私の趣味だがクルマは当然好きだが、鉄道オタクまでの意識はないが鉄道には結構感心を傾けている。そんなことから、東海道新幹線の電源に関する話しを記してみたい。
新幹線の架線電圧はAC25KVだ。つまり交流25,000Vだが、単相交流ということだ。本来なら、大電力を効率良く給電するには三相交流で給電したいところだが、電源は架線１本とレールの２つの要素しかないから、三相給電は信頼性とか保守費用から諦めている訳だ。
ただし、新幹線も３００系以降は、ＩＧＢＴなどのパワー半導体の大幅な進歩で、単相25KVを受電し、一度DCに変換後、新たに三相ＡＣとし、しかも電圧と周波数を可変にして、３相動機モーターを駆動する方式になっている。
ところで、2011/3/11で福島原発が壊滅し、計画停電という出来事があったのを覚えているだろうか。実際のところ、この計画停電はやらなくても良かった説もある様だが、そのことは置いておいて、日本中で電力のやりとりが困難な理由が、あれから９年を経るが、何ら具体的に見直しの論議も聞かれないのはどうしてだろうか。つまり、静岡県の富士川と新潟県の糸魚川を結ぶ線を挟んで、西が５０Ｈｚ、東が５０Ｈｚという違いが生じたままなのだ。これは、そもそも明治時代にさかのぼり、各地に民営の電力会社が多くあった時代に起因はあるのだ。それが、国で電力会社を特別に管理する電力管理法の下に置きながら、周波数の違いをそのままに据え置き続けたという、ある意味危機管理の欠落があるのだ。実際のとろろ、我が沼津市にある変電所には、周波数の区切りの近くにある事もあり、５０と６０の双方向に周波数を変換する設備を付帯して持っている。ただし、送電電力の総てを周波数変換できる訳ではなく、幾らまでか具体的な数値は知らぬが、限られた電力しかやりとりはできないのだ。
ここまでの知識を前提として、東海道新幹線は、東京から大阪まで走る訳だが、その建設時から架線への給電は単相交流２５ＫＶ（６０Ｈｚ）で統一されているのだ。また、架線への給電は、電圧降下の問題や、架線電流の限界もあり、２０～３０ｋｍ間隔で、路線の近くに変電所を設置しており、高圧送電塔からの電圧を減圧して給電している。そんな中、富士川から東側の変電所においては、単に単相２５ＫＶにするだけでなく、周波数を６０Ｈｚに変換する周波数変換設備も幾つか持たせているのだ。ここからが今回記したいことなのだが、交流周波数の変換を、回転型から静止型に来年（Ｒ３年）までに総て完了を終えるというＪＲ東海のお知らせ記事がある。（詳しい内容は写真資料を参照）
ここでＪＲ東海が云う。回転型というのは、富士川より東で５０Ｈｚを６０Ｈｚに変換する場合、まず５０Ｈｚで同期モーターをぶん回し、直結した交流発電機で６０Ｈｚの発電をおこなうというものだ。交流発電機の周波数は、回転数もしくは回転子の極数で変化するので、極数を１.２倍にするか、まったく同一の極数の交流発電機だとすれば、変速ギヤで１.２倍に増速することで、周波数を変換できるという式だ。
しかし、冒頭に述べた様に、今や３００系新幹線の用に、パワーエレクトロニクス技術で、周波数や電圧を可変にできるので、静止型というのは、そういう意味なのだ。
なお、ＪＲ東海は、今回の様に架線周波数を６０Ｈｚで統一化しているが、長野を通る北陸新幹線は、既に３００系登場以降の新車両を前提にしていたこともあると思えるが、車両側で５０、６０の相互の変換を行える仕組みを採用しているそうだ。ＪＲ東海で、車両側を変更する案も検討したと思えるが、車両以外の線路機器とか制御機器の仕様変更だとか、過渡的に移行できる優位点などを含め、従来同様の給電形態は保持することにしたのだろう。
しかし、全段にも記したが、１国で複数の周波数を残し続ける意味はないだろう。全国６０Ｈｚで統一すれば、送電網のやりとりも融通が効くし、モーターなどの使用機器で、互換性がなくなったり、出力が変化してしまうなど、不便極まりない、これこそ国家の危機管理の一つだろうと思うが、こういうことを述べる政治家は聞かない。
写真説明
①周波数変換設備の変更１ページ（ＪＲ東海）
②周波数変換設備の変更２ページ（ＪＲ東海）
③熱海丹那トンネル近くにある新幹線変電所１
④熱海丹那トンネル近くにある新幹線変電所１
⑤熱海駅を通過する新幹線Ｎ７００のぞみ
※新幹線熱海駅のこと 2016年1月24日記
ＪＲ東海・新幹線熱海駅ですが、ここはトンネル間のカーブ（おそらく５００Ｒ位はあるだろう）の途中に設置された駅だ。通常の新幹線駅では、引き込み線が設置され、「のぞみ」などの追い越し車両をやり過ごせる訳だが、ここはスペースの関係もあり追い越しレーンが設置されていない。従って通過車両は、恐らく２００km/h近くでホームを通過する。そのため、停止車両の停車以外は、ホームの仕切り扉を閉鎖し安全を図っている。今回の「こだま」乗車時も、「のぞみ」が爆走して行くが、カーブ後の新丹那トンネル（８ｋｍ程）以降は直線だから、最高速近くまで加速して行く。
