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水力発電所の種類

水力発電に用いられる水車は、水が持つ3つのエネルギー(位置水頭、速度水頭、圧力水頭)を機械エネルギー(回転力)に変換するものです。水力発電所ではこの水車を使用して発電しています。このため、水力発電所は豊富な水量と水の落差が得られる山間地に設置されるのが一般的です。

 

水力発電所は落差を生じさせる方法と水の利用方法により次のように分類されます。

水力発電所の種類
分類 種類
落差を生じさせる方法によるもの (a)水路式発電所
(b)ダム式発電所
(c)ダム水路式発電所
水の利用方法によるもの (d)流れ込み式発電所
(e)貯水池式発電所
(f)調整池式発電所
(g)揚水発電所

それぞれの発電所の種類の概要は次のようになります。

 

(a)水路式発電所

河川の上流側の水を有効落差を大きくとれる場所に水路で導いて、水圧管路を経て発電所へ導く方式です。

 

(b)ダム式発電所

ダムによって河川をせき止め大量の水を貯蔵し、この貯水を利用して発電します。大容量の発電所にはこの方式が多い。

 

(c)ダム水路式発電所

ダム式発電所と水路式発電所を合わせたような構成で、ダムを利用して河川の水を貯水し、有効落差を大きくとれる場所に圧力トンネル等の水路で導いて、水圧管路を経て発電所へ導く方式です。

 

(d)流込み式発電所

貯水池や調整池がなく、河川の自然流量をそのまま取り入れて発電する方式です。

 

(e)貯水池式発電所

河川流量を有効に使うために、電力需要が少ない時期に余分な水を貯水池に蓄えておき渇水期に使用します。ダム式発電所やダム水路式発電所がこれに相当します。

 

(f)調整池式発電所

負荷の変動に応じて水量を調整できるような調整池をもつ発電所です。

 

(g)揚水発電所

夜間などの軽負荷時の余剰電力を利用して、一度使った水を下部の貯水池から上部の貯水池にポンプでくみ上げておき、翌日のピーク負荷時にこの水を利用する発電方式です。

 

この揚水発電所は、第三種電気主任技術者試験(電験三種)でも度々出題されている重要項目です。

 

 


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水車の種類

水車はその動作原理により衝動水車と反動水車に分けられます。

 

(a)衝動水車

ノズルから噴出する水を水車のバケットにあててランナを駆動させる構造になっています。
つまり、水の速度エネルギー(速度水頭)を利用してランナを駆動させています。一般に高落差で使用されます。

 

(b)反動水車

水の圧力エネルギー(圧力水頭)をプロペラのような羽根に当てて回転力を得る構造になっています。
流量の大きな低落差から中落差で使用されます。
また、水車を逆回転させることでポンプとして使用することができるので、揚水発電としても利用可能です。

 

水車の種類
分類 種類 適用落差
衝動水車 ペルトン水車 高落差
反動水車 フランシス水車
斜流水車(デリア水車)
プロペラ水車(カプラン水車)
チューブラ水車 低落差

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