JRはなぜ自前の発電所や変電所を持っているのか

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鉄道会社では沿線に自社の変電所を備えている(筆者撮影)

鉄道趣味ライター 柴田東吾

2021年10月10日、埼玉県蕨市にあるJR東日本の変電所で火災があり、首都圏の9つの路線で一時運行を見合わせた。1カ所の変電所のトラブルが広範囲の路線に影響したのだが、報道にあった「基幹変電所」とは何なのか。そもそもJR東日本が変電所を保有しているのはなぜなのか。報道を聞いただけでは消化不良になってしまいそうなので、ここでは鉄道会社が持っている変電所や電力設備について、深掘りをしてみよう。

鉄道会社は自前の変電所を持っている

鉄道会社は多かれ少なかれ、電気を供給するための電気設備を自前で持っている。それは電車が走っていようが、ディーゼルカーだけだろうが同じことだ。今回注目された変電所も、電気設備の一部に含まれる。

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電気の供給を受ける場合、首都圏であれば東京電力から電気を購入するケースが多いだろう。一般の家庭であれば、東京電力が家庭用の電気として交流100Vの電気を用意してくれる。ところが、鉄道会社のように大量に電気を使用する場合は、電力会社が末端部分まで電気の面倒を見ることはない。電車を動かす場合は、直流1500Vや交流20000Vといった特殊な電気を供給しなければならず、電力会社が特定のユーザーのために専門の設備を持つのは効率が悪いからだ。ということで、電力会社は一括して電気を供給するにとどめ、電気を変換して使うほうはユーザーが担う形態になっている。

これは鉄道に限らず、工場・倉庫・商業施設・ビル・高層マンションなど、大量に電気を使う施設であれば自然に行われている習慣だ。こういった施設では、東京電力のような電力会社から強い電気をまとめて購入し、施設の中に「電気室」などと呼ばれる設備を設けて、照明・コンセント・エレベーターなどの設備で使いやすい電気に変換している。

今回、火災事故があった蕨交流変電所は「基幹変電所」と呼ばれている。だが、「基幹変電所」と言われても、さっぱりわからないのではないだろうか。

そもそも「変電所」とは何か。それは受け取った電気を使いやすい電気に変換する場所だ。電気を変換する場所だから変電所という。「交流」は電気の種類なので省くが、基幹変電所とは何かというと、蕨交流変電所の場合は東京電力から購入した電気を最初に受ける場所となる。

蕨交流変電所は、東京電力から受けた電気を周辺の小規模な変電所に供給するのが主な仕事で、電気を「まとめ買い」する窓口とも言える。さらに、蕨交流変電所から周辺にある小規模な変電所に電気を送り、それらの変電所で電気が変換されて周辺の各駅や電車などに電気が供給される仕組みになっている。一見ややこしいが、電気を使用する場所の近くで用意することにより、質のよい電気を供給することができる。

今回の火災があった蕨交流変電所は、各変電所に電気を送る中枢・基幹の機能があった。東京電力から購入した電気を変換するトランス(変圧器)が壊れて発火したために、周辺の変電所に電気が供給できなくなり、広い範囲で停電してしまった。

ここでトランスという言葉が出たが、これは変電所では要の設備で、電気の強さ(電圧)を変換するものだ。大きな電力を遠くに送電する場合、電圧を上げて強い電気にして送ると送電時の損失が少ない。だが、強い電気は近づいただけで感電するような危険なものでもあり、蕨交流変電所では周辺の変電所に電気を配りつつ、使いやすいように電気の強さを弱める役割も持たせているのだ。

JR東日本が持っている発電所

変電所の話とは異なるが、JR東日本は自前の発電所を持っていることで知られている。川崎地区に火力発電所、新潟の小千谷地区に水力発電所を備えているのだが、実際にはこれらの発電所でJR東日本が使用する電力のすべてを賄うことはなく、東京電力などの沿線の電力会社から購入した電気も使われている。

今回の火災では、周辺の変電所から電気を融通して仮復旧としているが、普段の電力供給では、電力会社から購入した電気と自前で発電した電気を使い分けている。イメージとしては、購入した電気はAのエリアで、発電した電気はBのエリアで使うといった具合だ。

