北熊本製作所 北九州支店

鉄道×電子工作×温泉×送電線

電力の現状と対策

このたびの震災で被害を受けた方々に、謹んでお見舞い申し上げます。

東京電力と東北電力で電力不足が生じているますが、他の電力会社から電力供給も難しい状態です。
東京電力や東北電力は50Hzですが、お隣の中部電力は60Hzであり、周波数が違うからです。
しかしながら、非常時ということで、様々な方法を使って中部電力や関西電力からの支援が行われています。勿論、同一周波数である北海道電力からも支援が行われています。以下にまとめてみました。

関連項目:周波数統一について考える

北本直流連携線による北海道からの送電
最大容量である60万kWの融通が行われています。交流送電だと状況によっては最大容量まで使えない場合がありますが、直流送電であることが幸いし、制限容量いっぱいまでの融通が可能です。
※「交流送電だと状況によっては最大容量まで使えない」というのは、位相や無効電力の問題や、周波数維持の問題によるものです。

周波数変換所のフル運転
新信濃周波数変換所(長野県)、佐久間周波数変換所(静岡県)は最大出力(各30万kW)、東清水周波数変換所は現在可能な最大出力(10万kW)で60Hzから50Hzに変換し、計100万kWの電力融通が行われています。
なお、東清水周波数変換所はそもそも30万kWの変換能力を持つように作られるはずでしたが、送電線などの用地取得の問題から、10万kWに制限されています。30万kWでの本格運用は2014年12月の予定ですが、この時期を早められるように検討しているようです。

東清水周波数変換所の出力向上
中部電力によると、暫定的に約3万kWの出力向上を行うようです。
その方法については「送電線の電圧変動の許容値を定めた社内規定を、顧客に影響のない範囲で緩和する」(電気新聞より)と書かれています。東清水周波数変換所は、本来275kVの送電線に接続すべきところ、154kVに接続して仮運用している状態です。この送電線の容量制限によって変換容量が10万kWに制限されており、変換装置自体は30万kWに対応しています。今回の出力向上では、送電電圧を僅かに高めたり、負荷側の電圧低下を許容したりする方法をとっているものと思われます。


佐久間水力発電所の50Hz運転
50/60Hz両用の発電所である佐久間水力発電所を50Hzで運転しているようです。
付近の秋葉系水力発電所も50Hz運転にして、計23.1万kWを融通するそうです。

新豊根水力発電所による支援
50Hz用発電機と60Hz用発電機の両方と、両用発電機を備える揚水発電所で、中部電力からの60Hz電力によりあらかじめ揚水しておき、ピーク時に50Hz用発電機で発電しているようです。50Hz最大出力は75万kWとなります。ただし、揚水発電のため、予め60Hzの電力で汲み上げた水の分だけの発電となるため、常に最大出力にすることはできません。
50Hz発電機と60Hz発電機が一部別々で、送電経路も2つあるので、揚水運転しながら発電運転すれば周波数変換所代わりになる気がしますが…ピーク需要だけ負担すればいいからそんなことをする必要もないのか。

泰阜水力発電所の50Hz化
中部電力の発電所です。通常60Hzで発電していますが、改造によって50Hz化し、2万~4万kWを融通するようです。

寝覚水力発電所と御岳水力発電所の50Hz化
この発電所は、東京電力から離れた関西電力の所有ですが、作られた当初は50Hzにも対応していたようです。(当時は50Hzと60Hzが入り乱れた地域があったため。)その設備が生きていたため、このようなことができたのかもしれません。これにより、数万kWの電力が融通されます。

なお、同じく関西電力の黒部川系の発電所にも、いくつか周波数両用だったものがあるようですが、60Hz用に交換されてしまったようです。これが健在で、送電経路があれば、さらに数十万kWの融通が可能だったかもしれません。



60Hzの発電設備を50Hzに切り替える例がいくつかありましたが、60Hz用の機器を50Hzで使うには少し問題があります。

まず、60Hz用の変圧器を50Hzで使用すると、効率が低下します。変圧器には「インダクタンス」というものがあり、変圧器から出力を取り出さないときは、インダクタンスによって入力電流が低下します。しかし、インダクタンスは周波数が低いほど小さくなるので、60Hz用の変圧器を50Hzで使用すると、入力電流が増え、効率が下がることになります。
泰阜水力発電所の場合、50Hz用変圧器を新設したか、偶然に50Hzも許容できる変圧器だったと考えられます。寝覚水力発電所と御岳水力発電所はおそらく両用の変圧器があったためではないかと考えられます。
なお、逆に50Hz用の変圧器を60Hzで使うことは可能のようです。

また、60Hz用の発電機を50Hzで運転する場合、回転数を下げればいいので、これは比較的簡単です。しかし、出力電圧が下がります。発電所で使われる発電機には、出力電圧を調整する機能がありますから、ある程度はカバーできますが、変圧器の変圧比の変更が必要かもしれません。
逆に50Hz用の発電機を60Hzで運転する場合、回転数を上げる必要があります。回転子やタービンには通常以上の遠心力が加わるので、機械強度の点で問題があります。

その他、送電線のインダクタンスやキャパシタンスの影響の受け方が少し違ったり、細かい違いがあると思います。



ところで、どういう経路で60Hz地域から50Hz地域へ融通しているんだろう?
中部電力の場合、そもそも50Hzに接続できるように送電線が引いてありますが、関西電力のほうはどうなっているのかは謎です。



参考
・中部電力公式サイト
2011年3月度定例記者会見
東清水FCの緊急対策としての変換能力向上の検討について
東北地方太平洋沖地震に伴う当社の支援状況について[PDF]
・電気新聞
被災地への電力融通拡大 中部電が緊急対策
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新型地中配電?

