電験三種 電力 問40：発電（火力発電）

電験三種「電力」の「発電（火力発電）」に関する問題（令和6年度下期 問3）。正答は(4)です。

これは正誤判断問題です。各選択肢を公式・定義・法則に照らして正誤を判定。「誤っているもの」を選ぶ問題では、正しい選択肢を消去法で除外する。

【基本公式・定義】熱効率η=3600P[kW]/(Hf[kJ/kg]×G[kg/h])×100[%]。コンバインドサイクル効率55〜60%（汽力単独38〜42%）

【正答(4)の根拠】コンバインドサイクル発電の方が，外気温の最大出力に与える影響が小さい。——汽力発電はランキンサイクル：給水→節炭器→蒸気ドラム→過熱器→高圧タービン→再熱器→低圧タービン→復水器の順。コンバインドサイクル（CCGT）はガスタービン排熱を蒸気サイクルで回収→熱効率大幅向上。節炭器は排ガスで給水を予熱する省エネ装置。

電験三種は各科目60点以上で合格（科目合格制・3年以内に4科目合格で免状交付）。「発電（火力発電）」は電力科目の頻出論点で確実に押さえましょう。

【発電（火力発電）の解法と要点】（令和6年度下期 問3）

【基本公式・定義】

熱効率η=3600P[kW]/(Hf[kJ/kg]×G[kg/h])×100[%]。コンバインドサイクル効率55〜60%（汽力単独38〜42%）

【問題本文の概要】

一般的な排熱回収方式のガスタービンコンバインドサイクル発電を，同一出 力の汽力発電と比較した記述として，誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。…

【解法ステップ】

① 各選択肢を定義・公式・法則に照らして評価

② 明らかに正しい選択肢から消去

③ 紛らわしい選択肢は具体的な数値や原理で検証

④ 「誤っているもの」の設問では残った一つが正答

【核心知識】

汽力発電所の保護装置：ボイラ安全弁（過圧保護）・蒸気タービン非常停止弁・発電機の過電流・界磁喪失保護。復水器の真空度維持が熱効率の鍵（真空度低下→タービン出口圧力上昇→有効熱落差減少）。熱効率計算：エンタルピー差（タービン入口-復水器入口）÷蒸気消費量÷燃料発熱量。ガスタービンは外気温上昇で空気密度低下→出力低下（夏季対策が重要）。

【正答(4)根拠】

「コンバインドサイクル発電の方が，外気温の最大出力に与える影響が小さい。」——上記の原理・公式を適用すると正答は(4)と確定できる。他の選択肢はいずれも定義の正確な記述であり、誤りを含まない（または計算値が一致しない）。

【出題傾向】

「発電（火力発電）」は電験三種A問題の頻出論点。公式の暗記だけでなく物理的意味の理解が合否を分ける。

【発電（火力発電）の深層解析と電験三種合格戦略】（令和6年度下期 問3）

【核心論点と正答根拠】

本問は電験三種「電力」科目の「発電（火力発電）」を問う。正答(4)「コンバインドサイクル発電の方が，外気温の最大出力に与える影響が小さい。」。

電験三種：第三種電気主任技術者試験（国家試験・経済産業大臣指定）。4科目各60点以上→免状交付→50kV未満・最大5000kW未満の事業用電気工作物の保安監督権限を有する。

【発電（火力発電）の基本理論（電験三種レベル）】

【公式】熱効率η=3600P[kW]/(Hf[kJ/kg]×G[kg/h])×100[%]。コンバインドサイクル効率55〜60%（汽力単独38〜42%）

【基礎知識】汽力発電はランキンサイクル：給水→節炭器→蒸気ドラム→過熱器→高圧タービン→再熱器→低圧タービン→復水器の順。コンバインドサイクル（CCGT）はガスタービン排熱を蒸気サイクルで回収→熱効率大幅向上。節炭器は排ガスで給水を予熱する省エネ装置。

【応用・計算テクニック】汽力発電所の保護装置：ボイラ安全弁（過圧保護）・蒸気タービン非常停止弁・発電機の過電流・界磁喪失保護。復水器の真空度維持が熱効率の鍵（真空度低下→タービン出口圧力上昇→有効熱落差減少）。熱効率計算：エンタルピー差（タービン入口-復水器入口）÷蒸気消費量÷燃料発熱量。ガスタービンは外気温上昇で空気密度低下→出力低下（夏季対策が重要）。

【正答選択肢の詳細検討】

正答(4)「コンバインドサイクル発電の方が，外気温の最大出力に与える影響が小さい。」について：

この選択肢が誤りである理由を論点ベースで説明すると——IGCC（石炭ガス化複合発電）：石炭を部分酸化してガス化→ガスタービン+蒸気タービン。効率46〜50%かつCO₂回収が容易（CCS対応）。アンモニア専焼・水素混焼：2030年以降の脱炭素火力として日本が先行開発中（JERA碧南火力等）。BE

他の選択肢との区別：問題文の数値・定義・物理的メカニズムを正確に把握することで正答を確定できる。

【電験三種A問題対策】

A問題（14問×5点=70点）で高得点を取ることが合格の鍵。「発電（火力発電）」は複数年度にわたり出題される重要論点。本問の令和6年度下期以外にも過去問を横断学習することで出題パターンを掴む。

【最新技術動向と上位資格への接続】

IGCC（石炭ガス化複合発電）：石炭を部分酸化してガス化→ガスタービン+蒸気タービン。効率46〜50%かつCO₂回収が容易（CCS対応）。アンモニア専焼・水素混焼：2030年以降の脱炭素火力として日本が先行開発中（JERA碧南火力等）。BECCS（バイオマスCCS）：カーボンネガティブ技術として注目。電験二種ではボイラ熱勘定・T-s線図での効率計算・廃熱回収計算が頻出。

【電験二種・電験一種・実務への展開】

電験三種→電験二種（二次試験あり・170kV未満設備の保安監督）→電験一種（電圧制限なし）の体系。電験二種の「電力」二次試験では「発電（火力発電）」の論点がさらに深く問われ、証明・設計・保護協調計算まで要求される。実務では電気主任技術者として本問の知識を活かした定期点検・保安規程策定・事故原因分析・設備更新計画が求められる。