平成１４年・二次試験－電力・管理【問２】

揚水発電所の有水試験の一つとしてポンプ入力遮断試験がある。この試験に関する次の項目について簡潔に述べよ。 (1)試験の目的 (2)入力遮断時の運転状態の変化（ポンプ水車・水流方向の変化、運転領域など）及び水圧管圧力の変化の状況－いずれも定性的説明でよい。 (3)試験において、注意すべき異常状態とそれを避けるための留意事項

【解答】
(1) 試験の目的
最大揚水量で運転中にポンプ水車の入力を遮断した場合の、水圧管水圧、ポンプ水車回転速度、発電電動機電圧、ガイドベーン開度などを測定し、これらの値が制限値（保証値）を超えることなく、ポンプ水車その他の設備が安全に停止し得ることを確認するもの。

(2)入力遮断時の運転状態の変化及び水圧管圧力の変化の状況
ア　揚水運転中の発電電動機が系統から遮断されると、ガイドベーンは急閉される。回転速度の低下に伴って揚水量は急速に減少し、ガイドベーン全閉よりも早く水車方向に逆流し始める。ポンプ運転は正転正流領域（ポンプ運転）から正転逆流領域（ポンプ制動）に入り、ガイドベーン全閉後停止に至る。
イ　水圧管水圧のポンプ吐出し圧力は、最初は揚水量の急減により低下するが、ガイドベーン全閉時には水車方向の流水を遮断するので水圧上昇が起こり、運転時の水圧より高くなった後に静水圧になる。

(3)試験において、注意すべき異常状態とそれを避けるための留意事項
ア　注意すべき異常状態
①入力遮断による管路の流速の急激な変化によって、水圧の急激な変化（水撃・ウォーターハンマー）が生じる。
②管路の状態によっては、水流急減に伴う水柱分離が発生し、この水柱が再結合するときに非常に大きな圧力上昇を生じることがある。
イ　異常状態を避けるための留意事項
ガイドベーンの閉鎖時間及び閉鎖特性を予め把握し異常状態の発生と影響の予測をする。