ツナシマ作戦 本文 超長文注意！

　要　旨

Ａ　ツナシマ作戦α
　東京電力管内で、唯一、60ヘルツの需要家がある。それは、東海道新幹線の富士川以東～東京の区間。現在は東京電力綱島変電所からＪＲ東海が50ヘルツ電力を購入し、ＪＲ東海の設備で60ヘルツにＦＣしそれを新幹線に流している。
　そこで、東京電力の旧甲信幹線を孤立線に仕立て直し、そこに中部電力中信変電所からの60ヘルツの電力をＦＣせずそのまま接続、一方綱島側は、ＪＲ東海の電力設備に直結する。これで、ＪＲ東海が東京電力から購入している分が中部電力からの供給に振り替わり、東電としては需要を24万kW減少させられる。ＪＲ東海のＦＣプロセスで発生していたロスもなくなる。

Ｂ　ツナシマ作戦β
　αを実行すると、ＪＲ東海所有のＦＣが戦力外になる。そこで、このＦＣの回路を逆に組んで、中部電力からの60ヘルツ電力をこのＪＲ東海のＦＣで50ヘルツにし、それを東京電力が買えば良い。実質的に24万kWのＦＣ新設と同じ効果。

Ｃ　シンクロ作戦
　原発の停止で、長野県の３つの大規模揚水水力は実質的に休止状態。そこで、中部電力の60ヘルツ３相交流を60ヘルツ２相交流の３組セットと見立てて、この２相の交流電力を３つの揚水水力にパラレルに送電し、揚水水力のモーターの対角２極につなぎ、同時起動させ、揚水すればよい。そうすれば60ヘルツの対称三相交流を崩さず駆動できる。３相モーターを２相で動かすので、50ヘルツの1.2倍のエネルギーの60ヘルツ電力でも問題ない。一方落水による発電時は、普通に50ヘルツ対称三相出力で良い。実質的に72万kWの揚水水力の能力を回復。

Ｄ　ＤＣ作戦
　東京電力管内で、大口の直流電力の需要家がある。それは、ＪＲ東日本在来線、東京メトロ、都営地下鉄、東武鉄道、西武鉄道、東急電鉄などの鉄道事業者である。これらの事業者が運行する鉄道の架線の電力は、ほぼ全部直流である。事業者は、現在は東京電力から購入し、自社内の変電所でＤＣ化し、架線に流している。であれば、中部電力から60ヘルツで各社の変電所に引き込み、そこで60ヘルツ→ＤＣにして使えば良い。ＦＣの必要はない。数百万kWは需要を減らせる。

Ｅ　ロコモティブ作戦
60ヘルツ交流電力用の電気機関車と、50ヘルツ交流用の電気機関車があれば、簡便なＦＣができる。余っている電気機関車をＪＲ７社から調達して、即席のＦＣを設置する。

