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2006年03月30日

表皮効果

表皮効果とは、高周波電流が導体を流れる時、電流密度が導体の表面で高く、表面から離れると低くなる現象のことをいいます。周波数が高くなるほど電流が表面へ集中するので、導体の交流抵抗は高くなります。

限流リアクトル

限流リアクトルとは、交流回路に直列に接続して、短絡故障時の短絡電流を制限して、機器の機械的及び熱的保護を行うと共に、遮断器においての遮断容量を軽減する目的で使用されるリアクトルのことをいいます。

貫流ボイラ

貫流ボイラとは、給水ポンプで管の一端から給水を押し込んで、もう一方の管の端から過熱蒸気を取り出す形式のボイラのことをいい、高温高圧、特に超臨界圧ボイラに適しています。

貫流ボイラの特徴としては、
・循環ボイラと比較して高純度の水質が必要
・起動停止の為の、起動バイパス装置が必要

などがあげられます。

2006年03月29日

需要率

需要率とは、最大需要電力と設備容量の割合のことをいい、式で表すと以下のようになります。

image220.gif

需要率が高いほど、設備が同時に稼動しているということになります。

2006年03月27日

不等率

不等率とは、ある系統における最大需要電力と、その系統に接続されている負荷それぞれの最大需要電力の合計の割合のことをいい、式で表すと以下のようになります。

image2191.gif

不等率が高いほど、複数の負荷が同時に稼動しているということになります。

負荷率

負荷率とは、ある期間中の負荷の平均需要電力と最大需要電力の割合のことをいい、式で表すと以下のようになります。

image211.gif

負荷率が高ければ高いほど設備は有効に活用されていることになります。

保護協調

保護協調とは、受電設備の回路に何らかの事故が発生した場合に、事故回路の遮断器やヒューズが動作して事故回路を電源側より切り離し、他の健全な回路には給電を継続できるように保護器具の動作特性曲線の整定をすることをいいます。

過負荷及び短絡に対して行う保護協調を過電流保護協調と呼び、地絡に対して行う保護協調のことを地絡保護協調といいます。

整流装置(コンバータ)

整流装置(コンバータ)とは、交流を直流に変換する装置のことで、交流を直流に変換することを順変換といいます。一般には、ダイオードやサイリスタを用いた整流回路のことを指します。

整流回路には、単相式及び三相式があり、大電力の交直変換には三相式が用いられています。

2006年03月24日

パルス幅変調(PWM)

パルス幅変調(PWM)とは、Pulse Width Modulationの略称で、平滑された直流電圧の大きさを変化させずに、パルス状の電圧幅(出力時間)を変えることにより、等価的に電圧を可変させると同時に出力電圧の高調波成分を低減するようにインバータを制御する方法の事をいいます。

ゼーベック効果

ゼーベック効果とは、物体の温度差が電圧に直接変換される現象のことをいい熱電効果とも呼ばれています。ゼーベック効果は物理学者、トーマス・ゼーベックによって、1821年、偶然発見されました。

ゼーベックは金属棒の内部に温度勾配があるとき、両端間に電圧が発生することに気づき、また、2種類の金属からなるループの接点に温度差を設けると、近くに置いた方位磁針の針が振れることも発見しました。

この現象を利用した多くの温度検出端が開発されており、そのような温度検出端のことを熱電対といいます。

サイクロコンバータ

サイクロコンバータとは、サイリスタを組み合わせて、ある周波数の交流を直接的に他の低い周波数に変換させることのできる周波数変換装置の事をいいます。

サイクロコンバータはインバータと比べて以下のような特徴を有しています。
・直流を介さないので変換効率が高い
・転流装置が不要
・電源波形の一部を組み合わせて出力しているので、出力波形が悪い
・多相結線となるため各相の利用率が悪い

2006年03月23日

計器用変成器

計器用変成器とは、高電圧や大電流を測定しやすい電圧、電流に変成するための変圧器の事をいい、計器用変圧器(PT)と計器用変流器(CT)があります。

これらの変成器はインピーダンス電圧降下や励磁電流が極めて少なくなるように設計されています。

2006年03月22日

全電圧始動法

全電圧始動法とは、始動装置を使用しないで、電動機を直接電源に接続して始動する方法のことです。一般には数kw以下の小出力の電動機に用いられます。

また、数百kw以上の大出力でも、電源に悪い影響を与えない場合においては、しばしば採用されることがあります。

リアクトル始動法

リアクトル始動法とは、電源と電動機の間にリアクトルを直列に接続して始動し、速度が一定になった後、リアクトルを短絡して全電圧を印加して運転する方式のことです。
リアクトルを挿入することで、始動電流がになると、トルクはに低減するので、負荷の始動トルクの比較的小さい設備に適用されます。

スターデルタ始動法

スターデルタ始動法とは、電動機の始動電流を抑えるために、始動時に一次巻線の結線をスター結線として、始動完了後に通常のデルタ結線に切り替える方式のことです。

デルタ結線に比べて始動電流が1/3に低減することができますが、始動トルクも1/3になるため、主に数kw以下の小型機で採用されています。

2006年03月21日

比率差動継電器

比率差動継電器とは、変圧器の一次、二次、三次の電流のベクトル和は常時0であるが、内部事故時には、0でなくなり、これによって、内部事故を検出する継電器のことです。

変流器の誤差などの原因で、外部事故時に誤動作を防止するため、動作電流と変圧器通過電流の比率がある一定以上になったとき動作するようにしています。

ターンオフサイリスタ(GTO)

ターンオフサイリスタ(GTO)とは、ゲートに負の電流を流すとターンオフすることができるサイリスタのことをいいます。このようにゲート電流によってオン、オフができる素子のことを自己消弧素子と呼んでいます。

逆素子サイリスタと比較した場合、ターンオフするための転流回路が不要になるなどの特徴があります。

避雷器

避雷器とは、送電線路への落雷や線路を開閉する際に生じる異常な過電圧から、系統の機器類を保護するための装置のことです。通常の系統電圧では電流はほとんど流れませんが回路に異常電圧が加わると抵抗が小さくなって放電が始まって過電圧を抑制します。

放電が終了した後は、速やかに続流(避雷器の内部に流れる電流)を遮断して、元の状態に復帰します。

2006年03月20日

電機子反作用

電機子反作用とは、発電機、電動機どちらにも起こる現象で、負荷がかかり電機子巻線に電流が流れると、これによって発生する磁界のために主磁極の磁束の分布に悪影響を与える現象のことをいいます。

具体的には、下記のような現象が起きて直流機の運転に支障をきたします。
1.鉄心の1部分が飽和して、主磁束の現象をおこす。
2.電気的中性軸が移動して整流不良をおこす。
3.ギャップの磁束部分にひずみが生じる。

同期速度

同期速度とは、磁極数pの三相誘導電動機の固定子巻線に周波数fの三相交流を供給したときに生じる回転磁界の速度のことをいいます。同期速度をNsとすると次の式で定義されます。

例えば4極の三相誘導電動機を60(HZ)の電源で運転した際の同期速度Nsは

になります。

すべり

すべりとは、三相誘導電動機の回転子の速度と同期速度Nsとの比の事をいいます。実際の回転速度は同期速度より、このすべりがあるため、少し遅れて回転します。すべりをsとすると次の式で定義されます。
image1.gif
N:回転子の回転速度(rpm)

2006年03月16日

チョッパ制御

チョッパ制御とは、、電流のON-OFFを繰り返すことによって直流または交流の電源から、実効値として任意の電圧や電流(一般的には直流、交流の場合も含まれる)を擬似的に作り出す電源回路の制御方式のことです。

