常磐線 藤代駅構内のセクション


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 常磐線は東北本線の日暮里と岩沼間を太平洋沿岸を経由して結ぶ343.7kmの路線で,起点側が直流1500V,終点側が交流20kV50Hzで電化されています.そのため,上野から約45kmの藤代駅構内に交直切換を行うデッドセクションがあります.東北本線のデッドセクションは黒磯駅構内,上野から約160kmの地点にあることを考えると異様に近いとも言えます.このように,首都圏に近いところに大量輸送の障害となるデッドセクションが存在しているのは,常磐線の沿線に近い,茨城県石岡市(旧新治郡八郷町)柿岡に地磁気観測所があるためです(下図).この観測所は世界の地磁気観測のなかでもかなり重要な位置をしめており,半径35km以内で直流の大電流を流すと地磁気のデータが影響を受けてしまうため,交流電化とされました(交流電流がつくる磁界は時間平均を取ると打ち消しあって0になり影響しない).なお,東北本線の小山と常磐線の友部を結ぶ水戸線がほぼ全線交流電化(小山-小田林の交直セクション)であること,2005年8月24日に開業したつくばエクスプレス(首都圏新都市鉄道)の守谷-みらい平間に交直セクションを設置し,以北の20kmに満たない区間をわざわざ交流電化としたこと,さらには地方鉄道としては比較的列車本数・利用客の多い関東鉄道常総線が未だに非電化であることも同じ理由によるものです.


