電力周波数（50Hと60H）統一の問題点

質問

関東と関西の周波数を統一する場合、数十兆円の費用が必要と言われていますが本当でしょうか。

・ 60Hに統一する場合、発電機は回転数を20%上げる。変圧器は問題なく使えると思います。
・ 発電機の回転数を20%上げると機械的に問題がある場合は、50Hに統一すればいい。
・ 変圧器や開閉器等の変電設備は周波数に影響されないのでは。
専門的な回答をお願い致します。

回答No.6

co_marimon · ベストアンサー

受電側で直接的に即困るのは力率改善コンデンサを使ってる設備が思い浮かびます。
力率改善コンデンサの容量設定は周波数にも依存してるのでそのままじゃ使えなくなります。

周波数の統合の手間とコストかけるなら直流送電のほうがいいんじゃないでしょうか？
直流送電なら系統連動なんてしなくていいし。

私が個人的に思うのはインバータがなかった時代の変圧に交流が都合がよかっただけで、
今となっては末端負荷機器にPFC回路が必要な交流送電は不都合のほうが多くなってます。
我が家は現在DC電源に統一してしまおうとしています。
自立太陽光発電とバックアップバッテリーを導入し始めていて、
LED照明機器はDC10.5Vを要求します。(最大効率を目指すとDC12V給電は都合が悪い)
我が家の既存のスイッチング型ACアダプタやインバータモーター使用機器はほとんどDC140Vで動作します。
小さな自立発電では正弦波インバータの電力変換ロス、
PFC搭載・非搭載機器の混在は大変都合が悪い状態です。
一部のトランス使用機器や誘導モーターのために交流給電はどうしても残ってしまいますが、
それらの機器が寿命を迎えたらインバータモーターやDCモーター、スイッチング電源に置き換えていくつもりです。

周波数統合という半端なことするならDC送電含む送電網の抜本見直しのほうがいいと思います。
大型大電力機器ならACでもDCでもな部分はありますが、
末端小型機器はDC電源のほうが都合がよいことが多くなってきており、
上流と下流で使い分けるというのもアリかもしれないので、
周波数の統合がそもそも意味のあることなのかどうなのかも問題です。

回答No.5

lumiheart

日本製汎用モータは皆50/60Hzなのでモータ自体には問題なし
http://wwwf2.mitsubishielectric.co.jp/melfansweb/i_motor/index.html
http://www.hitachi-ies.co.jp/products/motor/neo100/index.htm

コンベアも50/60Hz共用
http://www.okurayusoki.co.jp/product/conveyor/lightweight/belcon_mini/dmh.html
1本のコンベア長が１００ｍとかは稀
多くのコンベアラインに使用されてるのはせいぜい２～３ｍの短いコンベアを組み合わせて使う
http://www.okurayusoki.co.jp/product/solution/case/book.html
どー言う事なのかですが
50Hz＞60Hzにした場合　積載製品ピッチが長くなるだけ
60Hz＞50Hzにした場合　積載製品ピッチが短くなるだけ

また、現代の多くの主要コンベアラインはインバータ化済み
インバータ化してないコンベアは早かろうが遅かろうが生産には影響しない
だからインバータ化していない

工作機械やロボットその他精度の必要な機械は
既にインバータかサーボモータ駆動
つまり電源周波数には依存しない
安価な手動旋盤等はインバータ化していないが
手動でギア変速する　＜問題無し

工場ではなくて商業ビル等で
エアコン等の空調設備はインバータ
浄水排水設備もインバータ
エレベータもインバータ
つまり50/60Hzに依存しない

その他インバータ化されてなくて50/60Hzに影響される装置は
ファン、ブロア、ポンプでインバータ化されていないもの
ファン、インバータを付けるかファン自体を交換
ブロア、吸気口ダンパを開け閉めして調整するだけ
ポンプ、確率的にはほとんど影響しない
　　　　ポンプの場合は其れくらいの余裕率を見て選定してるから
　　　　影響が大きいものは既にインバータ化済み

電力量計
http://www.fujielectric.co.jp/products/whm/about/index.html#01_01
http://www.mitsubishielectric.co.jp/haisei/power-monitoring-devices/models/index.html#p02
検定付きの場合は50か60Hz専用となる
周波数が変わった場合必ずしも使用不能になるわけではない
ただ、精度保証がされないだけ
工場内でライン毎とかに設置されてる電力量計は気にしなくて良い
恐らく検定問題は電力会社が認めればOKなのでしょう
従来は回転式だったので周波数違いが精度に影響したかも知れない
でも、これからの主流はデジタル式　＜周波数が影響しない

高圧受電トランスは50/60Hz別
http://www.mitsubishielectric.co.jp/haisei/transformers/index.html
http://www.hitachi-ies.co.jp/products/trans/amo/x_sp/index.htm
でも恐らくですが効率追求しすぎた為、効率が保証されないだけと思う
周波数が違うと効率低下するだけでは？（発熱も効率のうちですが）
必ずしも使用不能に成るわけではないと思う

低圧トランスは50/60共用
http://www.e-aiharadenki.co.jp/duct.html
http://www.swallow.co.jp/list.html