主に電車の主電動機の制御や直流安定化電源(ACアダプタ)等に用いられています。

交流送電

交流送電とは、三相交流電力を変圧器などを使用して電圧変換し、送電する方法のことです。

交流送電の長所及び短所としては以下のようなことがあげられます。

【長所】
・比較的に短距離である送電の場合に、直流送電に比べて(直流-交流変換設備が不要な分だけ)初期投資が安価である。
・交流は事故時の遮断が直流に比べ容易である。
・変圧器により簡単に電圧の変換が可能である。

【短所】
・最大電圧が大きく絶縁の強化が必要である。
・導体利用率が直流より低く、電力あたりの電流が大きいため電圧降下・電力損失が大きくなる。
・3条の導体が必要である。ゆえに比較的に長距離の送電では直流送電よりも初期投資が高価である。
・交流ループが存在すると、瞬時の潮流調整が難しく潮流の振動による大停電が起こることもある。
・電線路の静電容量でフェランチ効果による障害が発生することがある。

高濃縮ウラン

高濃縮ウランとは、核分裂を起こすウラン235の濃度が20%以上のもので、原子爆弾、研究用原子炉などに使用されます。天然ウランに含まれるウラン235は、およそ0.7%程度である為、濃度を高めるにはウラン濃縮を行う必要があります。

低濃縮ウラン燃料

低濃縮ウラン燃料とは、核分裂を起こすウラン235の濃度が0.7%から20%までのもので、原子力発電所のウラン燃料では、2〜5%程度の低濃縮ウランを使用しています。

原子炉で燃料として用いる場合、ウラン燃料の溶融を防ぐ為、陶器状に焼き固めることで融点を2700℃程度まで高めています。

プルサーマル

プルサーマルとは、熱中性子によりプルトニウムを燃焼させることを指します。軽水炉では通常二酸化ウランを燃料として用いるが、プルサーマルではプルトニウムとウランの混合酸化物(Mixed Oxide)を使用します。

この燃料をMOX燃料と呼び、日本ではプルサーマル燃料とも呼びます。

高速中性子

高速中性子とは、ウラン235やプルトニウム239などの核分裂性物質が核分裂反応を起こした際に、熱エネルギーや放射線とともに放出されるエネルギー値の高い中性子線のことです。

高速中性子は、核燃料であるウラン235等の原子核と衝突した際、核分裂反応を起こす確率(断面積)が低いため、原子炉において核分裂を連鎖的に起こすなどの用途であれば、水、黒鉛などの減速材を用いて熱中性子(常温約0.025eV)にすることが多くあります。

重水炉

重水炉とは、減速材に重水を用いる原子炉のことです。重水炉の優れている所は重水が中性子の吸収をしにくい事であり、その比は軽水の三百分の一で減速材として優れています。中性子吸収量が少ないため、この炉は燃料として濃縮していない天然ウランが使用できます。

速度調定率

速度調定率とは、調速機が正常に働いているとき、ある出力で発電運転中に出力が変化したときの速度変化の度合いで、次式で表されます。

image.gif

α :速度上昇率 
N1 N2 :負荷変動前後の水車の回転速度[rpm] 
Nn :水車の定格回転速度[rpm] 
P1 P2 :負荷変動前後の水車発電機の定格出力[kW] 
Pn :水車発電機の定格出力[kW]

調速機

調速機とは、機械において回転などの運動の速度を自律的に調整するしくみのことをいいます。蒸気機関に始まるエンジンの類の調速機はガバナー (Governor) ともいいます。

ガバナーはオルゴールにも見られる。電動機の回転数を一定に保つ方式には電子ガバナーと呼ばれるものがあります。時計などの精密機器ではまた別の名称があり、機械式時計のそれは振子あるいはテンプと呼びます。

クロスコンパウンドタービン

クロスコンパウンドタービンとは、高圧・低圧、中圧・低圧の2軸のタービンを組み合わせて使用するタービンのことをいいます。体積が大きくなる低圧蒸気タービンを2つに分け翼長を短くするために、大規模汽力発電所で用いられることがあります。

クロスコンパウンドタービンの利点及び欠点としては以下のような事項があげられます。
【利点】
・低圧側の翼長が短くなるため、小型化が可能で建設費が安くなる。
・復水器を2つの軸で共有できる。
・低圧タービン・発電機を2つの軸で同一設計にできる。

【欠点】
・各軸の単独運転は不可能である。
・補機類が複雑となる。

2006年03月14日

低圧バンキング方式

低圧バンキング方式とは、複数台の変圧器を低圧幹線で並行運転させる電力供給方式のことです。現在の日本では、高い信頼性の必要な自家用電気設備の低圧幹線として用いている場合があります。しかし、配電方式としては、ほとんど用いられていません。

特徴としては、
・低圧幹線の分割を工夫することにより、事故・点検時の停電範囲を小さくできる。
・フリッカ障害や電力損失の軽減が可能である。
・電力需要増加の際、隣接の変圧器の余裕を融通することにより、変圧器総容量の低減が可能である。
・保護協調が適切でない場合、1台の変圧器が短絡事故などで遮断されると、次々と変圧器が過負荷で遮断され広範囲の停電となるカスケーディングが起こる。

などがあげられます。

ネットワークプロテクタ

ネットワークプロテクタとは、自動的に保安・投入操作を行うために、以下の機能を持つ装置のことです。

無電圧投入特性
 ネットワーク母線が無電圧で、ネットワーク変圧器二次側が充電された場合、遮断器を自動投入する。

逆電力遮断特性
 ネットワーク母線からネットワーク変圧器に電力が逆流した場合、遮断器を自動遮断する。回生電力が大きい場合誤動作することがあるので対策が必要である。

差電圧投入特性
 ネットワーク母線とネットワーク変圧器二次側との電圧・位相を比較し、変圧器側電圧が高く位相が適正である場合、遮断器を自動投入する。

レギュラーネットワーク方式

レギュラーネットワーク方式とは、複数の特別高圧または高圧フィーダーに接続された変圧器を、ネットワークプロテクタを通して網目状の低圧幹線で並行運転させる、配電方式のことです。

日本では、低圧受電需要家の割合が高く、非常に需要密度の高い繁華街の一部で用いられています。

レギュラーネットワーク方式の特徴としては、
・非常に信頼性が高い。
・ネットワークプロテクタなどの保安装置が高価である。

などがあげられます。

自家用電気工作物

自家用電気工作物とは、高圧以上の電圧で受電するものもしくは、
・小出力発電設備を除く発電用の電気工作物を設置するものがその発電用の電気工作物の設置の場所と同一の構内に設置するもの。
・爆発性や引火性のものが存在するため電気工作物による事故が発生する恐れの多い場所に設置するもの。
・火薬取締法第2条第1項に規定する火薬類(煙火を除く)を製造する事業場。
・公衆の出入する施設で、受電電力が20kW以上となるもの。

が該当します。

一般用電気工作物

一般用電気工作物とは、他のものから、低圧で受電し、その受電の場所と同一構内(これに順ずる区域内を含む)においてその受電にかかわる電気を使用するための電線路以外の電線路によりのその構内以外の場所にある電気工作物と電気的に接続されていないもので、事業用電気工作物以外のものと定義されています。

具体的には
小出力発電設備
・20kW未満の太陽光発電設備・風力発電設備
・10kW未満の内燃力発電設備・燃料電池発電設備・ダムを伴わない水力発電設備
爆発性や引火性のものが存在しない施設。
公衆の出入りしない施設。

