田舎タワー

 子供のころ、高速道路などで移動中に「送電塔」が見えると「田舎タワーだ」なんて喜んだものなのだ。
東京タワーに形が似ているからね。
で、今の職場の近くにもわりと太い送電線が通っているんだよね。
鉄道と大きな工場があるからみたい。

実は、いわゆる電線には大まかに三種類あって、コアになるのが供給区域全体に網の目のように張り巡らされているのが送電網。
その送電網に発電所で発電した電気を入れるのが電源線。
逆に、送電網から電気の使用者に電気を届けるための末端のネットワークが配電網。
大きな工場や鉄道の場合は送電網から直接電気を引き込むけど、デパートやコンビニ、一般家庭だと、配電網から電気の使用場所に引き込み線を引くのだ。

電源線はいいとして、送電と配電と概念を分けているのは、電気を流通させるときにできるだけロスを少なくするようにネットワークを運用する必要があるからなんだよね。
これは中高生レベルの出電気力学で説明できるよ。
まずはオームの法則だけど、「電圧＝抵抗×電流」で、同じ電線に流す場合（＝抵抗値が一定）、電圧と電流は比例するので、電圧をかけるとよりよく電流が流れるのだ。
これはわかりやすい。
一方で、電力ロスは抵抗で発生する熱の形で出てくるのだけど、このときのジュール熱(単位時間あたりに発生する熱量）は、「ジュール熱＝抵抗×電流の二乗」になるので、電流が少ない方がよいことになるよね。
この二つだけで単純に考えると電流が少ない方が有利なよう見見えるけど・・・。

実は電力供給で大事なのは電力（＝仕事率）で、これを需要端（＝電気を引き出すところ）で一定に保つ必要があるんだよね。
電力は、「電力＝電圧×電流」になるので、電力を一定に保とうとすると電圧と電流は比例するのだ。
したがって、熱の形で出てくる電力ロスを抑えつつ、需要端で電力を一定に保つ場合は、電圧を高くして流れる電流を小さくした方が有利なわけ。
これが送電を高圧電流で行う理由だよ。

実際には、発電所で発電される電気の電圧はそこまで高くなくて、しっかり昇圧したうえで送電網に電気を入れるんだよね。
送電網の基幹線は27.5万Ｖ（275kV）か50万Ｖ（500kV）なので、そこまで昇圧するのだ。
で、配電側に近づくにしたがって電圧を下げていくんだよね。
送電と配電の境界は6600Ｖで、送電網から直接電気を引いてしまう場合は「特別高圧」で、6600Ｖまで降圧して配電網に入れてから電気を引くのが、高圧や低圧、家庭用である「電灯」という区分だよ（今は全面自由化してしまったので必ずしもこういう区分にはなっていないけど。）。
電信柱の上にある柱上変圧器は200Ｖまで降圧するのだけど、この先から引き込むのが低圧（200Ｖ）や電灯（100Ｖ）だよ。

この送配電ネットワークを電力系統と呼ぶのだけど、一般に日本の系統は欧米のものより「弱い」と言われているんだよね。
その大きな理由は、電力の供給場所と消費場所が偏っているから。
東京電力管内は典型的だけど、そもそも発電所のほとんどは供給区域の外にあるのだ（新潟、長野、福島など）。
でも、電気をたくさん使うのは、23区内や横浜、川崎などの都市部。
神奈川や千葉にはまだ火力発電があるからましだけど、23区の近傍には発電所なんてないよね（むかしは千住に火力発電所があったけど。）。
こういう状態で、夏に気温がぐっと上がって都心部で電気の使用量が大幅に増えたり、大きな発電所がトラブル等で止まったりすると、電気の流れが大きく変わるのだ。

丈夫な電力網の場合は、電気の供給と引き出しが満遍なく分散しているので、特定の発電所が止まったり、特定の場所で電気の使用量が上がっても系統全体でバランスをとりやすいのだ。
一方、これが偏っていると、うまくバランスが取れなくなって停電したりするんだよね。
もともと東京電力管内はぜい弱なネットワークなんだけど、東日本大震災以来、福島や新潟の原発が止まって電気のインプットの流れが大きく変わったので、このバランス鳥がさらに難しくなっているようなのだ。
額面上で発電量と消費量があっているだけではだめで、ネットワークの電気の流れも踏まえて調整しなくちゃいけないから大変なんだよね。
消費者からは直接何をしているか見えづらい東京電力ぱわぐりっどは実はけっこうすごい仕事をしているのだ。