交直セクションと地磁気観測所の位置関係

周辺の地図

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  • 写真1
    1) 藤代駅から取手方に数百mの地点にある交直切換標.1999年8月の時点(一番左)では手書きながらも鮮明でしたが,2005年11月(左から2番目)では錆が浮いており,さらに2008年8月(左から3番目)、2011年9月(一番右)と時間が経つにつれほとんど判読不能に・・・.ここを通る列車の多くが自動切換となり必要性が薄れたためだと思われますが,月日の流れを感じさせます.
  • 写真2
    2) 2016年8月に訪問すると古ぼけた標識はとうとう撤去され,新しいものに交換されていました.
  • 写真3
    3) 交流側の交直切換標.「切換」ではなく「切替」になっています.1)を除けば実質的に最初に現れる標識です.
  • 写真4
    4) LED電照式の交直切換標.デッドセクション手前にある踏切のすぐ先にあります.かつては左のように点滅しており,かなり目立っていましたが,2008年8月に訪れたところ右のように点灯しっぱなしの新しいものに交換されており、表示内容も変わっていました.
  • 写真5
    5) くどいぐらいに交直切換標が現れます.これも,よりダメージの大きい直流冒進事故を少しでも防ごうとする工夫だと思われます.
  • 写真6
    6) デッドセクションの交流側入口.
  • 写真7
    電源種別
    7) 上り線のデッドセクションを近寄って見たところ.トロリー線がFRP(ガラス繊維強化プラスチック)製のセクションインシュレータ,吊架線がポリマー碍子で絶縁されていました.撮影が夕方で薄暗かったため,すでに架線死区間標識に明かりがともっています.
  • 写真8
    8) 直流側の交直切換標.
  • 写真9
    9) 8)の先にある架線死区間予告標.右側に見える信号機は藤代駅の第一場内信号機です.このことから,デッドセクションの場所が藤代駅の構内であることが分かります.
  • 写真10
    電源種別
    10) デッドセクションの直流側入口.
  • 写真11
    11) セクションインシュレータの構造は時期によって変化しています.これは1999年5月の様子.
  • 写真12
    12) 2005年11月の様子.吊架線の絶縁がポリマー碍子に変わり、入口部にアーム状の金具が取り付けられています.
  • 写真13
    13) 2007年3月の様子.アーム状の金具は取り外されました.
  • 写真14
    14) 2011年9月の様子.これ以降,吊架線の絶縁がなぜか磁器製の懸垂碍子に戻っています.
  • 写真15
    15) 2005年11月時点で取り付けられていた入口部金具の拡大.その後右上の通常のものに戻されました.
  • 写真16
    16) デッドセクション部分のレールは,上下線それぞれが2箇所ずつ絶縁され,交流,直流の帰線電流が混触しないようになっています.
  • 写真17
    17) 絶縁継目の脇にある「短絡禁止」の標示.絶縁継目の間の区間では運転士が携行し,万一の事故の際に用いる「短絡器」(車のブースターケーブルのようなもので,左右のレールを短絡すると手前の信号が赤になる)が使用できない(しても意味がない)ことを示していると思われます.
  • 写真18
    18) 2011年9月の様子.上野側の標示が無くなっていました.
  • 写真19
    19) 絶縁継目に設置されたインピーダンスボンド.上が交流側のもので,中性端子はどこにも接続されていません.一方,下は直流側のもので中性端子には変電所から来た帰線が接続されています.
  • 写真20
    20) デッドセクションの約700mほど交流側には,上り線,下り線それぞれに小山-小田林間の交直セクションと同様の直流電流の漏洩防止設備が設置されています.
  • 写真21
    21) 下り線の直流漏洩防止設備の吸上変圧器.
  • 写真22
    22) 下り線の直流漏洩防止設備の断路器群.直流阻止用のコンデンサは複数設置されており,故障や点検の際は予備のものに切り替えられます.
  • 写真23
    23) 下り線の直流漏洩防止設備のエアセクション.前後の区間は吸上変圧器・コンデンサの直列回路により接続されています.
  • 写真24
    24) 上り線の直流漏洩防止設備.
  • 写真25
    25) 上り線の直流漏洩防止設備を横から見たところ.
  • 写真26
    26) 上り線の直流漏洩防止設備の吸上変圧器.
  • 写真27
    27) 上り線の直流漏洩防止設備の断路器群.
  • 写真28
    28) 上り線の直流漏洩防止設備のエアセクション.
  • 写真29
    電源種別
    29) dデッドセクションの交流側にある藤代変電所の出力引き出し部分.交流20kV・直流1500V両方の電力を供給しています.
  • 写真30
    電源種別
    30) 藤代変電所(画面奥)から伸びる6本のき電線.画面左から取手方の直流き電線(下りと上り),交流の上り負き電線(NF),上り正き電線(PF),下り正き電線(PF),および下り負き電線(NF).
  • 写真31
    31) 2011年9月に訪れたところ、鋼管柱をベースとしたものに建て替えられていました.
  • 写真32
    32) 交流20kVき電線,交流負き電線,直流1500Vき電線が並んでいます.
  • 写真33
    33) 直流1500Vき電線は電流が大きいため非常に太く,一方交流20kVき電線は電流が小さいため細いですが,電圧が高いため懸垂碍子3連で絶縁されています.交流負き電線は電流が小さく,対地電圧も低いため絶縁碍子も小さいものが使用されています.
  • 写真34
    34) 上り線の直流1500Vき電線.
  • 写真35
    35) 下り線の直流1500Vき電線.
  • 写真36
    36) 直流1500Vき電用の変圧器.三相交流を降圧して整流器に供給しています.
  • 写真37
    37) 直流1500Vき電用変圧器から整流器に続くバスダクト.
  • 写真38
    38) 直流1500Vき電用変圧器を別の角度から見たところ.
  • 写真39
    39) 藤代変電所の交流66kV側回路.
  • 写真40
    40) 藤代変電所へ電力を供給する送電線.
  • 写真41
    41) 線路から見て変電所の裏手にあたる部分に設置された交流20kVき電用の変圧器.交流区間の末端に当たるため,通常のスコット変圧器ではなく単相の変圧器が使用されています.
  • 写真42
    42) 藤代変電所から立ち上がる直流帰線.
  • 写真43
    43) 藤代変電所から延びる下り線の直流1500Vき電線(上)と直流帰線(下の2本).
  • 写真44
    43) デッドセクション交流側入口の架線柱に引き留められた直流帰線.上り線へ延びる帰線は架線柱の上部を通って線路を横断し,下り線の帰線は地上に引き下ろされています.
  • 写真45
    45) 線路上を横断する上り線の直流帰線.
  • 写真46
    46) デッドセクションを通過中のE501系上り電車.2007年3月18日のダイヤ改正により運用が常磐線土浦以北および水戸線に移ったため,藤代の交直セクションを通過する定期列車は無くなりました.
  • 写真47
    47) デッドセクションを通過中のE531系上り電車.
  • 写真48
    48) デッドセクションを通過し水戸方面へ向かうE657系下り特急電車.
  • 写真49
    49) デッドセクションの夕景.
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