が該当します。

2006年03月13日

空気予熱器

空気予熱器とは、ボイラの構成装置の一つで、節炭器から出た燃焼ガスの熱を回収して空気を予熱し、この空気を炉に送り燃料の燃焼を助けたり、煙突からの排ガスの温度を低くしてボイラの効率を高めるための装置のことです。

静電誘導

静電誘導とは、架空送電線に接近する通信線等の金属体に電圧が誘導される現象のことです。これは架空送電線と通信線間、通信線と大地間にそれぞれ静電誘導があるために生じます。

静電誘導の防止対策としては、
・ケーブルに、シールドケーブルを使用する。
・送電線の地上高を高くし、地表面付近の電界強度を低減する。
・2回線垂直配列送電線では、両回線の相配置を逆相順にして電界を低くする。
・送電線下に遮へい線や遮へい柵を設ける。

以上のような事項があげられます。

電磁誘導

電磁誘導とは、架空送電線と通信線が接近して施設されている場合に、電線相互の電磁的結合により通信線側に電圧が誘導される現象のことをいいます。

特にお互いの平行距離が長い場合は、送電線と通信線間の相互インダクタンスが大きくなるので、通信線に大きな電磁誘導電圧が誘起されることがあります。

電磁誘導の防止対策としては、
・通信線に、シールドケーブルを使用する。
・通信線に中継コイルや絶縁トランスを挿入する。
・通信線に通信用避雷器を設置する。
・電力線のねん架を十分おこない、不平衡をなくす。
・電力線と通信線との距離を大きくする。
・消弧リアクトル接地方式又は高抵抗接地方式を採用し、事故時の地絡電流を抑える。
・高速の保護リレーや遮断器で、事故電流を速やかに除去する。
・架空地線等を施設する。

以上のような事項があげられます。

直撃雷

直撃雷とは電線路や建造物、アンテナ、機器などへ直接雷が落雷することで、電気機器だけでなく家屋の破壊や人命にも危険をおよぼすものです。

架空送電線路については、鉄塔が高く、また山岳地帯を通過するので、雷の脅威に常にさらされています。架空送電線路の落雷には、送電線の導体そのものに落雷する場合と、架空地線や鉄塔に落雷する場合とがあります。

2006年03月10日

復水器

復水器 と はタービン内で仕事を取り出した後の水蒸気(低圧の湿り蒸気)を等圧冷却し、低圧の飽和液に戻す部分のことをいいます。ここでできた飽和液(水)は給水ポンプへ行きます。(ランキンサイクルの状態で4→1)

復水器圧力が低くなるほど熱効率は高くなります。

圧電素子

圧電素子とは、圧電体に加えられた力を電圧に変換する、あるいは電圧を力に変換する、圧電効果を利用した受動素子の一つです。水晶発振子も圧電素子の一種ですが、別扱いにされることが多く、水晶より安価な材質を使ったものを指して圧電素子と呼ぶことが多い。

アクチュエータ、センサとしての利用の他、アナログ電子回路における発振回路やフィルタ回路にも用いられています。

マイクロ水力発電

マイクロ水力発電とは、小規模で建設費・運用費の安い水力発電のことです。近年、開発が進み数mの落差で発電できるシステムも登場、小河川での使用や水道管への組み込みなどで注目を浴びています。

日本国内においても注目されてきていますが、設置場所によっては、水利権や河川法などの問題や各種許認可が必要になる場合もあります。

2006年03月09日

ガス絶縁開閉装置(GIS)

ガス絶縁開閉装置(GIS)とは、断路器や遮断器を、SF6(6フッ化硫黄)ガスが充填された密閉容器内に設置した開閉装置の ことです。金属ケースに収納しているので、縮小化が図れるうえ、充電部 が露出していないので、安全性の高い開閉装置です。

呼吸作用

呼吸作用とは、外気の温度の変化や負荷の変動による発生熱量の変化により、変圧器内部の油や空気が膨張・収縮するため、内部の 気圧と大気圧とに差を生じて、空気が出入りする現象のことをいいます。

これによって、変圧器内部に湿気が侵入し絶縁耐力が低下します。また加熱された油が空気と接触するので、酸化作用により油が劣 化しスラッジを生じます。

コロナ放電

コロナ放電とは、送電線等において、電線表面の電位傾度が大きい箇所で絶縁破壊を起こして、放電する現象のことをいいます。

コロナ放電の影響及び防止対策は以下のようなものがあります。

【影響】
・コロナ放電が発生すると、コロナ損(電力損)を生じ、送電の効率が低下する。
・コロナ放電によって、障害電波を発生する。
・コロナ放電によって、騒音が発生する。
・送電系統に高調波を発生させ、通信線誘導障害や、電力用コンデンサの過負荷などの障害を生じるおそれがある

【防止策】
・電線表面の電位傾度を低下させるため、線径を大きくするか多導体を使用する。
・架線時などに、電線表面や架線金具に傷をつけないようにする。
・通信設備に対して、遮へい線を設置する
・遮へい環の取忖、がいし金具の突起を少なくする。

2006年03月07日

電気関係のリンク集

電気技術者の部屋
電気関係試験(電験・電気工事士)を受験されるあなたを超応援するサイト。試験内容・受験アドバイス・過去問集など質・量ともに非常に濃い内容の情報が満載です。

電気☆入門
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電気工事士試験合格への道
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電気の資格に合格しよう
電気工事士や電気主任技術者(電験)その他エネルギー管理士などの電気系資格の概要や勉強方法、各種情報を提供して合格を目指す方を応援します。

塩害

塩害とは、海に近い臨海地区に施設される架空送配電線路や変電所のがいし装置に、塩分が付着することによって、絶縁劣化が進行し、フラッシュオーバ等の事故が発生することをいいます。

核燃料サイクル

核燃料サイクルとは、使用済の核燃料の中の核分裂生成物や、ウラン235、ウラン238や新しく生成されたプルトニウム239などを処理して、核分裂生成物と燃料成分とを分離することにより、核燃料を繰り返して利用するサイクルのことをいいます。

このサイクルを確立すれば、ウラン資源の有効利用を図ることができます。

高速増殖炉(FBR)

高速増殖炉(FBR)とは、炉心に濃縮ウランやプルトニウムを置いて、その周辺に天然ウランを置き、ウラン238に高速中性子を衝突させて、プルトニウム239に転換させる転換率が1以上になる理想的な原子炉のことです。

ガスタービン発電

ガスタービン発電は、高温高圧ガスをタービン翼に作用させることにより、その膨張過程で回転力を得て発電するシステムになります。

ガスタービン発電の特徴としては、
・起動停止時間が短い。
・負荷追従性が高い
・小型で軽量なので据付面積が小さくすむ。
・構造が簡単でかつ、運転操作が容易である。
・熱効率が低く、部分負荷運転時の効率低下が大きい。
・外気の温度によって、出力や効率が影響を受けやすい

以上のような事項があげられます。

低圧レギュラーネットワーク配電方式

低圧レギュラーネットワーク配電方式とは、同一バンクから2回線以上のフィーダを引き出して、各フィーダからT分岐して、断路器からネットワーク変圧器を経由し低圧側はネットワークプロテクタを介して格子状に接続され、負荷に電力を供給する方式のことです。