各論

Ａ　ツナシマ作戦α

１）
　現在の東京電力の送電網において、「塩尻送電所～御坂線～東山梨変電所～都留線～橋本変電所～橋本線～港北変電所～北島線～綱島変電所」という経路がある。このラインは、かつては単一の経路で「甲信幹線」と呼ばれていた経路である。
　現在は東山梨変電所、橋本変電所、港北変電所を経由する経路なのを、３カ所共スルーするように接続を変更し、かつての「甲信幹線」の形に仕立て直す。
２）
　甲信幹線の川上方の、塩尻変電所では、そこから竜島（りゅうしま）水力発電所へと伸びているが、遮断する（これにより竜島水力32000kWは一時的に孤立する）。
　甲信幹線の川下方は、東京電力綱島変電所に接続しているが、これも遮断する。以上のシステム変更によって、孤立した、塩尻変電所から綱島変電所への15.4万Ｖ級送電ラインを構築する。
３）
　この甲信幹線を使って、60ヘルツ（50ヘルツではない）の電力を24万kW送電する。
　川上方は、東京電力塩尻変電所に隣接する、中部電力中信変電所と直結し、中部電力から60ヘルツの電力を買電し、ＦＣせずそのまま綱島方へ送電する。
４）
　一方、川下方は、東京電力綱島変電所に隣接する、ＪＲ東海綱島変電所へ直結する。東海道新幹線は、全線で60ヘルツ電力を使用している。そのために、東京電力の圏内の富士川以東～東京間では、東京電力から購入した50ヘルツ電力をＪＲ東海が自社で60ヘルツにＦＣして東海道新幹線で使用している（詳細は「鉄道ジャーナル　1994年10月号（第336号）　開業30周年　新幹線の実力を見る」を参考のこと）。
　現在は、このＪＲ東海綱島変電所では、隣接する、東京電力綱島変電所から電力を最大24万kW購入している。ＪＲ東海は、購入した３相50ヘルツの電力をまず、
　①ＦＣして３相60ヘルツに変換し、それをさらに、
　②２相の新幹線用の電圧・電流にチューン
して東海道新幹線の架線に向けて出力している。そこで、甲信幹線の川下方を、①のフェーズをスルーして、この②に直接つなぐ。
５）　
　これによって、「中部電力の中信変電所～東京電力の甲信幹線～ＪＲ東海の綱島変電所の②」という60ヘルツのラインを構築し、給電できる。
　これで、ＪＲ東海への供給分は中部電力からの電力で充当できるので、いままで東京電力綱島変電所からＪＲ東海綱島変電所に供給していた24万kW分を削減できる。
　中部電力中信変電所と東京電力塩尻変電所、また東京電力綱島変電所とＪＲ東海綱島変電所はそれぞれ隣接しているので新規の用地買収は不要。なお、ＪＲ東海側も、①プロセスをスルーすることで、2.5％程度発生しているＦＣロスをなくせる。
　偶然ではあるが、甲信幹線は、そもそもは東海道本線の電化のために整備されたという。それを今度は東海道新幹線のために活用するわけである。

Ｂ　ツナシマ作戦β

　ツナシマ作戦αを実現すると、ＪＲ東海綱島変電所内のＦＣを使用停止できる。
　このＪＲ東海綱島変電所内のＦＣは、４系統あり、能力は各６万kWで、
50ヘルツ→回転エネルギー→60ヘルツ
または
50ヘルツ→サイリスタ→60ヘルツ
　の形でＦＣを行っている。新信濃変電所のＦＣも、初期の系統は回転エネルギー、追加分はサイリスタ変換であるが、それと同じである。
　新信濃や新清水のＦＣは、主に60ヘルツ→50ヘルツで運用されているが、逆方向、東から西への50ヘルツ→60ヘルツの運用ももちろんできることは承知している。
　一方、ＪＲ東海綱島変電所の現在のＦＣは、当然ながら、50ヘルツ→60ヘルツ方向の専用である。そこでシステムを改良し、このＦＣを、60ヘルツ→50ヘルツへの変換もできるようにする。つまり、新信濃などと同様に、60ヘルツ←→50ヘルツどちら向きにも変換できるように改造する。
　改造が完成したら、ツナシマ作戦αで甲信幹線は60ヘルツ電力を送り込めるようになっているので、ツナシマ作戦の第二段階として、第一段階の倍、48万kWを中部電力中信変電所からＪＲ東海綱島変電所に送出する。半分の24万kWは、ＦＣせずＪＲ東海の新幹線に振り向け（＝α）、追加の24万kWは、改造後のＦＣに投入し60ヘルツ→50ヘルツにＦＣし、これを東京電力が買い付けて、給電網にのせればよい（＝β）。　
　改造後のＦＣは、甲信幹線の万一のダウンに備えて、どちら向きにも対応できるようにしておけばよい。平時はＦＣは作戦αによって６０ヘルツの電力が得られるので、甲信幹線の60ヘルツ→ＦＣ→50ヘルツを東京電力綱島変電所に売電（＝β）、万一甲信幹線のダウン時には即時に回路を以前に戻し、東京電力綱島変電所の50ヘルツ→ＦＣ→60ヘルツを②フェーズの回路へ、と以前どおり接続すれば良い。
　ＪＲ東海的には、βは、60ヘルツの電力を中部電力から仕入れて50ヘルツにＦＣして東京電力へ販売する、というビジネスモデルになる。
　中部電力的には、ツナシマ作戦αとβで、新規に48万kWの新規売電となる。
　東京電力的には、βは24万kWのＦＣを新設したのと同等であり、αと合わせれば差し引き48万kWのゲインとなる。
　このツナシマ作戦は、東京電力と中部電力、ＪＲ東海の３社の協調が必要である。東京の電力事情を少しでも回復させるため、３社で検討していただければ幸いです。

