電験三種（第三種電気主任技術者）「電力」のうち、ガスタービンとコンバインドサイクル発電の問題です（大分類：火力発電・重要度B）。一問一答6問 → 五肢択一2問の順に解き、解答・解説は各問題の下を開いて確認してください。
一問一答（○×）
重要度：B 難易度：★☆☆
問1：ガスタービンは、圧縮機、燃焼器、タービンで構成され、ブレイトンサイクルで動作する。
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正解：○
空気を圧縮機で圧縮し、燃焼器で燃料を燃やして高温・高圧のガスにし、そのガスでタービンを回します（ブレイトンサイクル）。
重要度：B 難易度：★☆☆
問2：コンバインドサイクル発電は、蒸気タービンの排気を用いてガスタービンを回して発電する方式である。
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正解：×
コンバインドサイクル発電は、ガスタービンの排ガスの熱を排熱回収ボイラで回収して蒸気をつくり、蒸気タービンも回して発電する方式です。
重要度：B 難易度：★☆☆
問3：コンバインドサイクル発電は、ガスタービンの排ガスの熱を回収して蒸気タービンでも発電するため、ガスタービン単独で発電する場合より熱効率が高い。
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正解：○
総合の熱効率はη＝ηG＋(1−ηG)ηSで、ガスタービン単独の効率ηGに、排熱から得る分(1−ηG)ηSが加わるため、ηGより高くなります。
重要度：B 難易度：★★☆
問4：ガスタービンコンバインドサイクル発電は、石炭などを燃料とする汽力発電に比べて、起動に時間がかかり、出力を変化させる速度も小さい。
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正解：×
ガスタービンコンバインドサイクル発電は起動時間が短く、出力変化の速度も大きいという特徴があります（総合資源エネルギー調査会 発電コスト検証ワーキンググループ第5回会合 資料3）。
重要度：B 難易度：★☆☆
問5：大気温度が高くなると、吸い込む空気の密度が大きくなるため、ガスタービンの出力は増加する。
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正解：×
気体の密度は絶対温度に反比例するため、大気温度が高くなると吸い込む空気の密度が小さくなり、同じ体積で吸い込める空気の質量が減って、ガスタービンの出力は低下します。
重要度：B 難易度：★★☆
問6：理想的なブレイトンサイクルの熱効率は、圧縮機の圧力比を高くすると向上する。
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正解：○
理想的なブレイトンサイクルの熱効率は、比熱比をκ、圧力比をrとして η＝1−1／r^((κ−1)/κ)（rの(κ−1)/κ乗）で表され、圧力比が大きいほど高くなります。
五肢択一
重要度：B 難易度：★☆☆
問7：ガスタービンの熱効率が38%、ガスタービンの排ガスの熱を回収して発電する蒸気タービン側の熱効率が32%のコンバインドサイクル発電所の熱効率〔%〕の値として、最も近いものはどれか。ただし、排ガスの熱はすべて排熱回収ボイラに入るものとし、蒸気タービン側の熱効率は、排熱回収ボイラに入った熱量に対する値とする。
- 12.2
- 35.0
- 50.2
- 57.8
- 70.0
【第7問：正解と解説】
正解：4
正解は4です。
η＝ηG＋(1−ηG)ηS＝0.38＋(1−0.38)×0.32＝0.38＋0.1984＝0.5784 → 57.8%
1：誤り。2つの効率を掛けています。
2：誤り。2つの効率の平均をとっています。
3：誤り。蒸気側に入る熱を(1−ηG)ではなくηGとしています。
4：正しい。
5：誤り。2つの効率を単純に足しています。蒸気側が使えるのはガスタービンで出力にならなかった熱(1−ηG)だけです。
重要度：B 難易度：★★☆
問8：コンバインドサイクル発電所の熱効率が60%、ガスタービンの熱効率が40%であった。ガスタービンの排ガスの熱を回収して発電する蒸気タービン側の熱効率〔%〕の値として、最も近いものはどれか。ただし、排ガスの熱はすべて排熱回収ボイラに入るものとし、蒸気タービン側の熱効率は、排熱回収ボイラに入った熱量に対する値とする。
- 20.0
- 33.3
- 50.0
- 66.7
- 150.0
【第8問：正解と解説】
正解：2
正解は2です。
η＝ηG＋(1−ηG)ηS より ηS＝(η−ηG)／(1−ηG)
ηS＝(0.60−0.40)／(1−0.40)＝0.20／0.60≒0.333 → 33.3%
1：誤り。総合効率とガスタービン効率の差をそのまま答えています。蒸気側に入る熱は(1−ηG)＝0.6です。
2：正しい。
3：誤り。差をガスタービンの効率で割っています。(1−ηG)で割ります。
4：誤り。ガスタービンの効率を総合効率で割っています。
5：誤り。総合効率をガスタービンの効率で割っています。
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