今回の火災では停電が広範囲に及んだが、JR東日本の広いエリアから見れば一部の地域で、地域によって使い分けが行われていることがわかるだろう。

鉄道会社以外でも、企業が自前で発電所を持っている事例もある。ここではJR東日本に限るが、JR東日本の場合は、前身の組織が明治時代から電車を走らせている。電気の設備が整っていない時代から電車を走らせているので、自前で発電所を備えたことは自然なことであろう。

加えて、明治・大正時代は、鉄道会社と電力会社が同じ企業の系列内にあるというのも当たり前だった。民営鉄道の場合は、沿線に電気を供給している会社が自社系列だった事例もある。当時は電気の需要が少なく、安定的に電気を使う鉄道会社と組むのが適当とされていたのだという。

なお、都営地下鉄こと東京都交通局にも発電部門がある。こちらは奥多摩のダムと合わせて作った発電所を管理するための部署で、成り立ちが違っている。

電気のバイパス

今回の火災では、変電所が焼損して使えなくなっているにもかかわらず、停電した後から順次復旧し、翌日には通常運行に戻っている。こうした事ができるのは電気設備に「バイパス」機能を持たせているからで、バイパスを用いることで仮復旧が可能となる。

ただ、先に触れたとおり、普段は担当の送電エリアが決まっている。これに加えて普段は担当しないエリアにも送電をするとなると、当然ながらほかの変電所の負担が増えることになる。場合によっては変電所の容量をオーバーしてしまうこともあり、容量に合わせて使う側を抑えることにもなる。

過去の事例だが、落雷で変電所を焼失した鉄道会社があった。仮復旧ができたものの、隣接の変電所からの送電では容量が間に合わず、復旧までラッシュの列車運行本数を削減して対処したこともあった。

JR東日本の基幹変電所は蕨をはじめ、首都圏で数カ所あり、何かあった場合は互いに融通できるように作られている。さらに言うと、変電所自体も複数の回線から電気を受ける仕組みになっているのが基本だ。

蕨交流変電所でも、焼損したものと同じ設備が見えるので、東京電力から電気を受ける部分は2重になっているようだ。これを「2回線受電」と呼んでいるのだが、一般の大規模な電気設備でも2回線受電や、3重に行う3回線受電を行う事例はよくあるものだ。

今回の火災では、トランスとその周辺のみの損傷で、健全な片側だけを用いて送電すれば問題は少ないように見える。だが、それは「コロンブスの卵」のようなもので、被害状況が刻々と変わる中で、安全にバイパス送電ができるように対処するのは至難の業となるだろう。

被害状況の確認と仮送電を同時並行で行い、電気の容量を考慮しながら作業時の安全に配慮しなければならない。あとは、JRのような巨大組織ならではの問題で、各部署との連携・コミュニケーションにも膨大な手間を費やしてしまうゆえに、仮復旧ですら長時間を要してしまう。

電車の側でできること

とは言え、乗客としては仮復旧まで2~3時間も列車の中で待たされるのは、たまったものではない。現状では、停電になると列車のトイレも使えなくなる(トイレが電気で動くため)始末で、改善の余地があるだろう。

今回の変電所の不具合も含め、列車に電気を送る設備で不具合が生じる事態はよくあるものだ。春先の強風で架線にビニールが引っかかる、カラスが巣を作って架線の設備をショートさせる、変電所に動物が侵入して設備が壊れるなど、枚挙にいとまがない。

最新の電車では非常脱出用のバッテリーを搭載した車両があり、JR東日本の車両でも横須賀・総武快速線の新形車両には搭載されている。停電があった場合、このバッテリーを蓄えた電気で近くの駅まで避難ができるというものだ。

今回のように、JR東日本の場合は運行支障が起きた場合の影響が大きく、今後の新型車両は非常脱出用のバッテリーを標準装備としてよさそうにも思える。これと合わせて、バイパス送電の簡略化など、短時間で仮復旧が可能な体制ができると利用者としてはありがたい。

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2505459 0 東洋経済オンライン 2021/11/11 09:44:36 2021/11/11 09:50:31 2021/11/11 09:50:31

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