Ｃ　シンクロ作戦

　長野県で、東京電力は、新高瀬川（128万kW）、安曇（62万kW）、御殿（24万kW）を保有している。この３つの大規模揚水発電所は、東電の原子力や火力の50ヘルツで揚水され、ピーク時に運転され、発電されていた。しかし、このような事態となっては、火力で深夜に発電した電力を揚水振り向けることは、火力発電のコスト及び揚水水力の上げ下げのエネルギーロスを考えると、かなりの重荷になると考えられる。もともと揚水は、思想的には、原子力の余剰分を振り向けるものであろう。
　そこで、この３揚水のシステムを改良し、中部電力からの深夜の原子力発電による余剰分の60ヘルツで揚水すれば良い。
　もともとこの３ダムは長野県に立地しており、中部電力の幹線が至近に多数ある。そこで、この３揚水発電所を、交流60ヘルツで揚水できるようにシステム改良し、この３ダムからの送電線に中部電力の幹線を接続、中部電力の交流60ヘルツの電力を供給すればよい。
　つまり、
◎揚水には中部電力の60ヘルツの電力を使い、
◎落水時は今までと同じ50ヘルツで発電、東京電力の給電網に供給
　という形にする。
　しかし、３ダムは、そもそも東京電力の他の発電所で発電した、対称３相交流50ヘルツの電力で、Ｙ結線や△（デルタ）結線で駆動するように設計されているだろう。この50ヘルツが前提の回路に「対称３相交流60ヘルツの電力で、Ｙ結線や△結線」でつなぐと、60ヘルツの方がエネルギーが高いため、この駆動用電力をデチューン（わざと力率をおとすなど）する必要があるだろう。
　それを避けるためは、次のようにすればよい。
　ウィキペディアの「三相交流」を見て下さい。この図を借りながら説明します。
　対称三相交流の場合、アクティブの３線と中性相との間での回路も組める。そこで、中部電力からの電力を、Ｒ―Ｎラインを新高瀬川に、Ｓ―Ｎラインを安曇に、Ｔ―Ｎラインを御殿にそれぞれ引き込み、揚水モーターの対角の２極に、２相交流の形で接続する。そして、この３つの揚水モーターを全く同時に、同じペイロードで運転してやればよい。この２相駆動であれば、60ヘルツ電力であっても、３相全部を使うＹ接続や△接続よりエネルギーは低いので、回路にダメージを与えることなく、そのまま運転できると思う。３基をシンクロして動かせば、中部電力側の母線の対称三相が崩れないのでこの点も好ましい。
　これでは、元来の設計よりも供給エネルギーが低すぎて、揚水に時間がかかるかもしれない。それでも夜間の中部電力の余剰分の電力で揚水し、夏のピーク時の３時間に落水させて発電させれば、ピーク時の戦力になる。
　湛水量からの制約で御殿の24万kWが最低で、揚水の際、３つを同時に揚水モードで動かすために、新高瀬川と安曇も、御殿と同じの24万kW分しか揚水できない。したがって、３つ合わせて、72万kWの供給力回復になる。ただし、発電時は、別個に動かせることはいうまでもない。

