（１）発電機の冷却媒体として、空気より水素ガスが多く採用されているのは、空気に比べ水素ガスには次の特徴があるからである。 ａ．密度が　①　ので、風損、摩擦損が少なく、発電機の効率が向上できる。 ｂ．熱伝達率、熱伝導率が　②　ので冷却効果が大きく、発電機の小型化が図れる。 ｃ．　③　であるため絶縁物劣化に対する影響度が少なく、絶縁物寿命が長くとれる。

（２）水素ガスは、空気と混合した際に水素ガス純度が容積で、　④　（ｖｏｌ％）の範囲で爆発の可能性があり、このために密封油装置等の付属装置が必要となる。また、安全面を考慮し、発電機内で爆発が発生しても機外の人命、機器に損傷を与えないよう発電機フレームは設計されている。具体的には、接合部における水素ガス漏れ防止とともに、爆発圧力または内圧に耐えられる強度が必要で、「水素が大気圧において爆発する場合に生ずる圧力（　⑤　ＭＰa）および定格水素圧力の１．５倍に耐えられる強度」としている。

（１）発電機の機内点検時のガス置換（水素ガス⇔空気）では、中間ガスとして炭酸ガスを使用するが、発電機ガス系統には、窒素ガス封入装置が設置されている。この装置の窒素ガス機内封入と窒素ガス軸受室封入のそれぞれについて、設置目的を簡潔に述べなさい。 ○窒素ガス機内封入の設置目的 （①）の損傷等で（②）が漏れ、爆発・（③）事故の恐れがある場合、（④）を水素から（⑤）に置換する。 ○窒素ガス軸受室封入の設置目的 （⑥）より機内ガスが漏れる恐れのある場合、（⑦）に窒素ガスを（⑧）させる。

（２）窒素ガス封入装置には窒素ガスが使用されている。これは窒素ガスが持つ特徴から使用されているものであるが、この窒素ガスの持つ特徴を２つ簡潔に述べなさい。（ただし、化学的性質の不活性は除く）①が小さく②しやすい。③の恐れがない。

（１）発電機電機子巻線の短絡保護は、発電機内部事故で動作し、発電機外部での短絡等の大電流では①　。

発電機電機子巻線の地絡保護は、②の１０％検出を目標とする。

過電流保護は、主要変圧器③短絡の場合の永久短絡電流を検出目標とする。

逆相電流保護の反限時要素は、逆相電流が発電機の④逆相耐量以下で動作させる。

電動機化保護を行う継電器の動作点は、タービンの残留蒸気による出力が零となる点を越えて飽和状態（発電機＋タービンの無負荷損）となる値よりも⑤値に整定する。

（１）スリップリングのブラシとの摺動面にあるらせん状の溝が果たす役割を２つ述べなさい。 ①からの電流を同一点に集中させないようブラシとの②を常に移動させ、③とブラシに④した⑤を配分する。 スリップリング表面に高速回転による高い⑥を発生しないように空気を⑦。

（２）スリップリング面に油や埃等の異物が付着することによるスリップリング面への影響を述べなさい。 ①の形成が②となり、その被膜が③その部分に電流が集中することによって、温度が高くなるほど④が減少し、これに伴い⑤がさらに⑥して、各ブラシ間の⑦が拡大する。

中の ①～⑤に入る適当な語句を下記＜語群＞から選び、その記号を記しなさい。

２．複流式の密封油装置について、差圧調整弁ならびに均圧弁の設置目的、系統、数量を簡潔に述べなさい。 （１）差圧調整弁　①圧力との、②を保つため、③は④の差圧調整弁で⑤されている。 （２）均圧弁　⑥は、⑦の均圧弁（調整弁）でタービン側・励磁機側に設置されており、⑧の圧力と等しくなるよう調整されている

（１）発電機の固定子フレーム（固定子枠）の要求事項として、接合部の①と、爆発圧力または内圧に対する②が挙げられる。

（２）発電機の固定子鉄心は、界磁が作る③の帰路を形成するとともに、スロット内に固定子コイルを保持し、交流電圧を発生させている。

（３）固定子コイルは、交流電流が流れると発生するうず電流損や④による損失を低減するための工夫を施した構造としている。

（４）回転子軸は、磁束の磁路を形成し回転磁界を作る役目をするとともに大きな⑤に耐えられる機械的強度が必要とされている。

（１）タービン発電機での軸電流発生の主要因と、その防止策を簡潔に述べなさい。 ○軸電流発生主要因　①の②が③することで⑤が発生する。 ○防止策　⑥を⑦構造にする。

