今回は令和2年度 電力科目 A問題1を解説します。ダム水路式発電所における水撃作用とサージタンクに関する5つの記述のうち、誤っているものを選ぶ問題です。
サージタンクは水面の昇降で水撃作用（圧力変動）を吸収する装置です。したがって上部は大気に開放された構造でなければ機能しません——「密閉構造」という記述に反応できるかがポイントです。
出題のポイント
令和2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】 令和2年度 A問題1
ダム水路式発電所における水撃作用とサージタンク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。
（1）発電機の負荷を急激に遮断又は急激に増やした場合は、それに応動して水車の使用水量が急激に変化し、流速が減少又は増加するため、水圧管内の圧力の急上昇又は急降下が起こる。このような圧力の変動を水撃作用という。
（2）水撃作用は、水圧管の長さが長いほど、水車案内羽根あるいは入口弁の閉鎖時間が短いほど、いずれも大きくなる。
（3）水撃作用の発生による影響を緩和する目的で設置される水圧調整用水槽をサージタンクという。サージタンクにはその構造・動作によって、差動式、小孔式、水室式などがあり、いずれも密閉構造である。
（4）圧力水路と水圧管との接続箇所に、サージタンクを設けることにより、水槽内部の水位の昇降によって、水撃作用を軽減することができる。
（5）差動式サージタンクは、負荷遮断時の圧力増加エネルギーをライザ（上昇管）内の水面上昇によってすばやく吸収し、そのあとで小穴を通してタンク内の水位をゆっくり通常のタンク内水位に戻す作用がある。
ポイント解説：誤りは(3)—サージタンクは大気開放構造（密閉ではない）
サージタンク（水圧調整用水槽）は、水撃作用による圧力変動を水面の昇降によって吸収する装置なので、上部が大気に開放された構造であることが基本である。差動式・小孔式・水室式はいずれも開放構造であり、「いずれも密閉構造である」とする(3)は誤り（密閉されていては水位が昇降できず圧力を吸収できない）。よって答えは(3)。
他は正しい：(1)負荷の急変で使用水量・流速が急変し、水圧管内に圧力の急上昇・急降下が起こる現象が水撃作用。(2)水撃作用は水圧管が長いほど、また案内羽根・入口弁の閉鎖時間が短いほど大きくなる。(4)圧力水路と水圧管の接続箇所にサージタンクを設け、水槽内部の水位の昇降で水撃作用を軽減する。(5)差動式サージタンクはライザ（上昇管）内の水面上昇で圧力増加エネルギーを素早く吸収し、その後小穴を通してゆっくり通常水位へ戻す。
問題の解説
STEP1 (3)が誤りの理由
サージタンクは水面の昇降で圧力を吸収するため大気に開放された構造。差動式・小孔式・水室式は密閉ではない。
STEP2 他の選択肢の確認
(1)水撃作用の定義、(2)管が長い・閉鎖時間が短いほど大きい、(4)接続箇所に設置し水位昇降で軽減、(5)差動式の動作。いずれも正しい。
STEP3 結論
誤っているのは(3)。
答え：(3)
💡 覚え方
水撃作用＝負荷急変で流速が急変し水圧管内の圧力が急上昇/急降下する現象。水圧管が長いほど・閉鎖時間が短いほど大きい。サージタンク＝圧力水路と水圧管の接続点に設け、水面の昇降で水撃を吸収する（大気開放構造）。種類：差動式（ライザ＋小穴）・小孔式・水室式。
⚠️ よくある間違い
サージタンクは大気開放（「密閉構造」は誤り）。水撃作用は閉鎖時間が短いほど大きい（長いほどではない）。ゆっくり閉じれば水撃は小さくなる。
まとめ
| (3)誤り | サージタンクは大気開放（密閉構造ではない） |
| (1) | 水撃作用の定義（正） |
| (2) | 管が長い・閉鎖が速いほど大きい（正） |
| (4) | 接続箇所に設置し水位昇降で軽減（正） |
| (5) | 差動式はライザで吸収し小穴で復帰（正） |
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