2011年3月18日金曜日

首都圏大停電は発生するのか

昨日の記事にコメントをいただきましたので,
ここにその回答その他を書きたいと思います.

【コメント】

アメリカのような大停電は、日本では起きないとも言われていますが、首都圏の場合、一旦電圧崩壊が起きたとしたら、どのくらいの規模で広がる可能性があるのでしょうか


現状では毎日計画停電しているので、計画外で100万世帯くらい停電でしても驚かない状況だと思います。1000万世帯の停電といった事態が起こりうるのでしょうか。

また大規模停電の場合、復旧が2,3時間ですまなくて、10時間以上かかるようなことになるのでしょうか。

------------------------------------(ここまで,引用)

まず正直を申しまして,私の持っている知識と情報では,
停電の規模を予測することはできません.
大変申し訳ございません.

おそらく停電が起こった時点での発変電設備の運転状態,
発生した場所,需要の状況,電力会社の対応によって,
その規模が変わると思います.

1987年の首都圏大停電(関東西部大停電)について少し調べてみると,
停電電力は816.8万kW(約280万軒),すべての変電所の復旧に
かかった時間は3時間21分とのことです.
(経済産業省プレス発表資料:
「電力系統の構成及び運用について」
電力系統の構成及び運用に関する研究会(平成19年4月)による)
関東中央部での電力の復旧は30分程度,
解列した3台の発電所の再並列は1時間30分程度であったようです.

これは,昨日の記事に書いた無効電力の供給不足による
電圧崩壊が原因で,13:07までに電力会社がすべての
コンデンサを投入しても,13:19には停電が発生しています.
大変短時間で停電まで事態が進展していることがわかります.

この時の反省から,ずいぶんと系統側にも対策が施され,
多くの高速な無効電力補償装置が設置されてきました.
しかし,だからといって,もはや電圧崩壊は発生しないとか,
停電範囲が小さくなるとははっきりとは言えないのです.

さらに結局,供給電力(有効電力)が不足していれば,
別の理由で,停電は起きざるを得ないのです.

昨日の記事にも少し書きましたが,
供給電力が不足すれば,系統に接続されている
発電機の回転数が落ちていきます.
(自転車のペダルと同じです.
坂道にさしかかって負荷が増加すれば,
ペダルを漕ぐスピードは落ちますよね)

系統の周波数は実は発電機の回転数で決定しています.
したがって回転数が低下すると周波数が低下していきます.
そして,発電機の運転できる周波数領域を
下回ってしまうと機器の安全のために
発電機は停止することになります.

ある発電機が停止すると,ますます供給電力は減少し,
さらに周波数低下を引き起こすことになります.
その結果,連鎖的に発電機は解列され,
負のスパイラルとなって,大規模停電に至るのです.
これが,どれだけの範囲になるかは,
私には予想できません.

コメントいただいたように,日本の系統は
米国や欧州に比べ,大規模停電が起こりにくい
構造をしています.

(米国や欧州はメッシュ(網の目)構造のため,
電力の流れが複雑で,事故で
一部の回路を切り離すことになっても,
その後の電力の流れ(潮流)が予想しにくいのです.
一方,日本は放射状構造(樹枝構造)であるため,
下流から回路を切り離していくことができます.
だから,米国や欧州では事故が波及しやすく,
日本では,その影響を限定的に抑制することが
できるのです)
しかし,これは事故を原因とする停電を
想定した話であり,
根本的な発電電力の不足は,
こうした構造に関わらず停電を引き起こす
ことになるのです.

また復旧時間については,一般に停電範囲の
規模に比例して大きくなってしまいます.
機器の故障が生じていなければ,機器自体は
1~数時間で復旧できるものと思われます.
(電力潮流を考えながら立ち上げていく必要が
あるので,それだけでは決まらないと思いますが)

しかし,復旧時にやはり電力が不足していれば,
再び停電が起こりますので,結局
輪番停電をしながら復旧することになると思います.
この輪番停電地域では,さらに数時間停電時間が
伸びてしまうものと予想されます.



以上をまとめると,

・電圧崩壊が生じなくとも,供給電力が不足していれば,
大規模な停電が発生しうる

・停電範囲については,(少なくとも私の知識と情報では)
予想できない.

・復旧時間は,停電範囲の大きさに比例するが,
機器的には数時間の間で復旧できる.
しかし,供給電力不足が解消されなければ,
輪番停電を残しながらの復旧となり,
その区域ではさらに停電が数時間延びることになる.



上記の大規模停電を回避するためには,
やはり輪番停電をするしかないのです.
また電力会社の電力需要予測が大きく外れないことが
重要であると思います.
(停電地域を適切に設定することが大切だと思われます)



すみません,いただいた質問にまともに
回答できていませんが,少しでも
お役に立てば幸いです.

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