（２）タービン発電機のすべり軸受のメタル面は楕円形状で、下メタルの中央部には溝が設けられている。軸受を、このような構造とする理由を簡潔に述べなさい。 ①の作用によって軸が②に③る④を防止する。

（１）発電機が定格速度で①運転している場合に、界磁電流を徐々に増したときの界磁電流と発電機端子電圧との関係を示す曲線を、①飽和曲線と言う。

（２）発電機の端子を②し、定格速度で運転した場合に、界磁電流を徐々に増したときの界磁電流と短絡電流との関係を示す曲線を、②曲線と言う。

（３）タービン発電機の短絡比は、一般的に０．４～０．７であるので、③に該当し、当社のタービン発電機の短絡比は、０．５８～０．６４が一般的である。

（４）発電機出力を負荷変化に対応して徐々に変化させていった時に安定を保ちうる度合いのことを④と言い、特にＡＶＲやタービンのガバナの効果を⑤場合を言う。

（１）剛性ロータと弾性ロータのそれぞれにおいて、定格速度と危険速度の関係からその違いについて簡潔に述べなさい。 ①の②％以下の③で運転されている回転体を④ロータと称し、①の②％以上の③で運転されている回転体を⑤ロータと言う。

（２）２極機の発電機において、危険速度（クリティカルスピード）と定格回転数の関係について簡潔に述べなさい。 ①クリティカルスピードと②クリティカルスピードの③に④が⑤する。

（１）油入変圧器は、各種材料が用いられており、その中でも寿命に大きく影響するのは、絶縁材料である絶縁油・絶縁紙・①等の絶縁材料である。

（２）油入変圧器の絶縁材料においては、熱的劣化、②よる熱的・機械的損傷、部分放電による劣化等が劣化の主たる要因とされ、これらによって③の低下、振動の増加、可燃性ガスの発生等が起こり、絶縁破壊に進展する。

（３）油入変圧器の寿命は、絶縁材料の劣化が進行して、④や開閉サージ等の⑤あるいは、外部短絡の電気的・機械的ストレスによって、破壊する危険度が増大する時点と考えることができる。

（１）直接接地方式 ○特徴　①が②く、③の④が⑤い。 ○発電所での適用例　⑥

（２）抵抗接地方式 ○特徴　①を通して接地し、②の③を④するもので、⑤は⑥よりも⑦する。 ○発電所での適用例　⑧

ａ．タービン発電機の回転子は、円筒形回転子（非突極機）とすることで、直径を小さく軸方向に長くした形状にして遠心力や　①　損を小さくしている。ａ．タービン発電機の回転子は、円筒形回転子（非突極機）とすることで、直径を小さく軸方向に長くした形状にして遠心力や①損を小さくしている。

ｂ．発電機の回転子コイルの両端部を固定するコイル保持環は、リテーニングリングとも呼ばれ、材質には、②性のオーステナイト鋼を使用してコイル保持環表面に生ずる③損を軽減させている。

ｃ．発電機が起動停止を繰り返すと、回転子コイル銅帯は④現象を繰り返すことになるので、電気的特性以外に機械的強度も必要となる。このため導体材料には⑤特性に優れる銀入銅を用いる。

ａ．真空処理式密封油系統において、密封油が非常用密封油ポンプで供給される非常時は、真空タンクをバイパスする系統となる。この非常時のバイパス系統の供給に伴う問題点と、その対応策を簡潔に述べなさい。 （ａ）バイパス系統の供給に伴う問題点 （①）が（②）する。 （ｂ）対応策 （③）を（④）しながら、機内のガスを（⑤）する。

ｂ．複流式密封油装置の系統において、非常の場合には、水素側密封油ポンプ、フロートポンプを停止して、空気側密封油ポンプだけの運転となっても発電機の運転は可能である。ここで、この場合における留意すべき点について、簡潔に述べなさい。 複流式密封油装置の系統において、密封油ポンプの運転は①の運転となっていることより、空気側密封油の②への流れが増すので、機内へ③不純ガスの量も多くなり④は⑤する。よって、水素ガス純度の連続監視や、新鮮な水素ガスを機内へ⑥しながら、機内ガスを⑦して純度を保つ掃気処理が必要である

