今回は平成19年度 電力科目 A問題1を解説します。水力発電について、水車発電機の磁極数・制御装置・主変圧器の結線・ペルトン水車・カプラン水車の5つの記述から、誤っているものを選ぶ問題です。
ねらわれているのは主変圧器の結線の向き。発電所の主変圧器は発電機側がΔ結線・系統側がY結線——系統側を中性点接地できるようにするためです。問題文はこれが逆になっています。
出題のポイント
平成19年度 電力科目 A問題1：問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。
電験3種 電力科目 【水力】 平成19年度 A問題1
水力発電に関する記述として、誤っているものは次のうちどれか。
水車発電機の回転速度は、汽力発電と比べて小さいため、発電機の磁極数は多くなる。
電圧の大きさや周波数は、自動電圧調整器と調速機を用いて制御される。
発電電圧は、主変圧器で昇圧し送電される。この変圧器には発電機側にY結線、系統側にΔ結線のものが多く用いられる。
ペルトン水車は、水の衝撃力で回転する衝動水車の一つである。
カプラン水車は、プロペラ水車の一種で、流量に応じて羽根の角度を調整することで部分負荷での効率の低下が少ない。
ポイント解説：主変圧器はΔ-Y（発電機側Δ・系統側Y）
(3)が誤り：発電所の主変圧器は発電機側にΔ結線、系統側にY結線（Δ-Y結線）のものが多く用いられる。系統側をY結線にするのは中性点を引き出して接地できるようにするためで、これにより地絡故障時の異常電圧を抑え、地絡保護（地絡継電器の動作）が確実になる。また発電機側のΔ結線は第3調波（零相）電流を環流させて系統に流出させない働きをもつ。問題文は「発電機側にY結線、系統側にΔ結線」と逆になっているので誤り。
その他の記述は正しい：(1)同期速度は N＝120f/p なので、汽力発電（タービン発電機、2〜4極）より回転速度が小さい水車発電機は磁極数が多くなる。(2)電圧の大きさは自動電圧調整器（AVR）が励磁を調整して制御し、周波数（回転速度）は調速機（ガバナ）が流量を加減して制御する。(4)ペルトン水車は噴流の衝撃力でバケットを回す衝動水車の代表。(5)カプラン水車はプロペラ水車の羽根を可動にしたもので、流量に応じて羽根角度を変えられるため部分負荷での効率低下が少ない。
問題の解説
STEP1 (3)の結線を確認
主変圧器は発電機側Δ・系統側Y。系統側をYにするのは中性点接地のため→問題文は逆で誤り。
STEP2 (1)(2)を確認
N=120f/pより低速の水車発電機は多極。電圧はAVR、周波数（回転速度）は調速機で制御——正しい。
STEP3 (4)(5)を確認
ペルトン＝衝動水車、カプラン＝可動羽根で部分負荷効率がよい——正しい→答えは(3)。
答え：(3)
💡 覚え方
発電所の主変圧器＝Δ-Y結線（発電機側Δ・系統側Y）。系統側Yは中性点接地のため、発電機側Δは第3調波を環流させるため。制御：電圧→AVR（自動電圧調整器）、周波数・回転速度→調速機（ガバナ）。N=120f/pより水車発電機は低速＝多極。ペルトン＝衝動水車。カプラン＝プロペラ水車の羽根可動形で部分負荷効率がよい。
⚠️ よくある間違い
Δ-YとY-Δの向きを取り違えない——「系統側がY（中性点接地できる）」と覚える。電圧＝AVR／周波数＝調速機の役割分担も頻出。カプランは「羽根の角度を変えられる」からこそ部分負荷でも効率が落ちにくい（固定羽根のプロペラ水車は部分負荷で効率が大きく低下）。
まとめ
| (1)磁極数 | N=120f/p、低速の水車発電機は多極→正しい |
| (2)制御 | 電圧はAVR、周波数は調速機→正しい |
| (3)主変圧器 | 正しくは発電機側Δ・系統側Y→誤り |
| (4)ペルトン | 噴流の衝撃力で回す衝動水車→正しい |
| (5)カプラン | 羽根可動で部分負荷の効率低下が少ない→正しい |
▼あわせて解きたい関連問題
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