この方式は1つのフィーダが故障しても、他のフィーダで電気を供給することが可能なので、需要家においては、ほぼ無停電化が実現できます。

低圧レギュラーネットワーク配電方式の特徴としては、
・電力供給の信頼性が非常に高い。
・建設費が高くなる。
・負荷密度が高い地域に採用される。

以上のような事項があげられます。

低圧バンキング方式

低圧バンキング方式とは、同一の高圧配電線に接続されている2台以上の変圧器の二次側を、低圧配電線で並列に接続し配電する方式のことをいいます。

低圧バンキング方式の特徴としては、
・電圧降下や電力損失の軽減が図れる。
・負荷増加に対して比較的、融通性がある。
・電力供給の信頼度が高い。

以上のような事項があげられます。

本線・予備線方式

本線・予備線方式とは、2回線フィーダからT分岐して引き込む方式で、通常はは本線側の開閉器を「閉」、予備線側の開閉器を「開」にし、本線側から受電するしています。

この方式は、瞬時に開閉器を動作させて予備線側に切換えることが可能なので、短時間の停電で供給を継続することができます。

本線・予備線方式の特徴としては、
・作業の為の停電が容易に行える。
・系統構成が比較的単純である。
・電力供給信頼度が高い。

以上のような事項があげられます。

燃料電池

燃料電池とは、水の電気分解の逆を行うものであり、水素と酸素を化学反応させ、水を作る段階において、電気エネルギーを取り出す方式のことをいいます。

燃料電池の特徴としては、
・発電効率が45%以上と非常に高い。
・環境への影響が少ない。
・ 燃料として天然ガス、LPG、など各種の燃料が使用できる。
・ 部分負荷運転での効率低下が少ない。

以上のような事項があげられます。

地熱発電

地熱発電とは、火山地帯の地下の蒸気を利用することで、タービンを回転させて発電する方式でのことをいいます。

地熱発電の特徴としては、
・クリーンなエネルギーである
・燃料が付帯設備が不要なため、発電原価が安い。
・低温・低圧蒸気の為、タービン効率が低い。
・設置場所が、火山帯のある山間部等に限定される。

以上のような事項があげられます。

NOx(窒素酸化物)

NOx(窒素酸化物)には、燃料が燃焼するに伴って燃料中の窒素(N)が燃焼用空気中の酸素(O)と反応することで生成されるヒューエルNOxと、燃焼用空気中の窒素と酸素が反応して生成されるサーマルNOxとがあります。

NOxは大気中を拡散していく過程で、オゾンや紫外線と化学反応を起こし、オキシダントと呼ばれる物質が生成されることによって、光化学汚染を引き起こす原因となります。

定圧運転

火力発電所の定圧運転とは、ボイラの主蒸気圧力を一定に保って、タービン入口の蒸気加減弁を開閉して蒸気流量を調整して出力を制御する方式のことをいいます。

変圧運転

火力発電所の変圧運転とは、蒸気加減弁の開度を一定に保って、主蒸気圧力を変えることによってタービンに流入する蒸気量を調整して出力を制御する方式のことをいいます。

再熱再生サイクル

再熱再生サイクルとは、再熱サイクルと再生サイクルの両方のの利点を利用したもので、現在の火力発電においては、その大部分が再熱再生サイクルを導入しています。

再生サイクル

再生サイクルとは、タービン膨張段の途中から蒸気の一部抽出し、その熱をボイラ給水の加熱に利用することで、普通であれば復水器で捨てられていた損失熱量の一部を回収することで、熱効率の向上を図るサイクルのことをいいます。

抽出された蒸気には、まだ仕事をするエネルギーが若干残っているので、抽気することでタービン出力が少し低下しますが、再生サイクルにより、本来復水器で放出される潜熱を含めた全熱量が給水加熱器で回収され、給水の温度上昇によりボイラで使用する燃料の節減につながります。

再熱サイクル

再熱サイクルとは、タービンの途中より、湿り状態でない蒸気を取り出して、再熱器で再加熱することで過熱蒸気をつくり、再びタービンに蒸気を戻し、低圧側のタービンで仕事をさせて熱効率の向上を図るサイクルのことをいいます。

タービン入口の過熱蒸気は、タービン内で膨張するに従って飽和蒸気となって、タービン出口では湿り蒸気になります。蒸気の湿り度が増すと機械的損失が増加すると共にタービン翼に腐食が生じますが、再熱サイクルの導入により、熱効率の向上と共にタービン翼の浸食の防止が図れます。

2006年03月06日

資格関係のリンク集

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強制循環ボイラ

強制循環とは、ボイラ水の循環経路の途中に循環用のポンプを置くことにより、強制的に水を循環させるボイラの事をいいます。

強制循環ボイラの特徴としては、
・ボイラの高さを低く出来る
・水の循環が一様の為蒸発器各部の熱負荷が均等になる。
・水管の径を小さく出来るので管の重量を低減することが出来る。
・ボイラ水量が少なく、始動が早い。

以上のような事項があげられます。

水撃作用

水撃作用とは、管の中に水が流れている時に、管の端の弁を急激に閉じるとベルヌーイの定理によって水の運動エネルギーが圧力エネルギーに変わり、管路内の水圧が上昇することをいいます。

水力発電においては、負荷が発電機から遮断された場合に水車へ送る水量を急激に絞ると発生します。

自然循環ボイラ

自然循環ボイラとは、水と蒸気を分離する直径の大きなドラムがあって、水を降水管から蒸発管に入って蒸気となってドラムに戻る水の循環を密度の差によって行うボイラの事をいいます。

ブッフホルツ継電器

ブッフホルツ継電器とは、変圧器が急激に過熱されると絶縁油からガスが発生するので、これを機械的に検出する継電器のことです。地震で誤動作する可能性があるため警報のみ動作としている場合が多くなっています。

CVケーブル

CVケーブル(架橋ポリエチレンケーブル)とは、ポリエチレンを絶縁体として電線に巻いて強化したケーブルの事をいいます。日本では電力用のけーぶるの主流となっています。

CVケーブルの特徴としては、
・電気的な特性が優れている。
・連続最高許容温度が90(℃)と高く、耐熱性が優れている。
・軽量で乾式なので布設が簡単。
・保守が容易

以上のような事項があげられます。

軽水炉

軽水炉とは、減速材に軽水を用い、核燃料として低濃縮ウラン燃料を装荷している原子炉のことです。

軽水が減速材と冷却材を兼ねている原子炉で、アメリカ合衆国で開発され、現在、世界の80%以上のシェアを占めているおり、2004年現在、日本で商用稼動している原子力発電所は全て軽水炉です。

軽水は安価で大量に入手でき、高速中性子の減速能力が大きいが、吸収も大きいため、軽水炉では運転に必要な反応度 (原子力)を確保するために濃縮ウランを使用しなければなりません。

2006年03月05日

加圧水型原子炉(PWR)

加圧水型原子炉とは、核分裂反応によって生じた熱エネルギーで、一次冷却材である加圧水(圧力の高い軽水)を300℃以上に熱し、蒸気発生器 (原子力)によって二次冷却材の軽水を沸騰させ、最終的に高温・高圧の蒸気としてタービン発電機を回し、電力を生ずる原子炉のことです。

発電炉として、原子力発電所の大型プラントや、原子力潜水艦などの小型プラントに用いられます。このように、一次冷却系と二次冷却系を有する原子炉では、放射能を一次冷却系に閉じこめることが出来る為、沸騰水型原子炉のようにタービン建屋を遮蔽する必要はありません。

また、一次冷却材の加圧水は、熱せられても液体の状態であるため再循環が容易であると同時に、外部への放射能漏れを防ぐことができます。

加圧水の炉心出口温度を上げることで、より高い熱効率を得ることが出来るが、炉の耐圧強度の関係で、あまり高温にすることが出来ません。外部からの制御は制御棒によって行われ、一次冷却材喪失時には非常炉心冷却装置(ECCS)を作動させます。

