発電所で電気が発電されてから一般家庭のコンセントまでの送電・配電の流れ

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2.電気はどこで作られどのように送られてくるの?

私達が毎日使っている電気は、海の近くや山の中にある大規模な発電所で作られています。

主に、火力、水力、原子力発電所が発電量の大部分を占めており、最近は自然エネルギーも普及してきていますが発電量はほんのわずかしかありません。

発電所で発電された電気は昇圧されて高電圧の状態で送られますが、送電ルートの途中にある各変電所で電圧を落としながら最終的に6600Vとなり、柱上変圧器で6600Vを100V・200Vにして各家庭へ到着します。

このページの目次

発電所での電気の作り方

発電所の種類

私たちが日常生活で使っている電気は、コンセントに電化製品のプラグを差し込めば普通に使うことができますが、電気はどこで発電してそれぞれのコンセントへどのように送られてきているのか不思議に思ったことはありませんか?

私たちが家のコンセントから普段使っている電気は、次のように、火の力を利用した火力発電所、水の力を利用した水力発電所、ウランの力を利用した原子力発電所などで位置エネルギーや熱エネルギーを利用してタービンという大きな発電機を回して電磁誘導の原理によって電気を発生させたものを使っています。

用語の説明
電磁誘導とは、コイル(金属線を円形に巻いたもの)の中に磁石を入れたり出したりすると誘導電流が発生する現象のことです。交流の電気を発電する発電所では電磁誘導の原理を応用して電気を発生させています。

火力発電所を使った電気の発電方法

火力発電は、石炭、石油、液化天然ガス(LNG)などを燃料としてボイラで燃やした時の熱で水を沸騰させ水蒸気に変えて、その水蒸気の力でタービンを回転させて熱エネルギーを電気エネルギーに変換して電気を発生させる方法です。

水力発電所を使った電気の発電方法

水力発電は、ダムに貯水した水を高い場所から低い場所に落とした時の位置エネルギーを利用してタービンを回転させて電気エネルギーに変換して電気を発生させる方法です。

水力発電は、エネルギー変換効率が高い発電方法です。

原子力発電所を使った電気の発電方法

原子力発電は、原子炉の中でウランが核分裂する時の熱を利用して水を沸騰させて蒸気を作り、その蒸気でタービンを回転させ熱エネルギーを電気エネルギーに変換して電気を発生させる方法です。

2011年の東日本大震災をきっかけに、発電コストは安いですが廃炉費用が高く、原子力発電の安全性、放射性廃棄物の処分場所などが問題視されています。

その他の発電方法としては、光エネルギーを利用した太陽電池、風の運動エネルギーを利用した風力発電、地面の熱エネルギーを利用した地熱発電、潮の満ち引きや潮流を利用した潮汐発電などがありますが、発電コストが高いのであまり普及していないことが現実です。

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発電所で発電した電気の送り方

発電所から一般家庭への電気の送電の流れ

発電所で発電した交流の電気は、基本的には交流のままでは蓄えることができないので電気を発電すると同時に、鋼心アルミより線を使った架空送電線路で3相3線式の形で街の方へ送電されます。
※夜間の時間帯は街の中の電気の消費量が減りどうしても電気が余るので、揚水発電用の水を下部調整池から上部調整池までくみ上げるのに使われます。

まず、各発電所でタービンを回して数千から数万ボルトの電気を作ったら送電ロス(電力損失や電圧降下)を少なくする為に電圧を100万V、50万V、27万5000Vの超高圧へ昇圧して送電線で街の方へ向けて送られます。
※電圧を高くすると電線に流れる電流が少なくなるのでジュール熱(抵抗を持つ導体に電流が流れることによって発生する熱)による電気エネルギーの損失が抑えられる為です。また、北海道と本州の間(津軽海峡)、四国と本州の間(紀伊水道)は高圧直流送電しています。

送電の途中で、超高圧変電所で15万4000Vへ変換、1次変電所で6万6000Vへ変換、2次変電所で2万2000Vへ変換、配電用変電所で電圧を徐々に落としながら最終的に6600Vにします。
※街の中にある電柱の電線はポリエチレン製の絶縁電線で6600Vの電圧が掛かっています。

電柱の電線の6600Vの電圧は、最後に一般家庭のコンセントで電化製品が使えれる電気とする為に、電柱の上部に設置してある柱上変圧器(トランス)で100V又は200Vの電圧にして引込線から各一般家庭へ送られる仕組みです。

なお、鉄塔と電線、電柱と電線の間にはがいしという絶縁物を取り付けて、電気が地面に漏れ出さないようにしています。

一般家庭に送られた電気はブレーカーで制限される

発電所で発電した電気が各変電所を通して一般家庭に引き込まれた後は、分電盤のブレーカーを通して、台所、リビング、トイレ、各部屋に配電されていきます。

各家庭に設置されている分電盤には様々なブレーカーが配置されていて、ブレーカーの種類は、次のようにアンペアブレーカー、漏電遮断器、分岐ブレーカーがあることが普通です。

アンペアブレーカーの役割

アンペアブレーカーとは、電力会社と契約しているアンペア数のブレーカーのことで、家の中で一度にこの数値以上の電気を使うとブレーカーが落ちて電気の供給が止まる仕組みです。
※ブレーカーが落ちた場合はブレーカーを元通りにしてもらえば電気は使えるようになります。

なお、契約アンペア数によってブレーカーは色分けされていて、電気の基本料金にも影響してくるので、ブレーカーが頻繁に落ちる場合や電気をあまり使わないので基本料金(東京電力の場合の基本料金は、10Aブレーカーで280円80銭、60Aブレーカーで1684円80銭)を安くしたい場合はアンペア数の見直しが必要です。

各アンペアブレーカーの色
10Aのブレーカー:赤色
15Aのブレーカー:茶色
20Aのブレーカー:黄色
30Aのブレーカー:緑色
40Aのブレーカー:青色
50Aのブレーカー:紫色
60Aのブレーカー:黒色

漏電遮断器の役割

漏電遮断器から電気機器までの間に電気が漏れている所がある時にブレーカーが落ちます。

分岐ブレーカーの役割

配線用遮断器のアンペア数以上の電流が流れると配線の保護の為にブレーカーが落ちます。

電気の発電と送電のまとめ

電気は、火力発電所、水力発電所、原子力発電所で作られて、各変電所を経由しながら送電線で送られ、最終的には柱上変圧器で100V・200Vに降圧されて各家庭の分電盤を通してコンセントへ配電されます。

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