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第三種電気主任技術者(電験三種)・科目別学習

電力

読了目安: 3分

この科目で問われること

「電力」は、発電所・蓄電所・変電所の設計及び運転、送電線路・配電線路の設計及び運用、そして電気材料を 扱う科目だ。

水力・火力・原子力といった発電方式の仕組みから、変電所での変圧器の結線、送電線のたるみや支線といった 架空送電の力学、%インピーダンス法による短絡容量の計算、事故のときにどのブレーカーから遮断すべきかを 決める保護継電器と遮断器の協調、そして電力ケーブルや電気材料の性質まで範囲に入る。

電材サーチが扱う商材でいえば、受変電設備・キュービクル・変圧器・保護継電器・電力ケーブルといった 「電力」科目そのものの知識が、日々の見積もり・選定業務と直結する。第一種電気工事士の「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」科目で学んだ内容が、そのまま土台として使える科目でもある。

トピック一覧(16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 水力発電の仕組みと出力計算 水力発電の出力は P=9.8QHη という単純な掛け算で決まる。落差・流量・効率という3つの数字さえ押さえれば、案内板の数値からその場で出力を暗算できる。 ダムや水力発電所の案内板にある「有効落差」「最大使用水量」の数字を見ただけで、その発電所がどれくらいの電力を作れるかを暗算できるようになる 未着手
  2. 2 火力発電の仕組みと熱効率 火力発電の熱効率はη=3600P/(BH)×100[%]で計算できる。ランキンサイクルの各機器がなぜそこにあるのかを理解すれば、再熱・再生・コンバインドサイクルといった効率向上策の意味も芋づる式に見えてくる。 火力発電所のパンフレットにある「熱効率〇%」という数字を見て、その裏にあるランキンサイクルの構造と、効率を上げるためにどんな工夫が仕込まれているかを言い当てられるようになる 未着手
  3. 3 原子力発電の仕組みと特徴 原子力発電は核分裂の熱で蒸気を作りタービンを回すという点で火力発電と発電の基本構造は共通する。減速材と制御棒の役割の違い、BWRとPWRの系統構成の違いを押さえれば、系統図を見ただけで仕組みを読み解けるようになる。 原子力発電所の系統図を見て、BWRとPWRのどちらの方式か、そしてなぜその構成になっているのかをその場で読み解けるようになる 未着手
  4. 4 新エネルギー発電の位置づけ 太陽光・風力などの新エネルギー発電は、発生する電気の性質も出力の振る舞いも従来の回転機発電と異なる。パワーコンディショナと系統連系の保護がなぜ必要かが分かる。 太陽光発電所や自家消費用パワーコンディショナを見たとき、なぜインバータが必須で、なぜ系統事故時に発電を止める保護機能が付いているのかを、発電の仕組みから説明できるようになる 未着手
  5. 5 変電所の役割と変圧器の結線 変電所は電圧を変換するだけの箱ではない。変圧器のY結線・Δ結線の組み合わせが、中性点接地の可否や第3高調波の挙動まで左右する。 キュービクルや変電所の単線結線図を見て、Y結線・Δ結線がどこに使われ、それぞれ何のために選ばれているかを読み取れるようになる 未着手
  6. 6 送電線路の電気的特性(R・L・C) 送電線路は抵抗・インダクタンス・静電容量という3つの電気的性質を持つ。この3つが、電圧降下やフェランチ効果というケーブル選定・系統運用の実務に直結する現象を生む。 電力ケーブルのカタログに載っている抵抗値・インダクタンス・静電容量の数字が、電圧降下計算やフェランチ効果とどうつながっているかを理解して読めるようになる 未着手
  7. 7 送電線のたるみと弛度計算 電線はピンと真っ直ぐには張らない。あえてたるませて張ることで、温度変化や強風による伸縮の余裕を持たせている。そのたるみ(弛度)を求める公式と、小さくしすぎても大きくしすぎてもいけない理由を理解する。 電柱や鉄塔の間でたわんで見える電線を見たとき、それが施工の甘さではなく計算された設計であることが分かるようになる 未着手