沸騰水型原子炉(BWR)

沸騰水型原子炉(BWR)とは、核分裂反応によって生じた熱エネルギーで軽水を沸騰させ、高温・高圧の蒸気として取り出す原子炉のことで、発電炉として広く用いられています。

炉心で取り出された汽水混合流の蒸気は直接、あるいは汽水分離器を経てタービン発電機に送られ電力を生じます。運転可能な原子炉としては、国内で最も多いものです。

発電に利用された蒸気は放射能を帯びている為、蒸気を回収し再循環させるだけでなく、タービン建屋(たてや)など、これに関わる全ての系を堅牢に遮蔽することで、放射線が外部に漏れることを防いでいます。

外部からの核分裂反応の制御は主に制御棒や、冷却材流量の増減で行われ、緊急停止時には非常炉心冷却装置(ECCS)を動作させます。

直流送電

直流送電とは、、三相交流電力を直流電力に変換し、送電する方法のことです。直流送電による長所及び短所は以下のようになっております。

【長所】
・最大電圧が小さく絶縁が容易である。
・導体利用率がよく、電力あたりの電流が小さいため電圧降下・電力損失が小さい。
・2条の電線で送電できる。(大地を帰路とした場合は1条でも可能であるが電蝕や通信への影響が大きいのでその対策が必要)
・潮流調整が容易である。
・電線路の静電容量によるフェランチ効果が無い。

【短所】
・大容量の直流遮断は難しい。
・交直変換の際の高調波に対する対策が必要である。
・交流送電に比べて高価である。

2006年03月04日

遮へい材

遮へい材とは、原子炉内で発生する放射線を遮へいして、外部に漏れないようにする物質のことです。原子炉内では、核分裂により中性子、ガンマ線、ベータ線等が放出します。

これらの放射線は人体等に悪影響を及ぼすので、原子炉の周りを遮へい材で覆い、放射線の炉外放出を防止します。

遮へい材としては、重コンクリート、ステンレス鋼、鉛等などが利用されています。

反射材

反射材とは、原子炉から中性子が外部に漏れるのを防止して、炉心へ戻す働きがある物質のことです。反射材によって、炉心内の中性子分布が一様となり、核反応が安定します。

反射材のの条件としては以下のようなことがあげられます。
・比熱、熱伝導率、熱伝達率が大きい
・中性子の吸収が少ない
・熱や放射線に対し安定している

反射材としては、軽水,重水,黒鉛などが利用されています。

冷却材

冷却材とは、核分裂で発生した熱を原子炉外に運び出して、原子炉内の温度を適当に保つと共に、さらにその熱を発電に利用する働きがある物質のことです。 

冷却材の条件としては以下のようなことがあげられます。
・比熱、熱伝導率、熱伝達率が大きい
・中性子の吸収が少ない
・熱や放射線に対し安定している

冷却材としては、軽水,重水,炭酸ガス,ヘリウムなどが利用されています。

制御材

制御材とは、核分裂の引き金となる熱中性子を吸収することで、過大な核反応を抑制し、発電に必要なだけの熱が発生するように制御・調整をする物質です。

制御材の条件としては以下のようなことがあげられます。
・中性子の吸収が大きい
・長期間にわたって効果を失わない
・熱や放射線に対し安定している

制御材としては、カドニウム、ホウ素、銀、ハフニウム、サマリウム等が利用されています。

減速材

減速材とは、核分裂で生じた高速中性子を、質量数の小さい原子に衝突させて、熱中性子にする働きを持つもののことです。ウランの核分裂で発生する中性子は高速中性子なので、速度が速い為、核分裂を起こしにく性質があります。

そこで、この減速材で速度を落としてやり速度が遅い熱中性子にします。

減速材の条件としては以下のようなことがあげられます。
・質量数が1に近い物質であること
・中性子の吸収が少ない
・熱や放射線に対し安定している

減速材としては、軽水、重水、黒鉛等が利用されています。

核燃料

核燃料には、ウランは核分裂をおこすウラン235と核分裂をおこさないウラン238があります。天然ウランの99%以上がウラン238で、約0.7%がウラン235になります。

現在、運用されている商用原子炉の燃料としては、低濃縮ウラン(ウラン235を約3%に濃縮したもの)が使用されており、濃縮されたウランを二酸化ウランに転換し、焼き固めてペレットにして、これをジルコニウム合金(ステンレス鋼)の被覆管に入れて燃料棒にしています。

2006年03月03日

アーマロッド

アーマロッドとは、懸垂クランプ内の電線に巻き付けて、電線振動による応力の軽減やアークによる電線損傷の防止のために用いられる各架空送電線路の付属品のことです。

スペーサ

スペーサとは、多導体方式において、強風などによる電線相互の接近・衝突を防止するために用いられる各架空送電線路の付属品のことです。

断路器

断路器とは、電路の開閉を行うものであるが、負荷電流や事故電流は遮断できず、無負荷状態の電路の接続変更や母線の切り換え、点検保守や修理の際に用いられるものです。

断路器は、遮断器を開路した後に、更に電気的に開路することにより、安全を確保する目的で用いられます。

静止形無効電力補償装置

静止形無効電力補償装置とは、サイリスタやIGBT、GTO等のパワーエレクトロニクス(電力用半導体素子)を用いた無効電力調整装置でのことです。

同期調相機と同様に無効電力を連続的に制御することができます。

誘導雷

誘導雷とは、送電線上空の雷雲が他へ放電したとき、放電前に送電線上に拘束されていた電荷が自由電荷になり、波高値の高い電圧進行波を生じる現象の事をいいます。

逆フラッシュオーバ

逆フラッシュオーバとは、鉄塔落雷時に鉄塔には過大電流が流れ、その時塔脚接地抵抗が高いと、鉄塔電位が急激に上昇し、これにより鉄塔側(アース側)から送電線側へ絶縁破壊する現象のことをいいます。

スポットネットワーク方式

スポットネットワーク方式とは、大規模ビルなどの大容量負荷で高信頼度性が要求される施設に導入される方式です。

この方式は20〔kV〕級地中配電線の2または3回線からT分岐して引き込み、それぞれ受電用断路器を経てネットワーク変圧器に接続し、各低圧側はネットワークプロテクタ(プロテクタヒューズ+プロテクタ遮断器)を経て並列に接続して、ネットワーク母線を構成するものです。

スポットネットワーク方式の特徴としては、
・電力供給信頼性が非常に高い
・特高側の受電用遮断器が省略されて断路器のみなので、受電設備が簡素化できる
・ネットワークプロテクタの自動制御機構によって、事故等の対応が自動化できる

以上のような事項があげられます

比速度

比速度とは、その水車と相似な水車を仮想して、これを単位落差(1m)の基で、相似な運転状態で運転させて、単位出力(1kW)を発生させるときの1分間の回転数のことです。

比速度を高く選定すると、発電機や水車が小形になって、建物のコストも低減でき経済的となりますが、流水とランナの相対速度が増大して、効率の低下やキャビテーションの発生、振動や騒音の発生等の問題が生じます。

【比速度の計算式】


Ns:比速度 
P:ペルトン水車の場合はノズル1個当たりの出力(kw)
   反動水車ではランナー1個当たりの出力(kw)
:定格回転数(rpm)
H:有効落差(m)

斜流水車

斜流水車とは、中落差(主に40m〜180m)に適用される水車で、流水がランナを斜めに通過する構造となっている水車です。ランナベーンが可動構造なので流量変化に対応し、ランナベーンの角度を変えて、高効率な運転が可能です。

