火力28【電験3種 電力】非常調速装置が働くのは「速度上昇」のとき！ターニング装置・調速装置も整理 平成30年度 A問題3 完全解説

今回は平成30年度 電力科目 A問題3を解説します。汽力発電所の蒸気タービン設備について、衝動タービン・調速装置・ターニング装置・反動タービン・非常調速装置の5つの記述から誤っているものを選ぶ問題です。

ねらいは非常調速装置が働く向き。これは負荷が急に外れて回転速度が上がりすぎたときに飛散事故を防ぐための装置で、速度上昇で作動します。速度が下がるのは危険ではないので、止める必要がありません。

出題のポイント

平成30年度 電力科目 A問題3：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 【火力】 平成30年度 A問題3

　汽力発電所の蒸気タービン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。

衝動タービンは、蒸気が回転羽根(動翼)に衝突するときに生じる力によって回転させるタービンである。
調速装置は、蒸気加減弁駆動装置に信号を送り、蒸気流量を調整することで、タービンの回転速度制御を行う装置である。
ターニング装置は、タービン停止中に高温のロータが曲がることを防止するため、ロータを低速で回転させる装置である。
反動タービンは、固定羽根(静翼)で蒸気を膨張させ、回転羽根(動翼)に衝突する力と回転羽根(動翼)から排気するときの力を利用して回転させるタービンである。
非常調速装置は、タービンの回転速度が運転中に定格回転速度以下となり、一定値以下まで下降すると作動して、タービンを停止させる装置である。

ポイント解説：非常調速装置は「速度上昇」で作動する

(5)が誤り：非常調速装置（非常調速機）は、回転速度が定格を超えて上昇し、一定値（通常は定格の約111%）以上になったときに作動して、蒸気止弁を閉じてタービンを停止させる装置である。なぜ速度上昇を止めるのかというと、負荷が急に遮断されるとタービンにブレーキがかからなくなって回転速度が異常に上がり、遠心力で翼やロータが破損する危険があるからだ。逆に回転速度が下がるのは機械的な危険がないので、非常調速装置が作動する理由がない。問題文は「以下」「下降」と向きが逆になっているので誤り。

その他は正しい：(1)衝動タービンはノズルからの噴流が回転羽根（動翼）に衝突するときに生じる力で回す。(2)調速装置（ガバナ）は回転速度を検出して蒸気加減弁駆動装置に信号を送り、蒸気流量を加減して回転速度を制御する（並列後は出力を調整する）。(3)ターニング装置は、タービン停止中に高温のロータが自重と上下の温度差で曲がる（熱曲がり）のを防ぐため、ロータをごく低速で回し続ける装置。(4)反動タービンは固定羽根（静翼）で蒸気を膨張させ、回転羽根に衝突する力と回転羽根から排気するときの反動力の両方を利用する。よって答えは(5)。

問題の解説

STEP1　非常調速装置の目的を考える

負荷遮断でタービンが空転→回転速度が異常上昇→遠心力で破損。これを防ぐ装置。

STEP2　(5)を判定

作動するのは速度が「上昇」して一定値「以上」になったとき。問題文は逆で誤り→(5)。

STEP3　他を確認

(1)衝動＝衝突する力、(2)調速装置＝蒸気加減弁で流量調整、(3)ターニング装置＝停止中の熱曲がり防止、(4)反動＝衝突＋排気の反動——いずれも正しい。

答え：(5)

まとめ

(1)衝動タービン	蒸気が動翼に衝突する力で回す→正しい
(2)調速装置	蒸気加減弁で流量を調整し速度制御→正しい
(3)ターニング装置	停止中にロータを低速回転させ熱曲がりを防止→正しい
(4)反動タービン	静翼で膨張＋動翼の衝突力と排気の反動力→正しい
(5)非常調速装置	定格を超えて「上昇」したとき作動→誤り。答えは(5)

▼あわせて解きたい関連問題
・汽力発電所の保護装置（火力1）：【電力】令和7年度下期 A問題3

・この年度の問題を通しで解く：電験3種 平成30年度 問題一覧（全4科目）