ＡＶＲの設置目的は、電力系統電圧の変動、負荷変動、事故や外乱のいかんに係わらず、発電機電圧を規定値に①するための装置であり、電力系統電圧の安定化、発電機の安定度向上、発電機の保護（過電圧・過電流防止）、②調整を主目的としている。

制御方式は、発電機電圧を計器用変圧器を通して検出し、この③と電圧設定器（９０Ｒ）で設定した基準値と比較し、その偏差を演算増幅し、励磁機を介して発電機の界磁に増減磁指令を与え、発電機端子電圧を基準値に制御するものである。

ＡＶＲの機能として、発電機の進相運転による安定度の低下および発電機固定子鉄心端部の温度上昇を防止するために④制限機能を備えている。

また、発電機が過大な遅れ無効電力を負担した場合、発電機が⑤となり界磁コイルが過熱することを防止するために⑤制限機能を備えている。

ａ．ブラシレス励磁方式の特徴について二つ簡潔に述べなさい。 ①と②を③で廻すため④が必要ない。 回転電機子形の②の出力を、⑤上の⑥で⑦に変換して⑧を供給する。

ｂ．サイリスタ励磁方式の特徴について二つ簡潔に述べなさい。 ①を使用せず②を供給する。 ③は④を介して供給される。

ａ．変圧器の磁気回路は、①の薄板で構成されており、鉄心と呼ばれている。

ｂ．変圧器の鉄心は、うず電流を減少させるために薄鋼板を成層して用いている。変圧器用薄鋼板に必要な性質の一つに、うず電流損を小さくするため電気抵抗が②ことがある。

ｃ．変圧器は、低電圧・小容量・小型のものは、そのまま大気中で使用することが多いが、高電圧・大容量のものは、通常、絶縁と　③　を目的とした絶縁油の中で運転される。

ｄ．また、絶縁油に変わり　④　を用いたもの、あるいは大気中で使うために巻線をモールド化したものなどが用途・容量・電圧等に応じて種々の形式がある。

ｅ．一般に内鉄形の変圧器のコイル形状は　⑤　である。

（２）所内変圧器の保護継電器の内で、変圧器の内部故障時に、比率差動継電器の後備保護を目的として設置している過電流継電器の保護方式１つと、当該継電器の整定の考え方２つを簡潔に述べなさい。 ａ．保護方式　①過電流継電装置 ｂ．整定の考え方　所内変圧器の②以内（過負荷耐量内）で動作。③の④で動作⑤

ａ．発電機を系統に並列する場合、発電機の　①　・　②　を系統と一致させ、さらに交流発電機の　③　を完全に合わせ、しゃ断器を投入する必要がある。

ｂ．このため、ＡＳＳには（ａ）自動電圧平衡機能、（ｂ）自動　④　機能、（ｃ）しゃ断器投入指令機能があり、自動的に系統と同期を合わせて並列操作を行えるようにしている。

自動揃速機能は、系統に比べて偏差があればガバナの設定値を変化させ、タービンに流入する　⑤　を加減して系統と一致するように制御している。

火力発電所の主要変圧器の冷却方式は導（送）油風冷方式が採用されているが、その制御方式には、群制御方式と可変速制御（ＶＶＶＦ）方式の大きく２種類がある。 それぞれの方式における、その運転方法と効率面での特徴を簡潔に述べなさい。 ａ．群制御方式 ・運転方法：(①)（負荷電流）に応じ(②)の(③)を(④)に(④)する。 ・効率面：(⑤)の(⑥)関係なく(⑦)。

火力発電所の主要変圧器の冷却方式は導（送）油風冷方式が採用されているが、その制御方式には、群制御方式と可変速制御（ＶＶＶＦ）方式の大きく２種類がある。 それぞれの方式における、その運転方法と効率面での特徴を簡潔に述べなさい。 ｂ．可変速制御方式 ・運転方法：①により②を変化させ、③の④を制御する。また、⑤時には⑥に移行できるものもある。周波数が低いと起動トルクが少なくなるので、油流断とならなよう最低周波数を定めている。 ・効率面：⑦に応じ、無段階で最適な運転状態となり、⑧効果がある。

（２）変圧器の損失として、一般的に代表されるものとして鉄損（Ｗｉ）および銅損（Ｗｃ）の２種類あるが、それぞれの損失について、負荷に対する損失の増減を簡潔に述べなさい。 また、変圧器の最大効率となる場合の両損失の関係を記号（Ｗｉ,Ｗｃ）を使って答えなさい。 ［参考：効率　＝　出力／入力　＝　ＥＩcosθ／（ＥＩcosθ＋Ｗｉ＋Ｗｃ）］ ａ．鉄損：①に関係なく一定 ｂ．銅損：①の②に③して増加 ｃ．最大効率時のＷｉとＷｃの関係：Wi④Wc