そのため、部分負荷運転時での効率の低下が少なく,変落差・変負荷の発電用に向いているという特徴をもちます。

フランシス水車

フランシス水車とは、中落差〜高落差(主に50m〜200m)に適用される水車で、適用できる落差範囲が広く、小容量から大容量まで対応でき最も一般的に採用されている水車です。

ランナベーンが固定であり、渦巻きケーシングとランナとの間のガイドベーンの開度で流入水量を調整するので、最高効率は高いが部分負荷運転時の効率が他の水車よりも悪いのが特徴です。

第3種電気主任技術者の概要

第3種電気主任技術者(通称電験3種)試験に合格すると第3種電気主任技術者の免状がもらえます。
免状を取得すると電気主任技術者の選任を受ける事ができ電気設備の保安監督という仕事ができます。

電気事業法で事業用電気工作物を設置する事業者は、保安監督をさせる為、電気主任技術者の選任を義務づけられていますので電気主任技術者の免状を持っている人材が必要になってくるわけです。

電圧や設備の内容により、第1種から第3種までで監督できる範囲が決まっており第3種の範囲は、電圧50000V未満の電気設備(5000kW以上の発電所は除く)となっています。

あと、電験3種の免状取得者は電気工事士法に基づいて次のような資格を得ることができるんです。
 @免状取得後5年以上の保安監督の実務を経験すれば、都道府県知事の認定を受け第1種電気工事士の資格を もらえます。

 A免状取得後3年以上の保安監督の実務を経験すれば、経済産業大臣の認定を受け、認定電気工事
  従事者認定証の交付を受けることができます。

第3種電気主任技術者の試験内容

電験3種の試験科目とそれの範囲及び解答数は以下の通りです。

科目 範囲 解答数
理論 ・電気理論
・電子理論
・電気計測及び電子計測
A問題14題
 B問題3題
電力 ・発電所及び変電所の設計及び運転
・送電線路及び配電線路(屋内配線を含む。)
 の設計及び運用並びに電気材料
A問題14題
B問題3題
機械 ・電気機器
・パワーエレクトロニクス
・電動機応用
・照明
・電熱
・電気化学
・電気加工
・自動制御
・メカトロニクス並びに電力システムに関する情報伝送及び処理
A問題14題
 B問題3題
法規 ・電気法規(保安に関するものに限る。)及び電気施設管理 A問題10題
B問題3題

                                                 ※選択問題を含む。

平成18年度の試験の日程

平成18年度の試験の日程及び申し込み受付については以下のようになっております。

受験申込受付期間
郵便振替申込用紙による申込み……… 平成18 年5 月15 日(月)〜 6 月5 日(月)

インターネットによる申込み……… 平成18年5月15日(月)〜6月12日(月)

試験実施日………………………………… 平成18年8月20日(日)

試験手数料………………………………… 4,650円

受験資格
 資格制限無しですので誰でも受験できます。

受験申込書配布時期については
 平成18年3月上旬から
配布場所は
 (財)電気技術者試験センター本部及びその他の支部

【問い合わせ先及びインターネット受験申し込み先】
(財)電気技術者試験センター
 〒100−8401
   東京都千代田区有楽町1−7−1(有楽町電気ビル北館3階)
    TEL:03−3213−5994

第3種電気主任技術者試験の合格基準

第3種電気主任技術者試験の合格基準については下記のようになっています。

平成17年度の合格基準

理論科目 49.55%以上
電力科目 55.0%以上
機械科目 47.23%以上
法規科目 55.0%以上

平成16年度の合格基準

理論科目 60.0%以上
電力科目 60.0%以上
機械科目 52.6%以上
法規科目 57.58%以上

電験3種の合格率

過去10年の電験3種の合格率は下記の表のようになっています。

年  度 受験者 合格者 合格率
平成8年度 51,895 8,646 16.7%
平成9年度 59,025 7,982 13.5%
平成10年度 54,386 5,804 10.7%
平成11年度 52,358 6,238 11.9%
平成12年度 55,767 6,703 12.0%
平成13年度 53,446 6,490 12.1%
平成14年度 53,804 4,364 8.1%
平成15年度 51,480 5,336 10.4%
平成16年度 44,661 3,851 8.6%
平成17年度 42,390 4,831 11.4%

2006年03月02日

ペルトン水車

ペルトン水車とは、高落差(主に200m以上)に適用され、ノズルより噴出される水の速度エネルギーにより、水車を回転させるものであります。

ノズルから噴出する水の量をニードル弁で加減することにより、出力調整を行います。ペルトン水車で負荷が急減した場合、急にニードル弁を閉じると水撃作用が発生してしまうので、デフレクタを設置し、水圧の上昇を防いでいます。

暗きょ式

暗きょ式とは、洞道や共同溝をあらかじめ整備しておいて、この中にケーブル等を布設する方式のことです。

ケーブル条数が多い場合や、ケーブルの増設等が多い場所に採用される方式です。

管路式

管路式とは、鋼管、硬質ビニル管、可とう電線管などを地中に埋設し、所定の長さごとにマンホールを設けて、管路中にケーブルを挿入する方式のことです。
 
交通事情などから再度掘削工事による増設が困難な場所やケーブル条数の多い場合に適した方式です。

過渡安定度

過渡安定度とは、電力系統がある条件下において安定に送電しているときに、短絡事故、地絡事故などの急激な擾乱が生じた場合においても、発電機が脱落や系統分離を起こすことなく、再び安定な運用状態を回復する度合いのことをいいます。

定態安定度

定態安定度とは、極めて徐々に生じる負荷の変動があっても継続して送電できる能力の事をいいます。定態安定度は、系統運用上重要な要素となっています。

微風振動

微風振動とは、ゆるやかで一様な風が、電線と直角に近い角度で当たると、電線の背後にカルマン渦と呼ばれる渦が発生し、電線の鉛直方向に交番力が働き、電線の固有振動と一致すると共鳴振動を起こす現象のことです。

微風振動が長年月継続することで、電線支持点付近では、繰り返し応力により電線の素線切れや断線を生じやすい状態になってしまいます。

微風振動の防止策としては、
・アーマロッドを設けてクランプ付近の電線を強化し、防振と共に電線の素線切れや断線を防止する
・ストックブリッジダンパ、トーショナルダンパ等を設置する

以上のような事項があげられます。

ギャロッピング

ギャロッピングとは、電線に揚力が生じて電線が上下に振動する現象のことをいいます。冬季には、送電線に扁平状の氷雪が付着する場合があり、この扁平状の氷雪に横風が当たると、揚力が発生します。

この揚力により、電線が上下に振動して送電線の相間短絡事故が発生する場合があります。

ギャロッピングの防止策としては、
・径間長を制限する
・電線の張力を適正にする
・スペーサの挿入や相間距離を増大させて、線線間接触事故を防止する。
・氷雪が付着しにくい電線を使用する。
・融氷雪電流(大電流)を流して、ジュール熱により、ギャロッピングの原因になる氷雪を融かす。
・着氷雪が少ないルート選定をする。

以上のような事項があげられます。

スリートジャンプ

スリートジャンプとは、電線に付着した氷雪が、気温や風等の気象条件の変化により、一斉に脱落して、電線がはね上がる現象のことをいいます。スリートジャンプが生じると、送電線の相間短絡事故や支持物の破損事故が生じることがあります。

スリートジャンプの防止策としては、
・垂直径間距離や電線のオフセットを大きくとって、電線同士の接触を防ぐ。
・相間スペーサを設置し、電線の接触を防ぐ。
なるべく氷雪の少ないルートを選定する。
径間が長いとスリートジャンプが発生しやすいことから、径間長を適正にする。