新幹線の架線電圧はAC25KVだ。つまり交流25,000Vだが、単相交流ということだ。本来なら、大電力を効率良く給電するには三相交流で給電したいところだが、電源は架線１本とレールの２つの要素しかないから、三相給電は信頼性とか保守費用から諦めている訳だ。
ただし、新幹線も３００系以降は、ＩＧＢＴなどのパワー半導体の大幅な進歩で、単相25KVを受電し、一度DCに変換後、新たに三相ＡＣとし、しかも電圧と周波数を可変にして、３相動機モーターを駆動する方式になっている。
ところで、2011/3/11で福島原発が壊滅し、計画停電という出来事があったのを覚えているだろうか。実際のところ、この計画停電はやらなくても良かった説もある様だが、そのことは置いておいて、日本中で電力のやりとりが困難な理由が、あれから９年を経るが、何ら具体的に見直しの論議も聞かれないのはどうしてだろうか。つまり、静岡県の富士川と新潟県の糸魚川を結ぶ線を挟んで、西が５０Ｈｚ、東が５０Ｈｚという違いが生じたままなのだ。これは、そもそも明治時代にさかのぼり、各地に民営の電力会社が多くあった時代に起因はあるのだ。それが、国で電力会社を特別に管理する電力管理法の下に置きながら、周波数の違いをそのままに据え置き続けたという、ある意味危機管理の欠落があるのだ。実際のとろろ、我が沼津市にある変電所には、周波数の区切りの近くにある事もあり、５０と６０の双方向に周波数を変換する設備を付帯して持っている。ただし、送電電力の総てを周波数変換できる訳ではなく、幾らまでか具体的な数値は知らぬが、限られた電力しかやりとりはできないのだ。
ここまでの知識を前提として、東海道新幹線は、東京から大阪まで走る訳だが、その建設時から架線への給電は単相交流２５ＫＶ（６０Ｈｚ）で統一されているのだ。また、架線への給電は、電圧降下の問題や、架線電流の限界もあり、２０～３０ｋｍ間隔で、路線の近くに変電所を設置しており、高圧送電塔からの電圧を減圧して給電している。そんな中、富士川から東側の変電所においては、単に単相２５ＫＶにするだけでなく、周波数を６０Ｈｚに変換する周波数変換設備も幾つか持たせているのだ。ここからが今回記したいことなのだが、交流周波数の変換を、回転型から静止型に来年（Ｒ３年）までに総て完了を終えるというＪＲ東海のお知らせ記事がある。（詳しい内容は写真資料を参照）
ここでＪＲ東海が云う。回転型というのは、富士川より東で５０Ｈｚを６０Ｈｚに変換する場合、まず５０Ｈｚで同期モーターをぶん回し、直結した交流発電機で６０Ｈｚの発電をおこなうというものだ。交流発電機の周波数は、回転数もしくは回転子の極数で変化するので、極数を１.２倍にするか、まったく同一の極数の交流発電機だとすれば、変速ギヤで１.２倍に増速することで、周波数を変換できるという式だ。
しかし、冒頭に述べた様に、今や３００系新幹線の用に、パワーエレクトロニクス技術で、周波数や電圧を可変にできるので、静止型というのは、そういう意味なのだ。
なお、ＪＲ東海は、今回の様に架線周波数を６０Ｈｚで統一化しているが、長野を通る北陸新幹線は、既に３００系登場以降の新車両を前提にしていたこともあると思えるが、車両側で５０、６０の相互の変換を行える仕組みを採用しているそうだ。ＪＲ東海で、車両側を変更する案も検討したと思えるが、車両以外の線路機器とか制御機器の仕様変更だとか、過渡的に移行できる優位点などを含め、従来同様の給電形態は保持することにしたのだろう。
しかし、全段にも記したが、１国で複数の周波数を残し続ける意味はないだろう。全国６０Ｈｚで統一すれば、送電網のやりとりも融通が効くし、モーターなどの使用機器で、互換性がなくなったり、出力が変化してしまうなど、不便極まりない、これこそ国家の危機管理の一つだろうと思うが、こういうことを述べる政治家は聞かない。
写真説明
①周波数変換設備の変更１ページ（ＪＲ東海）
②周波数変換設備の変更２ページ（ＪＲ東海）
③熱海丹那トンネル近くにある新幹線変電所１
④熱海丹那トンネル近くにある新幹線変電所１
⑤熱海駅を通過する新幹線Ｎ７００のぞみ
※新幹線熱海駅のこと 2016年1月24日記
ＪＲ東海・新幹線熱海駅ですが、ここはトンネル間のカーブ（おそらく５００Ｒ位はあるだろう）の途中に設置された駅だ。通常の新幹線駅では、引き込み線が設置され、「のぞみ」などの追い越し車両をやり過ごせる訳だが、ここはスペースの関係もあり追い越しレーンが設置されていない。従って通過車両は、恐らく２００km/h近くでホームを通過する。そのため、停止車両の停車以外は、ホームの仕切り扉を閉鎖し安全を図っている。今回の「こだま」乗車時も、「のぞみ」が爆走して行くが、カーブ後の新丹那トンネル（８ｋｍ程）以降は直線だから、最高速近くまで加速して行く。