家庭用の冷蔵庫、洗濯機も現代のほとんどはインバータ
蛍光灯も既に多くはインバータ
LED照明はもちろんインバータ
家庭用でそれ以外で周波数が問題になるのはほぼなし

周波数統合が困難なのは高圧受電トランスくらい
それ以外では特殊な例を除いてほぼなし

もし、年内に国会で周波数統合が決まったとして
恐らく、実行されるのは早くて２０年後
その頃には、上記問題は解決してる事でしょう
どーせ来年中に統合とかは有り得ない

早く統合を決めてしまえば良いのに

回答No.4

stanhansen

周波数を変えることによる費用については、数十兆円では済まないと思います。この数十兆円というのは推測ですけど、電力会社や官公庁、大企業などの費用だけではないかと思われます。中小・零細まで含めるともっとかかるのではないかと思います。生産工場などは、生産機械のモータを変えるだけで今までの設備が運営できるとは限りません。下手をすると、生産機械そっくり入れ替えとなります。莫大な費用をかけることとなります。そういう費用を国や電力会社が出せないと思います。

電力会社の発電機についても問題があります。発電機の回転数の増減だけでは済みません。原子力や火力といった動力源（原子炉やボイラ）に付帯した機器（給水ポンプ・送風機類など）で使用しているモータも交換する必要性が出てくることや、発電機自体もその電力会社の周波数に合わせているので、発電機自体の取り替えや改造も必要となります。変圧器にしても取り替えや改造が伴います。変圧器については、周波数が変わることでインピーダンスが変わり、変圧器自体にも影響を与えます。発生させる電圧にも影響が出てくるためです。

また周波数が変更になった電力会社の電力量計もすべて交換となります。これについてが一番大変かと思います。そう簡単に交換できません。お金だけでなく時間を要します。お金と時間をかけてもトラブルが出てきます。社会的に混乱を招くかと思います。

そんな莫大な費用をかけるのであれば、震災の復興にお金を回すべきではないでしょうか。
せいぜいやるのであれば、周波数を変換する周波数変換所の増強くらいでないでしょうか。
お金と労力と時間がかかるだけで、トラブルのもとになるだけです。

最後に周波数の単位は、Hzです。Hは、ヘンリーといい、インダクタンスの単位です。
質問主さんにお聞きしたいのは、周波数が変わって変圧器は影響がないと書かれていたのは、どこから来たのでしょう。今までそんな話を聞いたことがありません。まれに５０・６０Hz両方使えるのがありますが、
大半以上は、固定された周波数での仕様のものが多いと思います。

回答No.3

noname#194317

> ・ 60Hに統一する場合、発電機は回転数を20%上げる。変圧器は問題なく使えると思います。
> ・ 発電機の回転数を20%上げると機械的に問題がある場合は、50Hに統一すればいい。

いやいやいや、そうすると今まで60Hzだったところは回転数が20％下がっちゃうじゃないですか。今まで、この回転数で動かすことが前提になっている機械が一斉に遅くなっちゃったら、製造装置は壊滅状態ですよ。わかりやすいところでは、製造ラインのコンベヤが20％遅くなると、製造できる製品数が20％減りますけど、どうやって始末しましょうか？また、複数の液体や粉末を混ぜ合わせる機械で回転数と時間が決まっているもので回転数が変わったら？そういう「回転数に依存するもの」って、現場にごろごろありますよ。

そもそも60Hz用のモーターを50Hzで動かすと、影響するのは回転数だけではなくて、力率が悪化したり出力が低下します。なので百歩譲って回転数が変わることを許容できたとしても、同じモーターでは運転自体が出来なくなったり、今まで動かせていた電力では足りなくなったりと、重大な問題が多数発生します。だからこそ、全とっかえせざるを得ず、膨大な費用が発生しちゃうわけです。

変圧器も50/60Hz両用にしていないものは、モーターと同じく問題が発生します。開閉器や断路器は平気ですが、変圧器の影響を考えたらそんなのは問題のうちに入りません。

これの一つの解決策としては、超高圧直流配電があります。直流で送っておいて、変電所で適当な交流に戻すわけです。北海道電力と東北電力の間で60万kWの融通が可能という話はニュースでも出ていますが、ここがその直流での送電設備になっています。

回答No.2

TooManyBugs

家庭用の電化製品では効率を犠牲にして50/60Hz共用になっています。

大容量の工場用設備や変電所の変圧器などは特定の周波数専用になっています。
また周波数を変更するときは一斉に変更しなければなりませんので順次改造、調整するわけには行かないので別に新規設備を準備して切り替えなければなりません。

回答No.1

k_kota

まず、既存の機器で周波数に依存するものがあります。
モーターとか使ってるものは結構重要な問題です。
それの入れ替え、もしくは買い替えをする必要があります。
地デジほどじゃないにしろ以降には時間もお金も掛かります。

また、強電系の機器も詳しくはないですけど、普通に考えて特定周波数に特化したものが作られているでしょう。
少なくとも保証されていない設定では動かせません。

発電機の方もそんな簡単な話ではないと思います。
かなり細かい制御システムが入っていると思いますので、
切り替えには計画を建てて、必要に応じて予備の発電機を作ってと言うことをやる必要があります。

インフラ再編に近いので、かなりの規模だと思います。