またも写真が撮れなくて、googleマップの力を借ります。

地中配電にすると、変圧器を地上に置くことになります。このリンク先のような、歩道に置いてあるのがその変圧器です。変圧器塔または配電塔と呼ぶようです。(配電塔といえば、普通は22kVの特高から6.6kVへ降圧する設備を指すことが多いのですが…)一方、最近出てきている新しい方式では、鉄柱を立ててその上に変圧器を取り付ける方式があるようです。
熊本市江津の県道103号線のこの付近には、茶色い鉄柱を立ててその上に茶色の変圧器(普通の配電用とは違う形状)を取り付けたものが使われています。
ストリートビューでは、工事中で鉄柱のみ立っている様子が見れます→こちら

他にも、水俣市の国道3号線沿いに同じものがあります。こちらが早いようです。

わざわざ鉄柱の上に取り付ける意味って何でしょうね?
なかなか情報が出てこなくて、詳細が分かりません。



余談
「地中配電 柱上変圧器」でgoogle検索したら、こんな広告が…。

柱上 変圧器大特集
買えば貯まる。貯めて使える! 楽天はポイントがついてとってもお得www.rakuten.co.jp

なんかこういうありもしない広告とか嫌いだ…。



追記(2011/12/07)
ソフト地中化というそうです。
配電塔を置くスペースが取れないか、電柱を撤去できない場合に使うんだとか。この場合は前者でしょうが、スペースが無いかというと…
参考→http://www.nasudenki.co.jp/products/ug/item/soft/index.htm

九州電力サイトの使えそうな資料


送電線地図
北九州支店管内
福岡支店管内(PDF)
佐賀支店管内
長崎支店管内(2009年版)
大分支店管内
熊本支店管内
宮崎、鹿児島は見つからず…


歴史とか
熊本
  くまもとの電気100年のあゆみ
宮崎
大分

変形鋼管鉄塔(熊本県)

東京電力の日吉変電所ではありません。



私はまだ自動車も原チャも免許を持っていないので、偶然通りかかったときしかこういう写真を撮れません。そんなわけで今回は特に写真が悪いのですが、情報はないよりあるほうがいいということで。

熊本市近見に、通常と異なる形の鋼管鉄塔があります。日吉変電所と川尻変電所をつなぐ66kV送電線です。

変形鉄塔

携帯で遠くから撮影したので非常に見苦しいです。写真中央に写っているものがそれです。
例のごとく、鮮明な画像はストリートビューでどうぞ。
 斜め下から
 前から

なんか変でしょ?
まず、架空地線がありません。あるにはあるのですが、上空を素通りしています。
そして、腕が左右4本ずつあります。
また、なぜか片側だけに引き込み用のブッシングがあります。この中を通って、1回線分が鋼管の中に引き込まれます。行き先は鉄塔の根元、近見変電所です。
どうせなら2回線分引き込めばいいのに…電気的にバランス悪くならないんですかね?

この鋼管鉄塔は2回線の形ですが、前後の鉄塔は4回線です。つまり、この鋼管鉄塔で突然4回線が2回線にまとめられて、すぐに4回線に戻されています。1つの腕につき2本の電線を持っているわけです。

4回線鉄塔
なぜこんな器用なことができるかというと、相配置に秘密があります。前後の4回線は、よくみかける2回線の配置を縦に2組重ねたわけではなく、右図のように、上部4本、中間4本、下部4本にそれぞれ同相の線を配置しているのです。
右図の●、■、▲は電線を表し、同じ記号は同じ相を表します。

この送電線、日吉変電所側に行くと途中から2回線となっていますが、2導体になっています。(2本の電線を1組にして、4回線分の本数を持たせてある。)下段には別の送電線が1回線取り付けてあるためです。2導体で2回線にするより、単導体で4回線にしたほうがインダクタンスが減る(電流が流れやすくなる)のですが、非常に大きな違いがあるわけではないし、4回線は費用もかかりますから、適材適所で用いられるわけです。


にしても、この背の低さ…上部2回線は素通りさせるつもりじゃなかったんだろうか…。

タイの送電線

タイしたものじゃないですが、タイで見かけた高圧送電線
souden.jpg

去年の7月に学会発表でタイに行った時のものです。66KVぐらいでしょうか?こういう高電圧の送電線が、まるで配電線のように街のあちこちにあります。ところどころで小規模な変電所に引き込まれていました。
そういえば、配電用変圧器をあまり見かけませんでしたが…220V配電だし、需要が少ないからでしょうね。

こんなのも見かけました。移動中何度も見かけたのですが、ブレて写真は撮れませんでしたorz。というわけで絵で…
thai_hv.png
最上部の1線分だけ書きました。左右の電柱で1セットで、電線は繋がっています。右からやってきた送電線は腕金の先端に近いところに引き留められ、ジャンパを通して腕金の根元側の線に移されます。そして、今度は逆に腕金の根元側に引き留められ、腕金の先端に移されます。この2本の電柱の腕金の先端には支線が張ってあります。
とくに障害物があるわけでもなく、このような電線の位置の移動が何箇所かありました。何だったのでしょう…

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