  8. 8 中性点接地方式 変圧器の中性点を大地とどう結ぶかで、地絡事故のときに流れる電流も、健全な相にかかる電圧も、まったく違う挙動になる。非接地・直接接地・抵抗接地・消弧リアクトル接地、4つの方式の使い分けを理解する。 受変電設備の系統図にある「中性点接地」の表記を見たとき、その系統が地絡事故のときにどう振る舞うかを言い当てられるようになる 未着手
  9. 9 短絡容量と%インピーダンス法 系統のどこかで短絡事故が起きたとき、そこにどれだけの電流が流れうるかを求める計算が「短絡容量計算」。単位も電圧階級もバラバラな機器のインピーダンスを1つの尺度で比較できるようにする「%インピーダンス法」の使い方を理解する。 受変電設備の単線結線図を見たとき、その先に接続する遮断器に、どれだけの遮断容量が必要になるかを見積もる最初の一歩が分かるようになる 未着手
  10. 10 保護継電器と遮断器の協調 事故が起きた区間だけを、いちばん近い遮断器で止める「選択遮断」。継電器という頭脳と遮断器という筋肉が、動作時間の階段(協調)で役割を分け合っている。 キュービクルや制御盤の保護協調図(整定値の一覧)を見たとき、なぜその動作時間・遮断容量が選ばれているのかを、選択遮断の考え方から読み解けるようになる 未着手
  11. 11 配電方式(単相2線式〜三相4線式) 電線が2本か3本か4本か、中性線があるかないか——配電方式の違いは、コストと用途のトレードオフから生まれている。単相3線式が電線材料を節約できる理由は、自分で計算して確かめられる。 受変電設備や配電盤の配線を見て、単相か三相か・中性線があるかないかを見分け、その方式が選ばれた理由(コスト・用途)を説明できるようになる 未着手
  12. 12 配電系統の電圧降下・力率改善 配電線の電圧降下は、抵抗には有効分(cosθ)、リアクタンスには無効分(sinθ)が対応する式で決まる。力率を改善して無効電力を減らせば、有効電力を変えずに電流を減らし、電圧降下も損失も同時に抑えられる。 受変電設備の力率改善コンデンサや電線サイズの選定資料を見たとき、なぜその容量・太さが選ばれているのかを、電圧降下・力率の式から逆算して説明できるようになる 未着手
  13. 13 電力ケーブルの種類と特性 CVケーブルの断面には、絶縁のためではない層がある。半導電層・遮蔽層・シースがそれぞれ何をしているかを知れば、許容電流表の数字が「なぜその値なのか」まで見える。 受変電設備の見積書に並ぶケーブルの太さ・布設方式の指定を見て、なぜその仕様が選ばれているのかを構造から説明できるようになる 未着手
  14. 14 がいしと絶縁協調 変電所の変圧器のすぐそばに、なぜ避雷器が置かれているのか。答えは「自分から先に壊れて、高価な機器を守る」という絶縁協調の考え方にある。がいしの汚損対策とあわせて理解する。 変電所や鉄塔にあるがいし・避雷器の配置を見て、それぞれが系統全体の絶縁設計の中でどんな役割を担っているかを説明できるようになる 未着手
  15. 15 誘導障害(電力線と通信線) 送電線のそばの通信線に、電圧で忍び込む静電誘導障害と、地絡電流で忍び込む電磁誘導障害。原因が電圧か電流かで、発生タイミングも対策もまったく違う。 送電線と通信線が並走する場所を見て、そこで起こりうる誘導障害を原因ごとに区別し、対策の狙いを言い当てられるようになる 未着手
  16. 16 コロナ損失と表皮効果 送電線周りの空気が電離して光る・鳴るコロナ損失と、交流電流が導体表面に偏って流れる表皮効果。向きが逆の2つの物理現象が、多導体方式やACSRという同じ設計解にたどり着く。 送電線がなぜ何本もの細い導体を束ねた「多導体」になっているのか、なぜ鋼心アルミより線(ACSR)が使われるのかを、コロナ損失と表皮効果という2つの物理現象から説明できるようになる 未着手

参考文献・出典

QUOTATION SIGNAL

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