第三種電気主任技術者・2017年度・法規

2017年度 法規 問13(a)

自家用水力発電所をもつ工場があり、電力系統と常時系統連系している。
ここでは、自家用水力発電所の発電電力は工場内において消費させ、同電力が工場の消費電力よりも大きくなり余剰が発生した場合、その余剰分は電力系統に逆潮流(送電)させる運用をしている。
この工場のある日(0時~24時)の消費電力と自家用水力発電所の発電電力はそれぞれ図1及び図2のように推移した。次の(a)及び(b)の問に答えよ。
なお、自家用水力発電所の所内電力は無視できるものとする。

(図1:消費電力)
0-4時: 5000kW
4-10時: 5000から12500kWへ直線増加
10-16時: 12500kW
16-22時: 12500から5000kWへ直線減少
22-24時: 5000kW

(図2:発電電力)
0-6時: 3000kW
6-22時: 10000kW
22-24時: 3000kW

この日の電力系統への送電電力量の値 [MW・h]と電力系統からの受電電力量の値[MW・h]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。

2017年度 法規 問13(a)の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2017年度 法規 問13(a)

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正答:(2)

要点

正解は(2)。発電電力 PGP_G と消費電力 PLP_L を比較し、 PG>PLP_G > P_L の区間は送電(余剰)、PG<PLP_G < P_L の区間は受電(不足)となります。

詳細解説を読む

正解は(2)です。
発電電力 PGP_G と消費電力 PLP_L を比較し、
PG>PLP_G > P_L の区間は送電(余剰)、PG<PLP_G < P_L の区間は受電(不足)となります。

  1. 送電電力量(余剰分)の計算
    PG=10000 kWP_G = 10000 \text{ kW} となる 6:00~22:00 の間で考えます。
    ・6:00~8:00 の間:
    6:00時点の PLP_L は、4:00(5000)から10:00(12500)への直線上にあるため、
    PL(6)=5000+12500−50006×2=7500 kWP_L(6) = 5000 + \frac{12500-5000}{6} \times 2 = 7500 \text{ kW}。
    8:00時点で PL(8)=10000 kWP_L(8) = 10000 \text{ kW} となり発電電力と等しくなります。
    この間の余剰電力量は、三角形の面積で (10000−7500)×2÷2=2500 kWh=2.5 MWh(10000 - 7500) \times 2 \div 2 = 2500 \text{ kWh} = 2.5 \text{ MWh}。
    ・18:00~22:00 の間:
    同様に計算すると、18:00時点で PL(18)=10000 kWP_L(18) = 10000 \text{ kW}。
    22:00時点で PL(22)=5000 kWP_L(22) = 5000 \text{ kW}。
    この間の余剰電力量は、台形(三角形)の面積で (10000−5000)×4÷2=10000 kWh=10.0 MWh(10000 - 5000) \times 4 \div 2 = 10000 \text{ kWh} = 10.0 \text{ MWh}。
    ・合計送電量 = 2.5+10.0=12.5 MWh2.5 + 10.0 = 12.5 \text{ MWh}。

  2. 受電電力量(不足分)の計算
    ・0:00~4:00: (5000−3000)×4=8000 kWh(5000 - 3000) \times 4 = 8000 \text{ kWh}
    ・4:00~6:00: PG=3000P_G=3000, PLP_Lは5000→7500。
    平均不足電力 (5000−3000)+(7500−3000)2=2000+45002=3250 kW\frac{(5000-3000) + (7500-3000)}{2} = \frac{2000+4500}{2} = 3250 \text{ kW}。
    電力量 3250×2=6500 kWh3250 \times 2 = 6500 \text{ kWh}。
    ・8:00~10:00: PG=10000P_G=10000, PLP_Lは10000→12500。
    電力量 (12500−10000)×2÷2=2500 kWh(12500-10000) \times 2 \div 2 = 2500 \text{ kWh}。
    ・10:00~16:00: (12500−10000)×6=15000 kWh(12500 - 10000) \times 6 = 15000 \text{ kWh}。
    ・16:00~18:00: PLP_Lは12500→10000。
    電力量 (12500−10000)×2÷2=2500 kWh(12500-10000) \times 2 \div 2 = 2500 \text{ kWh}。
    ・22:00~24:00: (5000−3000)×2=4000 kWh(5000 - 3000) \times 2 = 4000 \text{ kWh}。
    ・合計受電量 = 8.0+6.5+2.5+15.0+2.5+4.0=38.5 MWh8.0 + 6.5 + 2.5 + 15.0 + 2.5 + 4.0 = 38.5 \text{ MWh}。
    以上より、選択肢(2)が正解です。

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