電力システム工学

科目基礎情報

学校 苫小牧工業高等専門学校 開講年度 令和06年度 (2024年度)
授業科目 電力システム工学
科目番号 0033 科目区分 専門 / 選択
授業形態 授業 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 創造工学科(電気電子系共通科目) 対象学年 5
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 道上勉著「送電・配電 改訂版」電気学会(オーム社)/小池東一郎著「送配電工学(前編)」養賢堂/Olle. I. Elgerd,「Electric Energy Systems Theory: An Introduction」, McGraw-Hill/Glenn. W. Stagg, Ahmed. H. El-Abiad,「Computer Methods in Power System Analysis」, McGraw-Hill
適宜講義プリントを配布する。
担当教員 大澤 拓門

到達目標

(1)送電線を電気回路としてモデル化することができ、送電における無効電力の役割を説明できる。
(2)電力システムを構成する要素機器について理解し、動作を説明することができる。
(3)電力品質と電力システムの運用について説明できる。

ルーブリック

理想的な到達レベルの目安標準的な到達レベルの目安未到達レベルの目安
評価項目1送電線を電気回路としてモデル化することができ、送電における無効電力の役割を十分に説明できる。送電線を電気回路としてモデル化することができ、送電における無効電力の役割を説明できる。送電線を電気回路としてモデル化することができない。
評価項目2電力システムを構成する要素機器について理解し、動作を詳しく説明することができる。電力システムを構成する要素機器について理解し、動作を説明することができる。電力システムを構成する要素機器について、説明することができない。
評価項目3電力品質と電力システムの運用について十分に説明できる。電力品質と電力システムの運用について説明できる。電力品質と電力システムの運用について説明できない。

学科の到達目標項目との関係

 Ⅰ 人間性  1 Ⅰ 人間性
 Ⅱ 実践性  2 Ⅱ 実践性
 Ⅲ 国際性  3 Ⅲ 国際性
 CP2 各系の工学的専門基盤知識,および実験・実習および演習・実技を通してその知識を社会実装に応用・実践できる力  5 CP2 各系の工学的専門基盤知識,および実験・実習および演習・実技を通してその知識を社会実装に応用・実践できる力
 CP4 他者を理解・尊重し,協働できるコミュニケーション能力と人間力  7 CP4 他者を理解・尊重し,協働できるコミュニケーション能力と人間力

教育方法等

概要:
エネルギーとしての電力を発電所から需要家まで伝送するために必要な電気工作物の構成と運用に関する知識と技術について理解を深め、第2種電気主任技術者試験相当の問題解決能力を修得する。
授業の進め方・方法:
物理、電磁気学、電気回路、電気機器、電気電子計測の知識を前提として授業を進める。問題演習を適宜取り入れるため、電卓を使用することもある。また,評価は達成度確認試験40%、前期定期試験40%,課題20%の割合で行う。なお、評価が60点未満の場合には再試験を実施することがあり、達成度確認試験および定期試験の成績を置き換える。 なお、この科目は学修単位科目のため、事前・事後学習として課題を提示するので、自学自習により取り組むこと。
注意点:
電卓を持参すること。60時間の自学自習を求める。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 概要説明 電力システムの構成と交流方式の採用理由を理解する。
2週 電気方式、送電線路① 単相2線式、単相3線式、三相3線式での電圧降下や電力損失の違いを理解する。また、往復2導体の送電線路について抵抗、インダクタンス、静電容量の導出方法を理解する。
3週 送電線路② 短距離および中距離送電線を電気回路としてモデル化する。四端子定数の導出およびベクトル図の描き方を理解する。
4週 送電線路③ 中距離および長距離送電線を電気回路としてモデル化する。長距離送電線の分布定数回路としてのモデル化を理解する。
5週 送電電力と電力円線図、調相 定電圧送電の維持に必要な条件の把握に便利な電力円線図の導出方法を理解する。また、定電圧送電には無効電力の調整が不可欠であることを理解し、必要な無効電力の計算方法を理解する。
6週 送電線路の機械的特性 送電線のたるみ、張力、実長の計算ができる。また、電柱支線の強度計算を行うことができる。
7週 架空送電と地中送電、直流送電 架空送電線路の構成要素を理解する。また、部分的に直流送電を採用するメリットを理解する。さらに架空と地中方式のそれぞれの特徴を説明できる。
8週 達成度確認試験
2ndQ
9週 配電系統、変電の概要 配電系統並びに変電部門の概要や構成要素を理解する。
10週 単位法の説明と簡易法による故障計算 単位法を用いる利点と計算方法を理解する。また、簡易法による故障計算を理解する。
11週 電力品質①-周波数と有効電力 電力システムにおける電圧や周波数、停電頻度、高調波の許容範囲を理解する。また、周波数と有効電力の関係性を理解する。
12週 電力品質②-電圧と無効電力 電力システムにおける電圧制御に無効電力を使用する理由を理解する。また、無効電力による電圧制御の計算ができる。
13週 電力システムの経済運用手法① 電力システムの経済運用のための各種制御について理解する。また、発電機の出力配分を等λ法を用いて計算できる。
14週 電力システムの経済運用手法② 電力システムの経済運用のための計画手法について理解する。また、最適化問題による運用計画について概要を理解する。
15週 次世代の電力システム 次世代の電力システムの展望を理解する。
16週 前期定期試験

評価割合

達成度確認試験前期定期試験課題合計
総合評価割合404020100
基礎的能力0000
専門的能力36361890
分野横断能力44210