電験三種 令和8年度(2026) 上期 電力 問15(b) 過去問解説

問15(b) 《水力発電(揚水発電の総合効率)》
下記の条件で運転する揚水発電所について,次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし,水の密度を1 000 kg/m³,重力加速度を9.8 m/s²とする。 また,簡単のため,運転中の総落差,損失水頭,流量,効率は変わらないものとする。 総落差:$H_0 = 450$ m 発電時使用水量:$Q_{\mathrm{g}} = 50$ m³/s 揚水量:$Q_{\mathrm{p}} = 40$ m³/s 発電損失水頭:$H_0$の3 % 揚水損失水頭:$H_0$の3 % 発電運転時の発電機及び水車の効率合計(掛け算):$\eta_{\mathrm{g}}\eta_{\mathrm{t}} = 90$ % 揚水運転時の電動機及びポンプの効率合計(掛け算):$\eta_{\mathrm{m}}\eta_{\mathrm{p}} = 85$ % 発電運転時間:$T_{\mathrm{g}} = 8$ 時間 (b) この揚水発電所について,発電運転8時間を行う場合の揚水所要時間[時間]と,揚水に使用した電力量を発電電力量に変換する変換効率[%]の組合せとして,最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
  1. (1) 揚水所要時間 8,変換効率 72.0
  2. (2) 揚水所要時間 8,変換効率 76.5
  3. (3) 揚水所要時間 10,変換効率 72.0
  4. (4) 揚水所要時間 10,変換効率 74.2
  5. (5) 揚水所要時間 10,変換効率 76.5
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正解は(3)
使う公式
揚水所要時間 $T_{\mathrm{p}} = \dfrac{Q_{\mathrm{g}} T_{\mathrm{g}}}{Q_{\mathrm{p}}}$($T_{\mathrm{p}}$:揚水の時間[h]、$T_{\mathrm{g}}$:発電の時間[h]、$Q_{\mathrm{g}}$:発電時の流量[m³/s]、$Q_{\mathrm{p}}$:揚水量[m³/s]) 変換効率 $\eta = \dfrac{P_{\mathrm{g}} T_{\mathrm{g}}}{P_{\mathrm{p}} T_{\mathrm{p}}}$($P_{\mathrm{g}}$:発電出力[kW]、$P_{\mathrm{p}}$:揚水入力[kW])
解説
【考え方】発電で使った水を全部くみ上げて戻す、と考えます。出力は(a)の答えを使います。 ■1 数字を整理する 発電出力 $P_{\mathrm{g}} = 192\,500\,\mathrm{kW}$、揚水入力 $P_{\mathrm{p}} = 213\,750\,\mathrm{kW}$((a)より) 発電の流量 $50\,\mathrm{m^3/s}$、揚水の流量 $40\,\mathrm{m^3/s}$、発電時間 8時間 ■2 揚水の時間 発電で使う水の量は「流量 × 時間」です。 $50 \times 8 \times 3600 = 1\,440\,000\,\mathrm{m^3}$ この水を毎秒 40 m³ でくみ上げます。 $T_{\mathrm{p}} = \dfrac{1\,440\,000}{40 \times 3600} = 10$ 時間 ($\dfrac{50 \times 8}{40} = 10$ と、そのまま計算しても同じです。) ■3 変換効率 変換効率は「発電した電力量 ÷ 揚水に使った電力量」です。 発電電力量 $192\,500 \times 8 = 1\,540\,000\,\mathrm{kW \cdot h}$ 揚水電力量 $213\,750 \times 10 = 2\,137\,500\,\mathrm{kW \cdot h}$ $\eta = \dfrac{1\,540\,000}{2\,137\,500} \fallingdotseq 0.720$ → 72.0 % 答えは(3)ピヨ。
出典:令和8年度(2026) 上期 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)電力 問15(b)