Ｄ　ＤＣ作戦

　東京電力の管内で、実は直流電力の大口需要家がある。それは、鉄道事業者である。いくつかの例外、つまりＡで触れた東海道新幹線（60ヘルツ25000V）や、ＪＲ東日本の新幹線（50ヘルツ25000V）、また茨城県の鉄道は交流電化（50ヘルツ20000V）であるが、それら以外の東京電力管内の鉄道路線、すなわちＪＲ東日本の在来線や、大手民鉄、東京メトロ、東京都系の鉄道は、ほとんど全部、直流の電化で、電圧はほとんどが1500ボルトである。これらの事業者は、東京電力からの50ヘルツの電力をそれぞれ、各社の変電所でＤＣ化、電圧や電流を調整して、架線に流して、電車や電気機関車を動かしている。であれば、中部電力の交流60ヘルツの電力を各社の変電所に引き込み、60ヘルツ→ＤＣが可能ではないかと考えられる。東海道新幹線のようにこのあと60ヘルツ化するわけではないので、各社とも単純な整流回路を使っていると考えられ、それなら60ヘルツ電力にも対応できる。
　現在の電力危機は、60ヘルツ→50ヘルツのＦＣが100万kWしかないことがボトルネックになっている。もし鉄道事業者が、60ヘルツ交流を受電してＤＣ化できるならば、東京電力の管内の西側から順々に、60ヘルツ電力給電に移行して行けばよい。移行後は、鉄道運転において電力の制約がなくなり、完全に地震以前の状態に戻せる。
　移行した鉄道事業者の電力は中部電力の供給する60ヘルツ電力に振り替わるので、東京電力としては、その分、実質的に需要減少と同じ効果がある。東京都の西部、埼玉県の西部、神奈川県、山梨県、静岡県の東部の鉄道事業者への電力を60ヘルツに振り替えることができれば、数百万kW分は需要カットができる（なお、東京都の東部、埼玉県の東部、千葉県へは、60ヘルツ送電線の引き回しが困難かもしれない）。
　送電ルートだが、Ａを実行した場合、甲信幹線は60ヘルツ化している。加えて、ほかの中堅の幹線の天竜東幹線、田代幹線などの15.4万ボルト級の幹線を60ヘルツ送電線とすればよい。さらに、安曇幹線の片方も60ヘルツ送電線としてもよいと思う。東電の原発がこの状態では、３つの揚水を東電の原発の余剰電力で揚水する、かつての理想形でのフル運転は今後できないだろう。その場合、安曇幹線の二重化も過剰品質なので、片方を60ヘルツ化して、中部電力の60ヘルツ電力の送電に活用すればよい。
　なお、このプランの一環として、Ａで系統から遮断した竜島水力は、至近距離にあるアルピコ交通上高地線（旧・松本電気鉄道）の変電所に直結して、この上高地線への専用水力とすればよい。送電距離はわずか２㎞ほど、追加する送電線は200メートルほどなので、送電ロスはほぼなくなる。上高地線は現在は中部電力から60ヘルツを受電しているはずで、これに加えて、東京電力から竜島水力の50ヘルツの電力を受電し、それをＤＣする形になる。ただしここは中部電力の営業エリアであるので、東京電力が上高地線に小売するためには、中部電力の合意も必要かと思う。
　割り切って、竜島水力全体をアルピコ交通に売却または譲渡でもよいと思う。というのは、今回の事故で「なぜ東京電力は営業エリア外の福島に原発を作ったのか!?」という声が出ている。この竜島も営業エリア外の長野県に張り出しているわけで、もし中部電力、アルピコ交通と東京電力が円満に合意できるなら、アルピコ交通に売却すれば、営業エリア外の発電所という変則状況を、わずかながら解消できる。

