1931年（昭和6年）には上越線全通に伴い水上機関庫に転出し、ED16形と共に清水トンネルを挟む電化区間の水上-石打間で運用された。
1931年（昭和6年），随着上越线全线开通运营，EF51型电力机车转配属水上机关区，与ED16型电力机车共同在水上至石打间投入运用。