複数の変圧器を並列運転する場合には、各変圧器の容量に比例した電流を分担し、変圧器間に　①　電流が流れないようにするため次の条件が必要になる。

変圧器の並列運転する場合の条件 ②　比と　③　が等しい

変圧器の並列運転する場合の条件 　④　が等しい

変圧器の並列運転する場合の条件 角変位と　⑤　が等しい

発電機回転子巻線の層間短絡検査（レヤショート検査）の方法として、下記の２種類の方法があるが、その検査毎の検査方法と、検査の判定方法を簡潔に述べなさい。 ａ．サージコンパリジョン 検査方法：回転子巻線の①および②から③に向かって④を⑤してそれぞれの波形を⑥に映し出す。 判定方法：それぞれの波形を⑥上で比較し⑦の有無を⑧する。

発電機回転子巻線の層間短絡検査（レヤショート検査）の方法として、下記の２種類の方法があるが、その検査毎の検査方法と、検査の判定方法を簡潔に述べなさい。 ｂ．分担電圧測定法 検査方法：①に②を印加して、＋・－極巻線の③を測定する。 判定方法：それぞれの③を④して⑤の⑥を判断する。

（１）固定子コイルの水素間接冷却は、導体内で発生する熱を、　①　を介して水素ガスで冷却する。（１）固定子コイルの水素間接冷却は、導体内で発生する熱を、　①　を介して水素ガスで冷却する。

（２）固定子コイルの水素直接冷却は、導体内に設けた　②　に水素ガスを流して、導体を直接冷却する。

（３）固定子コイルの水直接冷却は、　③　にしてある導体内に水（純水）を流して導体を直接冷却する。

（４）回転子コイルの水素間接冷却は、回転子スロットの両横と底部に設けられた　④　方向の通風溝に、水素ガスを流して冷却する。

（５）回転子コイルの水素直接冷却は、　⑤　を組合わせて形成した通風穴に、水素ガスを流して　⑤　を直接冷却する。

発電機を安全に運転できる出力範囲は、有効電力と無効電力の関係で示した可能出力線図で示されるが、その出力を制限する主な要因を、２つ述べなさい。 ①の②による制限 ③の④による制限

発電機ガス供給装置の内、水素ガス供給装置の主な機能を、２つ述べなさい。 機内に水素ガスを①に②し、また③することができる。 機内のガス圧力④に保ち、それを指示し、異常時には⑤する。

（１）ブッフフォルツリレーは、変圧器本体とコンサベータ間の油接続管に取付けられ、　①　 により、ガスや油流を検出している。

（２）衝撃油圧継電器は、変圧器タンク上部に取付けられ、変圧器内部事故時の　②　な圧力変化を検出している。

（３）ピトーリレーは、油の　③　水頭をとりその動作によって生じる　④　の変位を利用している。

（４）気体検出装置は、放圧管や、コンサベータの　⑤　へ設けられ、ガスが発生し規定値に達すると動作する。

変圧器の鉄心には、うず電流を減少するために薄鋼板を成層して使用しているが、変圧器用薄鋼板に必要とされる性質を、２つ述べなさい。 ①が②こと（③を通しやすいこと） ④が⑤こと（⑥を流しにくいこと）

ａ．発電機が定格速度で無負荷運転している場合に、界磁電流を徐々に増したときの界磁電流と発電機端子電圧との関係を示す曲線を　①　曲線と言う。なお、界磁電流を増して端子電圧を上昇した場合と、界磁電流を減じて端子電圧を下げる場合とでは、鉄心の　②　のため、同じ曲線上をたどらない。

ｂ．発電機の端子を　③　し、定格速度で運転した場合に、界磁電流を徐々に増したときの界磁電流と短絡電流との関係を示す曲線を　③　曲線と言う。

ｃ．同期インピーダンスは、無負荷飽和曲線と三相短絡曲線から求めることができ無負荷飽和曲線における発電機定格電圧をＶｎ、これに要する界磁電流値の時の三相短絡曲線上の短絡電流をＩｓとすると、一般的に同期インピーダンスＺｓ［Ω］は次式で表される。 同期インピーダンスＺｓ ＝ 　④　

