水路を結ぶ管で，単なる導水管として用いられるだけでなく，管内に充満する水頭を利用して，ランナ出口の圧力を大気圧以下に保ち，また，ランナ出口の水の持つ運動エネルギーをランナ出口から放水面までの落差として…
水力エネルギーの未利用地点は落差や流量の小さい場合が多く，このような地点の発電所に選定される効率のよい水車は限られ，チューブラ水車やバルブ水車などの反動水車が多く採用されている。 また，S 形チューブラ水車は，水路外部に発電機を設置できるため…
水車・発電機の起動操作を開始すると，まず起動条件の成立を確認し，補機類が動作して準備完了となる。 次に入口弁が全開となり，続いてガイドベーンが起動開度まで開き，水流によって水車が起動する。その後回転数が定格の約 8 割に達すると界磁遮断器が閉…
立軸水車発電機の軸受 立軸水車発電機の回転体の主軸はスラスト軸受と案内軸受によって支えられている。 スラスト軸受は発電機回転子，水車ランナの重量及び水車ランナに加わる水圧を支える部分である。 この軸受の回転部と接触する部分を静止板といい，回転…
10 MV・A を超える大形の水車発電機（揚水発電機を除く）には，一般的に突極形同期発電機が用いられる。 回転子軸の方向による分類 水車発電機は，その回転子軸の方向により立軸機と横軸機に分類される。 立軸機は，同容量で比べた場合，床面積が少なくて済…
水力発電所の設計・建設においては，土木設備を含めた設備全体の経済性を追求し，各機器の仕様検討を進める。 水車の基本特性 水力発電所の設計・建設の事例 水力発電所の設計手順 水力発電機の定格回転速度の選定の考え方 回転速度の上限値 選定すべき定格…
調速機（governor）は，起動時の系統並列に向けた速度調整や負荷遮断時の異常な水圧上昇等を抑える役割を持つが，通常時は，系統の周波数を安定させることが要求されており，負荷の増減に関わらず，水車の回転速度を一定に保つ役割を持っている。 調速機は，…
周波数制御用発電所は一般に次のような条件を具備しなければならない。 必要とする調整能力（kW ， kW・A）を常時持っていること。 出力調整が容易で負荷変動に対する応答性が高く，さらに高効率運転ができること。 出力調整により水力発電所では水量の変動…
発電電動機は，揚水時には同期電動機となるため，次のような始動方式を採用し始動しなければならない。 制動巻線始動方式 突極形同期機の制動巻線 同期始動方式 直結電動機始動方式 サイリスタ始動方式 参考文献 更新履歴 制動巻線始動方式 発電電動機を誘導…
プロペラ水車 プロペラ水車は反動水車に属し，流水がランナの軸方向に通過する水車である。 そのランナ羽根には固定構造のものと可動構造のものがある。 可動構造で縦軸形のものをカプラン水車（Kaplan turbine）といい現在一般に広く採用されている。 ダム…
本稿では，水車におけるキャビテーションについて説明する。 キャビテーションの発生メカニズム キャビテーションの障害 運転中の機器に与える影響 水車の吸出し管 キャビテーションの防止策 発電所を設計するうえで考慮すべきこと 水車の設計・製作上で考慮…
入口弁は，ケーシングの入口に設けられ，水車の始動・停止に伴って開閉される止水弁で，主弁とバイパス弁からなる。 入口弁の設置目的は以下のとおり。 水車停止時の漏水を少なくし，ガイドベーン又はニードルの磨耗を防ぐ。 水車の内部点検時に水車断水時間…
近年の水力発電所の発電機には，定格で連続運転したときに許容できる最高温度として，耐熱クラス155（F）の電気絶縁システムが採用されている。 これにより，耐熱クラス130（B）と比べて最高温度が高くできるため，巻線の電流密度を上げることができ，導体断…
水車の無拘束速度 ある有効落差，水口開度，吸出し高さ*1（反動水車の場合で吸出管の高さ相当）において無負荷運転させたとき，回転速度は無制限に上昇せずに一定の速度に落ち着く。 この速度を無拘束速度（runaway speed）という。 水車の無拘束速度は，ペ…
ペルトン水車（Pelton turbine）は，水流の衝撃を利用した衝動水車（impulse turbine）*1，タービンの一種である。 衝動水車は，水の有するエネルギーを全て運動エネルギーに変えてランナに作用させるものである。 羽根車に対して接線方向から水流を入射し，…
水路式発電所（conduit type hydropower plant）*1は河川の水を取り入れ，比較的長い水路で発電所に導いて落差を得る方式であり，その主な設備としては，取水口，取水ダム，沈砂池*2，導水路，ヘッドタンク，水圧管，水車，発電機，放水路及び放水口からなる…