Ｅ　ロコモティブ作戦

　ＪＲにおいて、日本全土でみれば、莫大な量の電車や電気機関車が存在しているのでこれを活用する。
　ＪＲ在来線の架線の電力に注目すると、北から、北海道電力、東北電力、茨城県のエリアは２万ボルト50ヘルツ交流で交流電化、また、北陸本線の敦賀～糸魚川間と九州電力のエリアは、２万Ｖ60ヘルツ交流で電化されている（詳細はウィキペディアの「交流電化」の項をご覧下さい）。従ってここを走行する電気機関車は、交流対応の電気機関車である。
　この電気機関車に搭載されているモーターは、交流モーターである。
　では交流電力をモーターに直結しているかというと、そうではない。近年の電気機関車は、ＶＶＶＦ（詳細は同「ＶＶＶＦ」を）と呼ばれるインバータを装備している。電気機関車は、パンタグラフから交流電力を取り込み、わざわざ一度ＤＣ化してから、ＶＶＶＦで交流電力を再構築してそれをモーターに流して回転させる。
　さらに、ＶＶＶＦ搭載タイプの電気機関車は、電力回生ブレーキを搭載している（詳細は同「電力回生ブレーキ」の項を。特にこの中の「ＶＶＶＦインバータ制御」に詳しい）。
　以上を整理して、電力が交流給電の場合の、通常運転時と電力回生ブレーキ動作時の電力の流れをまとめると、次のようになる。
◎通常運転時＝
　　架線からの交流→コンバータで直流→ＶＶＶＦで交流→交流モーター回転
◎電力回生ブレーキ動作時＝
　　モーター回転の交流→ＶＶＶＦ逆動作で直流→
　　　　　　　　　　　　　　　コンバータ逆動作で交流→交流を架線へ戻す
　現在必要なのは、50ヘルツの交流電力である。一方、60ヘルツの交流電力は十分あるのだから、要はＦＣできればよい。そこで、次のような、電気機関車を使った簡易ＦＣを構築すればよい。
　交流60ヘルツ２万ボルトの電気機関車と、交流50ヘルツ２万ボルトの電気機関車を横付けし、地上から少しだけジャッキアップするが、そのままでは回路を構成しないのでアースを取る。そして、それぞれの車軸を抜いて、替わりに１本の長いシャフトを通し、同じ軸にしてしまう。この状態で、60ヘルツ動作の電気機関車に給電し、ノッチを入れて車軸を回転させる（60ヘルツ交流→コンバータで直流→ＶＶＶＦで交流→交流モーター回転）。一方、50ヘルツ動作の電気機関車は、ノッチをブレーキに入れる。すると、電力回生モードになり、車軸の回転エネルギーを、50ヘルツ２万ボルトの交流電力に変換する（モーター回転の交流→ＶＶＶＦ逆動作で直流→コンバータ逆動作で50ヘルツ交流→50ヘルツ交流を、パンタグラフとアースの間で給電）。

　これで、簡易なＦＣができるが、回転エネルギー経由ではロスが多い。そこでこの考えを進めて、回路を途中で直結し、
60ヘルツ機関車［60ヘルツ２万ボルト交流→コンバータで直流］

50ヘルツ機関車［直流→コンバータ逆動作で50ヘルツ交流→50ヘルツ２万ボルト交流］　というように組んでやればよい。
　このためには、現在戦力外となっている、電気機関車をＪＲ各社、特にＪＲ貨物から、50ヘルツ用と60ヘルツ用を同数、レンタルまたは購入する。現在、たまたま、九州ブルートレインがなくなり、また青函トンネルの工事のためにここを通過する貨物やブルトレがカットされており、さらに、この震災も加わって、電気機関車は大幅に余剰のはずである。
　この簡易ＦＣの入力、及び出力の電圧は、共に交流２万ボルトであるが、これはトランスで簡単に調整できるので問題ない。

　この簡易ＦＣの設置場所は、以下のいずれかがよい。
◎塩尻　　長野県なので中部電力の幹線から電力を引き込める。
　　　　　ＦＣした50ヘルツは、新信濃変電所につなぐか、
　　　　　新高瀬川などの大規模揚水水力の揚水に回せば良い。
◎愛本　　富山地方鉄道の愛本駅。宇奈月市役所のそばにある。
　　　　　ここには、関西電力変電所や北陸電力の変電所がある。
　　　　　同時に、東京電力の旧愛本変電所もあり、ここから新秩父開閉所へ、

　　　　　　　15.4万Ｖ級の黒部北幹線～黒部幹線が伸びている。
　　　　（送電線が撤去、との記述もあるが、そうならまた張れば良い。）
　　　　　ここにこの簡易ＦＣを設置すれば、ここで関西電力や北陸電力の60ヘルツ

　　　　　の電力を買い付けてＦＣして黒部北幹線で新秩父に送出し、新秩父で東京

　　　　　電力の給電網に乗せられる。
　　　　　富山地方鉄道の線路を使えば、機関車を自走で搬入できる。
◎糸魚川　北陸本線は交流60ヘルツで電化されているが糸魚川は交流電化の北端。
　　　　　ここにはこの北陸本線への変電所があるとおもわれるので、
　　　　　ここから60ヘルツの電力を分岐し、上記の簡易ＦＣに送り込む。
　　　　　一方、この地域は、東北電力の50ヘルツ管内であるので、
　　　　　得られた50ヘルツ電力は、東北電力の系統につないで給電、
　　　　　その分を、東北電力から東京電力に振り替える形にすればよい。