以上のような事項があげられます。

ガス遮断器

ガス遮断器は、不活性ガス(SF6ガス)を消弧媒質として使用した遮断器のことで、接点間に発生したアークに、主接触子に連動するパッファシリンダ内で圧縮された高圧SF6ガス(6フッ化硫黄ガス)をノズル部を通して吹き付けて、消弧させています。

SF6ガスは、安定性の高い化合物であり、不燃、無色、無臭、無毒の気体です。比重は空気の約5倍であり、絶縁耐力は電極形状によって大きく変化しますが、平等電界中では空気の2〜3倍あり、約3気圧で絶縁油以上となる性質があります。

また、消弧性能は、空気の約100倍といわれており、消弧媒質として非常に優れています。

ガス遮断器の特徴としては、
・構造及び動作原理が簡単
・遮断性能が非常に優れている
・開閉サージが発生しにくい
・騒音が少ない
・信頼性が高い
・保守点検が容易

以上のような事項があげられます。

磁気遮断器

磁気遮断器とは、電磁力を利用して,アークを消弧させる遮断器で、遮断時に接触子間に発生したアークに、自己電流によって生じる磁束を作用させることにより、アークをアークシュートの狭い溝に導いて引き延ばし、冷却して消弧させています。

磁気遮断器の特徴としては、
・自力遮断方式の為、遮断性能が安定している。
・電流さい断現象がなく、過電圧が発生しにくい。

以上のような事項があげられます。

空気遮断器

空気遮断器は,圧縮空気を消弧媒質として使用した遮断器のことで、遮断時に接点間に発生したアークに圧縮空気を吹き付けて、アークを吹き飛ばし、消弧させます。

空気遮断器の特徴としては、
・遮断時に破裂音が生じる
・保守点検が容易
・価格が安価である

以上のような事項があげられます。

油遮断器

油遮断器(OCB)とは、接点の開閉を油の中で行うもので、絶縁油及び熱分解発生ガス(水素ガス)を消弧媒質として使用する遮断器のことです。
油遮断器の原理は、遮断時に接触子間に発生するアークにより、絶縁油が熱分解し、水素ガスが発生します。この水素ガスの絶縁耐力や冷却能力及び絶縁油の絶縁耐力や冷却能力によりアークを遮断させるといった原理になっています。

油遮断器の特徴としては、
・保守点検に手間がかかる
・騒音が小さい
・絶縁油を使用するため不燃化の面で不利

以上のような事項があげられます。

同期調相機

同期電動機は、無負荷運転で界磁電流を連続的に変化させると、電機子電流が遅相電流から進相電流まで連続して変化します。この特性を利用して調層設備として使用するものを同期調相機といいます。

同期調相機の特徴としては、
・構造が複雑で保守が大変
・価格が高い
・応答性が良い
・連続的な無効電力の調整ができる。

以上のような事項があげられます。

分路リアクトル

分路リアクトルとは、電力用コンデンサの逆の機能を持つ調相装置のことで、進相無効電力を消費する装置です。

近年の電力系統は、長距離送電やケーブル採用などにより対地容量が増加し、深夜などの軽負荷の時に、フェランチ効果によって系統電圧が上昇する傾向があります。このフェランチ効果を防止するのを目的に、深夜などの軽負荷時に分路リアクトルを系統に挿入し、電圧上昇を抑制しています。

分路リアクトルの特徴としては、
・構造が簡単で保守が容易
・価格が安価
・構造上、鉄心からの騒音が大きい
・段階的な無効電力の調整しかできない

以上のような事項があげられます。

電力用コンデンサ

電力用コンデンサとは、遅れ無効電力を消費する調相装置のことです。昼間の重負荷時には、無効電力が増加し、系統電圧が低下する傾向があので電力用コンデンサを投入して系統の電圧降下を補償することにより、電圧を規定値内に調整されています。

電力用コンデンサの特徴としては、
・構造が簡単で保守が容易
・価格が安価である
・段階的な無効電力の調整しかできない。

以上のような事項があげられます。

電界効果トランジスタ(FET)

電界効果トランジスタ(FET)とは、ゲート電極に電圧をかけ、チャネルの電界により電子または正孔の流れに関門(ゲート)を設ける原理で、ソース・ドレイン端子間の電流を制御するトランジスタです。

一種類のキャリアしか用いないことから、ユニポーラトランジスタとも呼ばれています。

可変速揚水発電

可変速揚水発電とは、ポンプ水車を可変速発電電動機で駆動し、揚水時の消費電力を可変とするものです。

これは揚水機は、回転数・揚程(落差)・ポンプ水車の3要素で揚水に必要な電力が決まりますが、従来の揚水機は同期機のために回転数が一定、ゆえに揚水電力は一定で調整が不可能でした。

しかし近年の原子力発電・大規模石炭汽力発電などの割合の増加、昼間と夜間の消費電力の差の増大などで夜間の調整能力の余裕が少なくなってきており、その為に揚水機を起動した際の急激な系統負荷の変動が問題となってきました。そこで可変速揚水機が夜間の電力出力調整用の設備として注目されているわけです。

その他に可変速揚水機の利点としては、ポンプ水車の効率が最高となる回転数が発電運転時と揚水運転時で異なるので、運転時の損失を少なくすることができます。

一般的な同期機は直流励磁の回転子で固定回転数・固定周波数ですが、可変速機はサイクロコンバータにより低い周波数の交流を得て回転子を励磁し、可変回転数・固定周波数を実現しています。

揚水発電

揚水発電とは、夜間などの電力消費の少ない時間帯に、他の原子力発電所や大規模火力発電所から余剰電力の供給を受け、下部貯水池(下池)から上部貯水池(上池)へ水をくみ上げておき、ピーク時に発電する水力発電のことです。

揚水発電の特徴は
・発電開始や最大出力の運転までの時間が短く、出力調整が容易である。

・100の揚水電力で、70程度の発電が出来る。(30%程度の損失がある)

・現在の技術では、効率、電力量、設備寿命の点で揚水発電以外に電力貯蔵の方法が無いため、電力の安定供給には不可欠な設備である。
などがあげられます。

参考
揚水発電の効率の求め方
ηT= ηTGηTPHg/Hp

ηT : 総合効率
ηTG : 発電運転時総合効率
ηTP : 揚水運転時総合効率
Hg : 有効落差
Hp : 全揚程

水力発電

水力発電とは、水が落ちる時のエネルギーで発電を行う方式のことです。現在最も一般的なのは発電用水車を回転させることで発電を行います

太陽光・風力に比べて出力あたりのコストが非常に安く、また出力の安定性や負荷追従性では、数ある再生可能エネルギーの中で王者とも言われています。

水力発電の分類

落差のとり方による分類
・水路式
圧力水路により落差をつくるものであり、流れ込み式で、落差が一定である。

・ダム式
ダムの落差を利用して発電するもので、落差変動が大きくなる。

・ダム水路式
ダムと圧力水路により落差をつくるものであり、ダムの水量が少ないときでもある程度の落差が確保できる。

水の利用方法による分類
・流れ込み式
河川の流量をそのまま利用するもので、出力調整は難しいが、建設費用が安い。

・調整池式
日間・週間の負荷変動に対応するため、軽負荷に貯水し、重負荷時に発電するものである。

・貯水池式
豊水期に貯水し、渇水期でも安定した発電ができるだけの水量を確保するもので、調整池式が日間・週間の負荷変動であるのに対し、季節間の調整を行う。

・逆調整池式
調整池式・貯水池式の下流流量変動を防止するための逆調整池の落差を利用し、一定の出力で運転するものである。

風力発電

風力発電とは、風の力(風力)によって発電機を回して発電する方式です。風力エネルギーは、再生可能エネルギーのひとつで、地球環境の保全、エネルギーセキュリティの確保、経済成長の維持を同時に実現可能なエネルギー源として注目されています。

