電力
電験三種 令和7年度下期 電力 問3
問題・正答・学習用解説
問題
次のa)〜e)の文章は，汽力発電所の保護装置に関する記述である。これらの文章の内容について，適切なものと不適切なものの組合せとして，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。a) 蒸気タービンの回転速度が定格を超える一定値以上に上昇すると，自動的に蒸気止弁を閉じて，タービンを停止する非常調速機が設置されている。b) ボイラ水の循環が円滑に行われないとき，水管の焼損事故を防止するため，燃料を遮断してバーナを消火させる燃料遮断弁が設置されている。c) 負荷の緊急遮断等によって，ボイラ内の蒸気圧力が一定限度を超えたとき，蒸気を放出させて機器の破損を防ぐため，蒸気加減弁が設置されている。d) 蒸気タービンの軸受油圧が異常低下したとき，タービンを停止させるトリップ装置が設置されている。e) 発電機固定子巻線の内部短絡を検出・保護するために，比率差動継電器が設置されている。
選択肢
正答と解説
正答：（4）
正答の考え方
正解は(4)です。各記述を吟味します。a）非常調速機（非常用ガバナ）はタービンが定格回転速度の一定値（一般に111%程度）以上に過速度になると蒸気止弁を急閉して停止させる装置で，適切です。b）ボイラ水の循環不良時に水管焼損を防ぐため燃料を遮断しバーナを消火する燃料遮断弁（MFT：主燃料遮断）は適切です。c）誤りはここです。負荷の緊急遮断などでボイラ蒸気圧力が一定限度を超えたとき，蒸気を放出して過圧から機器を守るのは『安全弁』であり，『蒸気加減弁』ではありません。蒸気加減弁は負荷に応じてタービンへ送る蒸気量を調整する弁であって過圧保護の機能はありません。よってcは不適切です。d）軸受油圧が異常低下するとメタル焼損のおそれがあるためタービンをトリップさせる装置は適切です。e）発電機固定子巻線の内部短絡（相間短絡など）を検出・保護する比率差動継電器（87G）は適切です。したがってa適切・b適切・c不適切・d適切・e適切の組合せとなる(4)が正解です。
各選択肢の解説
選択肢1
eの比率差動継電器による発電機内部短絡保護は標準的かつ適切な保護であり，これを不適切とする組合せは誤りです。比率差動は内部故障を高速検出する代表的方式です。
選択肢2
a（非常調速機）・b（燃料遮断弁）はいずれも実際に設置される適切な保護装置です。これらを不適切とする組合せは正しい保護の構成と矛盾します。
選択肢3
a・b・dはいずれも適切で，不適切なのはc（安全弁とすべきところを蒸気加減弁としている）のみです。複数を不適切とするこの組合せは実態に合いません。
選択肢5
この選択肢のa・c・d等の適否判定が実際（a適切・c不適切・d適切）と食い違っており，正しい組合せになりません。
周辺知識
汽力発電所の保護は『タービン保護』『ボイラ保護』『発電機保護』に大別して整理すると覚えやすいです。タービン側では過速度（非常調速機111%、通常調速機）・軸受油圧低下・振動過大・スラスト摩耗・復水器真空低下などでトリップします。ボイラ側ではMFT（主燃料遮断）が中心で，全火炎喪失・ドラム水位異常（高低）・通風喪失・給水流量低下などをインターロックします。圧力上昇を逃がす安全弁はボイラドラムや過熱器出口に設置され，設定圧で自動的に吹き出して機器を破損から守る最後の砦です。発電機保護では比率差動継電器（87）が巻線内部短絡を高速・高感度に検出し，外部事故時の貫通電流では誤動作しないよう『差電流が通過電流に比例する分以上のとき動作』という比率特性を持たせています。ほかに地絡過電圧（64）、過励磁（24）、逆電力（32）などがあります。『調整する弁』と『保護（逃がす）弁』を混同させるのが本問の典型的な引っかけです。