ｄ．定格速度において無負荷で定格電圧を発生するのに必要な界磁電流をＩｆ’、定格電流に等しい三相短絡電流を発生するのに必要な界磁電流Ｉｆ’’との比（Ｉｆ’／Ｉｆ’’）を　⑤　比と言う。

（２）発電機主要部品の非破壊検査について、以下の問に答えなさい。 ａ．内部欠陥の検出のために実施される試験方法を説明しなさい。

（２）発電機主要部品の非破壊検査について、以下の問に答えなさい。 超音波探傷試験で実施する検査部位を２つ説明しなさい。

ａ．電機子巻線短絡事故は、線間短絡と　①　短絡とがあり、一般に比率差動継電器が使用されており、抑制コイルと動作コイルを流れる電流値の大きさの比率によって動作する継電器である。

ｂ．電機子巻線の地絡事故は、事故防止の観点から地絡電流を抑制するために中性点に　②　接地方式で接地され、中性点接地変圧器の二次側に現れる　③　電圧を地絡過電圧継電器で検出している。

ｃ．発電機の過電流継電器は、変圧器等の保護継電器で事故除去できなかった場合のために設置し、　④　付過電流継電器が使用される。

ｄ．発電機界磁回路の界磁喪失は、発電機端子電圧と電機子電流とから、　⑤　の変化を検出する　⑤　継電器が使用される。

ａ．複流式密封油装置において、交流電源喪失時のバックアップ設備（系統）を２つ説明しなさい。 （①）からの供給 （②）の（③）による供給

．油入変圧器で内部に異常が生じた場合、局部的な発熱により周囲の絶縁物が熱分解し、異常部の温度によってそれぞれ特有のガスを発生する。 固体絶縁物の過熱およびアークに伴い発生する特徴的な発生ガス名をそれぞれ１つ説明しなさい。なお、一酸化炭素、炭酸ガスは除く。 （ａ）固体絶縁物が過熱した場合（１つ）

油入変圧器で内部に異常が生じた場合、局部的な発熱により周囲の絶縁物が熱分解し、異常部の温度によってそれぞれ特有のガスを発生する。固体絶縁物の過熱およびアークに伴い発生する特徴的な発生ガス名をそれぞれ１つ説明しなさい。なお、一酸化炭素、炭酸ガスは除く。 （ｂ）固体絶縁物がアークした場合（１つ）

ａ．油入変圧器の内部絶縁材料の主体は、絶縁油と絶縁紙である。絶縁油はＪＩＳに規定された①　が一般に用いられている。

ｂ．絶縁油の劣化は、　②　や　③　によっても起こるが、最大の原因は、高温の絶縁油が　④　して起こる劣化である。

ｃ．絶縁油が劣化すると、酸化度（全酸化）や　⑤　が増加し、絶縁耐力や界面張力が低下するので、これらを測定して劣化を判定している。

（２）１，０００ｋＶＡ以上の変圧器の一般的な保護について、次の問に答えなさい。 ａ．内部事故保護に用いられる保護継電器を答えなさい。

（２）発電機の検査について、次の問に答えなさい。 ａ．金属・非金属（多孔質以外）等の表面欠陥を検出するために行う試験方法の名称を答えなさい。

浸透探傷試験方法で検査を実施する発電機の部位を２箇所答えなさい。

ａ．アライメント不良 ・　①　がタービン側、スリップリング側で異なる場合がある。 ・振幅が徐々に上昇したり、また他の軸受は減少したり、徐々に変化する。 ・オイルホイップを発生する場合もある。

ｂ．バランス不良 ・振動振幅が大きく、振動数は回転数と一致し、位相は　②　。

ｃ．サーマルアンバランス ・回転子の通風不平衡、塗料の厚み不均一、ウェッジの不平衡固さ等により、回転子に熱的不平衡を生じ、負荷上昇と共に　③　が変化する。

ｅ．回転子コイルレヤショート ・回転子コイルの層間絶縁が破壊され、回転子のアンペアターンが不平衡となり、磁束波形は歪む。これにより　④　やアンペアターンが局所的に　⑤　し、発熱アンバランスが発生し軸曲がりが発生することもある。 ・励磁電流により振動が変化する。

（２）ＡＶＲに一般的に備えている付加機能について、次の問に答えなさい。 ａ．低励磁制限機能について説明しなさい。 発電機の①による②の③及び発電機④の⑤を防止するために用いる。