今回は令和6年度下期 電力科目 A問題1を解説します。水力発電に関する5つの記述（電圧・周波数の制御、カプラン水車、主変圧器の結線、ペルトン水車、磁極数）のうち、誤っているものを選ぶ問題です。
発電所の主変圧器は発電機側Δ・系統側YのΔ-Y昇圧が一般的です。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で、この向きを逆にしないことがポイントです。
出題のポイント
令和6年度下期 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6年度下期 A問題1
水力発電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）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。
（2）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ができるため、部分負荷での効率の低下が少ない。
（3）発電所で発電された電力は、発電電圧を主変圧器で昇圧した後、送電される。この主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。
（4）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。
（5）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。
ポイント解説：誤りは(3)—主変圧器は発電機側Δ・系統側Y（Δ-Y昇圧）
発電所の主変圧器（昇圧変圧器）は、発電機側をΔ結線、系統側（送電側）をY結線とするΔ-Y結線が一般的である。系統側をY結線にするのは中性点を接地して地絡保護や絶縁レベルの低減を行うため、発電機側をΔ結線にするのは第3調波（零相）電流を巻線内で環流させ系統へ流出させないためである。(3)は「発電機側にY結線、系統側にΔ結線」と逆に述べており誤り。よって答えは(3)。
他は正しい：(1)電圧の大きさは自動電圧調整器（AVR）、周波数（回転速度）は調速機（ガバナ）で制御する。(2)カプラン水車はプロペラ水車の一種で、可動羽根により流量に応じて羽根の角度を変えられるため部分負荷でも効率低下が少ない。(4)ペルトン水車は噴流（水の衝撃力）で回転する衝動水車。(5)水車発電機は汽力（タービン）発電機より回転速度が小さいので、N=120f/pより磁極数pが多くなる。
問題の解説
STEP1 (3)が誤りの理由
主変圧器はΔ（発電機側）-Y（系統側）が一般的。記述は結線が逆。
STEP2 他の選択肢の確認
(1)AVRと調速機、(2)カプランは可動羽根で部分負荷に強い、(4)ペルトンは衝動水車、(5)低速→磁極数が多い。いずれも正しい。
STEP3 結論
誤っているのは(3)。
答え：(3)
💡 覚え方
発電所の主変圧器＝発電機側Δ・系統側Y（Δ-Y昇圧）。系統側Yは中性点接地用、発電機側Δは第3調波環流用。カプラン＝可動羽根プロペラ水車（部分負荷に強い）。ペルトン＝衝動水車。水車発電機は低速→N=120f/pより磁極数が多い。
⚠️ よくある間違い
主変圧器の結線は発電機側Δ・系統側Y（逆にしない）。カプランは可動羽根・プロペラは固定羽根。ペルトン＝衝動水車、フランシス／カプラン＝反動水車。回転速度が小さいほど磁極数は多い（N=120f/p）。
まとめ
| (3)誤り | 主変圧器は発電機側Δ・系統側Y（記述は逆） |
| (1) | AVRで電圧・調速機で周波数（正） |
| (2) | カプランは可動羽根で部分負荷に強い（正） |
| (4) | ペルトンは衝動水車（正） |
| (5) | 低速→N=120f/pで磁極数多い（正） |
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