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第一種電気工事士・科目別学習

発電施設、送電施設及び変電施設の基礎的な構造及び特性

読了目安: 4分

この科目で問われること

第8科目は、発電施設・送電施設・変電施設の種類、役割その他の基礎的な事項を扱う。「電気応用」と並んで、第二種電気工事士の学科7科目には存在しない、第一種で新たに加わる科目だ。

第二種の学習範囲は「電力会社から届いた電気を、住宅の中でどう配線するか」という受け取る側の視点で完結する。これに対して第一種のこの科目は、電気が発電所で作られ、送電線を通り、変電所で電圧を変えながら需要家まで届く——という電気が届くまでの上流の仕組みを扱う点が大きな違いになる。

自家用電気工作物を扱う立場になると、電力会社からどのように電気が供給されているかという全体像を理解していることが前提になる場面が出てくる。この科目は、そのための基礎知識にあたる。第二種の知識だけでは足を踏み入れたことのない領域なので、ゼロから積み上げるつもりで臨むとよい。

この科目のトピック別解説は、電気が発電所を出てから家庭に届くまでの全体像(電気の来た道)を起点に、水力・火力・原子力・再生可能エネルギーという発電の方式、送電電圧と損失の関係、架空送電線の構造、送電線特有の現象、変電所と配電の仕組みまで、全8トピックで構成している。

トピック一覧(11個)

1トピック数分で読めるミニレッスン+理解度チェック。順番に進めよう。

  1. 1 発電所から家まで — 電気が通ってきた道 発電所で作られた電気が、送電・変電・配電の各段階を経て家庭の100V/200Vになるまで、電圧がどう変化していくかの全体地図。 電柱や鉄塔に取り付けられた設備を見て、それが発電所からの旅のどの区間の姿かを位置づけられるようになる。 未着手
  2. 2 水力発電 — 落差と水車の使い分け、そして揚水という蓄電池 水の落差の大小で水車をどう使い分けるか、出力式P=9.8QHηの意味、そして余った電気を山の上に貯める揚水発電の仕組み。 山の上のダム湖が、晴れた昼に太陽光の電気が余ったときの『貯金箱』に見えてくる。 未着手
  3. 3 火力発電 — 汽力発電の基本サイクルと、なぜ同じ燃料で2回発電できるのか ランキンサイクルを基本にした汽力発電の仕組みと、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせたコンバインドサイクルが高効率になる理由。あわせて、火力発電所の排ガスから大気汚染物質を取り除く3つの装置(排煙脱硫・排煙脱硝・電気集じん器)も扱う。 『効率が高い』という火力発電のニュースの数字が、燃料の話ではなく仕組みの話だと見分けられるようになる。 未着手
  4. 4 原子力と再生可能エネルギー — BWR・PWRの構造の違いと、系統をだます装置 沸騰水型(BWR)と加圧水型(PWR)の蒸気の作り方の違い、そして太陽光・風力・燃料電池・バイオマスの基本原理と系統連系保護の考え方。 原子力発電所の内部が2系統に分かれている理由も、太陽光発電が常に系統の生死を確かめている理由も、両方言い当てられるようになる。 未着手
  5. 5 送電電圧 — なぜ電圧を上げて送るのか 送電損失と電圧の関係を式から追い、発電所がわざわざ電圧を極限まで上げてから送電する理由を突き止める。 発電所がわざわざ電圧を極限まで上げてから送る理由を、式を使って自分の言葉で組み立てられるようになる。 未着手
  6. 6 架空送電線 — 鉄塔の上から下までの構造と、電線の振動対策 架空地線・がいし・たるみ・電線の振動という、鉄塔から下がる送電線を構成する部材とその役割を、位置関係に沿って見ていく。 鉄塔からぶら下がる部品それぞれが、電気を運ぶ側なのか、電気から守る側なのかを見分けられるようになる。 未着手
  7. 7 送電線に起きること — コロナ放電・フェランチ効果・地中送電 送電線の表面や軽負荷時に起きる特有の現象と、都市部で採用される地中送電の長所・短所を見ていく。 送電線から聞こえる音や、深夜の電圧のニュースの裏で何が起きているかを言い当てられるようになる。 未着手
  8. 8 送電用変圧器の中性点接地方式 — 地絡電流を絞るか、流すか 非接地・直接接地・抵抗接地・消弧リアクトル接地の4方式は、暗記表ではなく「地絡電流を小さくするか大きくするか」という1本の軸の上に並んでいる。 4つの接地方式を、バラバラの暗記項目ではなく『地絡電流の大小で何を得て何を失うか』という1つの天秤の上の選択として見分けられるようになる。 未着手
  9. 9 変電所と配電 — 電柱の上のバケツと、家に来る3本の線 変電所の4つの役割、変圧器の結線と調相設備、そして柱上変圧器から単相3線式で家庭に電気が届く仕組みを見ていく。 電柱の上の灰色のバケツの中身と、家に来る3本の線の役割が、同時に見えてくる。 未着手
  10. 10 地熱発電 — 地面の下に、燃料のいらないボイラがある 地下の蒸気でタービンを回す地熱発電。フラッシュ方式とバイナリー方式の違い、天候に左右されない安定電源という強み、そして火山国日本でなかなか増えない理由まで。 温泉地の湯けむりが、地下に眠る「燃料のいらないボイラ」の気配に見えてくる。 未着手
  11. 11 電力ケーブルの損失 — 電流が流れていないはずの場所が、なぜ熱くなるのか 電力ケーブルの損失は抵抗損・誘電体損・シース損の3つ。導体を流れる電流の磁束が金属シースに電圧を誘導して熱を生むシース損の仕組みと、それを打ち消すクロスボンド接地まで。 地中ケーブルの断面図が、「電流の通り道」だけでなく「3種類の熱が生まれる場所の地図」として読めるようになる。 未着手

参考文献・出典

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