以下に長所と短所を記載します。

長所
・二酸化炭素などの温室効果ガス排出量の低減効果がある。
・再生可能エネルギーを用いた発電方法の中では比較的発電コストが低く、事業化が比較的容易である。
・太陽光発電と異なり、夜間でも発電が可能である。そのため、夜間のエネルギー需要が多い地域に向いている。
・エネルギー自給率の向上が見込める。
・離島など、燃料源の確保や送電コストの高い地域にて独立電源として活用できる。
・小型のものは需要地に隣接して設置可能であり、送電コストの低減に役立つ場合がある。
・個々の設備が比較的小規模で、規模によっては個人でも運用可能である。
・冷却水を必要としない。
・小規模分散型電源であるため、災害など有事の際の影響を最小限に抑えられる。
・工期が短く、需要総量の変動に対応しやすい。また投資してから運転開始までの利子も少なく済む。
・物価変動要因(インフレなど)の事業リスクが少ない。
・修理や点検が比較的容易であり、必要な時間も短くできる。

短所
・風速の変動に伴って、出力の電圧や力率が変動する。
・夜間も発電するため、他電源の出力や需要の状況によっては夜間の余剰電力を増大させる。
・設置には比較的大きな面積が必要とされる。
・風力原動機を設置する場所の風況が事業の採算性に大きく影響するため、事前に調査が必要である。
・ブレードに鳥が巻き込まれて死傷する場合があり、設置時に環境アセスメントなどの配慮が必要である。

真空遮断器(Vacuum Circuit Breaker, VCB)

真空遮断器(Vacuum Circuit Breaker, VCB)とは、配電盤等で使用されている遮断器で、高真空の容器に電極を収めた構造をしています。高真空の優れた絶縁耐力と、消アーク能力を利用して電流の遮断を行います。

電路を開放した際、電極間には電極より蒸発した粒子と電子によって構成されるアークが発生しますが、アークを構成する物質は高真空内においては拡散してしまうため、アークは形をとどめていることができず、消滅します。

その後、電路間は高真空の優れた絶縁特性により、良好な絶縁体となるわけです。

非接地方式

非接地方式とは、中性点を接地しない方式のことで
1.異常電圧の発生の可能性がある。

2.地絡事故時、健全相の対地電圧が√3倍(相間電圧)まで上昇することがあるので、絶縁の強化が必要である。

3.事故時の通信線路への誘導障害が小さい。

4.事故時もそのまま送電が可能である。

5.地絡電流が小さいので、高感度の保護継電器が必要である。

6.Δ結線の変圧器を使用した、短距離の高圧配電線路で用いられる。

等の特徴があげられます。

消弧リアクトル接地方式

消弧リアクトル接地方式とは、一線地絡電流を0とするため、電線路の対地静電容量と共振するようなリアクタンスの鉄心入りの消弧リアクトルを通じて、中性点を接地する方式です。

特徴としては、
1.異常電圧の発生の可能性がある。

2.雷サージなどの一時的な地絡事故の場合、早期に自己消弧し、無停電継続運転が可能となる場合が多い。

3.地絡事故時の電線路の電線や碍子などの支持物の損傷を少なくできる。

4.事故時の通信線路への誘導障害が小さい。

5.運用が複雑となる。

6.設備費が高い。

7.雷による被害の多い地域の、Y結線の変圧器を使用した、特別高圧送電線路で用いられる。

等があげられます。

抵抗接地方式

抵抗接地方式とは、抵抗を通じて中性点を接地する方式のことで、抵抗値により直接接地と非接地との間の性質を持ちます。
特徴としては、
1.地絡事故時、抵抗値に応じた健全相の対地電圧上昇が起こる。

2.抵抗値を大きくすれば、事故時の通信線路への誘導障害を小さくできる。

3.Y結線の変圧器を使用した、66kV以上154kV以下の特別高圧送電線路で用いられる。

等があげられ、抵抗値は保護継電器の確実な動作と、他の送電系統への影響との兼ね合いで定めます。

直接接地方式

直接接地方式とは、中性点を直接接地する方式のことで、以下のような特徴があります。

1.異常電圧の発生の可能性が小さい。

2.地絡事故時、健全相の対地電圧の上昇がほとんどなく、絶縁の低減が可能である。

3.事故時の通信線路への誘導障害が大きいので対策が必要である。

4.地絡電流が大きいので、保護継電器の動作が確実である。

5.他の送電系統への影響を小さくするため、高速遮断や高速再閉路が要求される。

6.Y結線の変圧器を使用した、187kV以上の超高圧送電線路で用いられる。

中性点接地方式

中性点接地方式(ちゅうせいてんせっちほうしき)とは、電線路や電力機器の保安や絶縁の軽減などのために行われる、変圧器の中性点の接地の方式の事です。

中性点接地方式の目的としては、

1.雷撃によるアーク地絡などによる、電線路の異常電圧の発生を防止する。

2.地絡事故時の健全相の電圧上昇を抑制し、電線路・電力機器の絶縁を軽減する。

3.地絡事故時に中性点を通じて電流を流し、保護継電器が確実に動作する電流・電圧を確保し、事故区間を早期に開放する。

などがあげられます。

変圧器の絶縁油

変圧器に使用する絶縁油は、変圧器内で電圧のかかっているコイルや絶縁物を効率的に冷却ために使用されます。変圧器に使用する絶縁油に必要な性状は以下のような事項があげられます。

(1)絶縁耐力が大きいこと。
(2)引火点が高いこと。
(3)粘度が低いこと。
(4)比熱が大きいこと。
(5)化学的に安定であること。

キャビテーション

キャビテーションとは、高速で流れる液体(水など)の中の圧力の低い部分が気化して、非常に短い時間に蒸気のポケットが生まれ、また非常に短時間でつぶれて消滅する現象のことです。

キャビテーションを防止するには以下のような方法があります。
(1)吸入側タンクの最低液面を上げる。
(2)吸入側配管を太くする。
(3)吸入側配管の長さを短くする。
(4)ポンプの回転数を遅くする。
(5)吸入側にエアーチャンバー(空気室)を取り付ける。

コンバインドサイクル発電

コンバインドサイクル発電とは、液化天然ガス(LNG)を燃料として、「ガスタ−ビン」と「蒸気タ−ビン」を組み合わせて発電する方式のことです。これまでのガスタ−ビン発電では、高熱の排ガスをそのまま捨てていましが、このコンバインドサイクル発電は、ガスタービンで発電し、このときの排ガスの熱で蒸気を作って蒸気タ−ビンを回して電気をつくるというものです。

特徴としては、
1.始動時間が短い。
2.熱効率が高い。
3.冷却水量・温排水量が少ない。

などがあげられます。

太陽光発電

太陽光発電とは、太陽の光エネルギーを吸収して電気に変える太陽電池を使った発電システムのことです。

太陽光発電の特徴としては、以下のような事項があげられます。
1.エネルギー源が太陽なため、無尽蔵で無償です。
2.NOx、CO2など公害物質を排出しないクリーンなエネルギーです。
3.可動部分のない静止形発電のため、保守が簡単です
4.発生電力の変動が大きい。
5.出力は周囲の温度に影響を受ける。

2006年03月01日

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