JPS60191834A - 交流式電気鉄道の給電切換方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は交流式電気鉄道の給電切換方法に関する。

（従来技術と問題点） 従来、交流式電気鉄道の給電装置は例えば第１図に示す
ような饋電回路で構成されていた。第１図において、１
ａは第１交流変電所２ａに接続される＠１電車綜、１ｂ
は第２交流変電所２ｂに接続される第２電車線である。

第１電車線１ａと第２電ＪｆＴ線ｌｂの間にはセクショ
ン３ａ、３ｂｔ介して第３電車線１ｃが設けられている
。セクション３ａを挾む電車線１ａ、ｌｃ間には交流遮
断器４ａが接続されている。セクション３ｂを挾む電車
線１ｃ、ｌｂ間には交流遮断器４ｂが接続されている。

変電所２ａ、２ｂ間を結ぶレール５０所定箇所には、電
気車６の存在を検知して前記遮断器４ａ、４ｂにυ１］
閉制御信号を供給する地上踏子７’ａ、７ｂ、７ｃが設
けられている。いま電気車６は第１変電所２ａから第２
変電所２ｂ方向へ走行しており、交流遮断器４ａが開成
状態、交流遮断器４ｂが開放状態にあるとする。次に′
−電気車が進行して地上踏子７Ｃを踏むと、該踏子７Ｃ
から交流遮断器４ａを開放させる制御信号および交流遮
断器４ｂを閉成させる制御１Ｇ号が発せられる。

これによって電気車６が第３′亀車線ＩＣ下に存在する
期間内で遮断器４ａは開放状態に、遮Ｖｒ器４ｂは閉成
状態に夫々切り換わる。すると、Ｍ　３　’Ｌｆｊ：車
線１ｃおよび第２電車線１ｂには第２交流変電所２ｂか
らの交流電圧が印加されるので、電卓線ｌｃ、ｌｂ間の
電位差は零となる。この為電気車６がセクション３ｂ部
分を渡るとぎセクション３ｂ部分においてアークは発生
しない。次に′電気車６が第２交流変電所２ｂ側に進行
して地上踏子７ｂを踏むと、該踏子７ｂから交流遮断器
４ａを閉成させる制御信号および交流遮断器４ｂを開放
させるｆＤＩＪ御信号が発せられる。これによってｇＦ
！ｊｒ器４ａは閉成状態に、遮断器４ｂは開放状態に夫
々切り換わる。

上記のように’Ｒ成された装置において、交流遮断器４
ａ、４ｂｉ開閉制御して２つの変電所からの給電を切り
換える除、セクション区分開閉装置の機構上、必然的に
第３這車線ＩＣにおいて給電が中断してしまい電気車の
運転に支障をきたす。

すなわち交流遮断器４ａ、４ｂの動作時間の遅れによっ
て給電切り換えのタイミングがずれると、交流遮ＶｊＴ
器４ａが開放されてから交流遮断器４ｂが閉成されるま
での時間内で給電は停止され、篭側＊６ＩＦ郵運ＩＩＩ
ｔＪＸｈ、ｆ−１ｕｌＧｋｍａｒ’Ｓｘａ；Ｔｉｄ！、
）σ）、’Ｉｆ自；が停止する。そして交流遮断器４ｂ
が閉成されて給電が再開されるまで、前記回転機を駆動
制御する為の電力変換器、例えばサイリスタ変換器が転
流失敗を生じ運転不能となる。即ち、電気車６の駆動用
電動機が、回生’＋１ｉｌＪ動時に発生ずる車力を他励
インパークによって父流変涙し交υＩＣ系統に退蔵する
ことができる回生電気車であった場合、１」１■述の如
く給電切り換えタイミングがずれて′−車艇ＩＣが無電
圧状態にｌよってしまうと、他励イノパークの制御素子
、例えばサイリスタを転流することができなく７よって
回生４転は不可能とノ【る。さらに他励インバータ金塔
載しンよい電気車であり−〔も、電気車の駆動用゛成動
模の残留電圧はたかだか１秒位で消、滅してしまうので
、成源眠圧の無電圧期間が長いと、電気車は見金に停止
してしまいその幣害は非常に大きい。

／　（発明の目的） 本発明は」二記の点に鑑みなされたもので、第１゜第２
交流変電所間にセクションで区分して設けられた電車線
下を走行する電気車の運転を一時停止させること無く、
前記変電所からの給電を高速度で切換えることかできる
交流式電気鉄道の給電切換方法を提供することを目的と
している。

（発明の概要） 本発明は、第１交流変電所から第２交流変電所側へ移動
中の電気車が第１．第２交流変電所間にセクションで区
分して設けられた電車線下に移動し、異電源間（第１交
流変電所と第２交流変電所を示す）の切換えを行なう場
合電気車側駆動用電動機の残留電圧で生ずる電車線の電
圧と、第２交流変電所の饋電電圧との位相差が所定範囲
内になったとき前記電車線と第２交流変屯所を結ぶ電力
供給路を閉成するようにして給電の切換えを行なうこと
を特徴としている。

（実施例） 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例を説明する
。第２図において第１図と同一部分は同一符号を持って
示しその説明は省１１１ｆｉする。ｌｌａはダイオード
１２８〜１２ｄをブリッジ接続して成る第１ブリッジ回
路である。ダイオード１２ａとダイオード１２ｂの共通
接続点１３ａは第１電車線１ａに接続されており、ダイ
オード１２Ｃとダイオード１２ｄの共通接続点１３ｂは
第３’（ｇ車線ＩＣに接続されている。ダイメート１２
ａおよびダイオ−帛カソードは、静止形であり且つ高速
遮断機能を有する第１半導体遮断器、例えば第１サイリ
スク遮断器１４ａのア、ノードに接続されている。この
第１９イリスタ遮断器１４ａのカソードはダイオード１
２ｂおよびダイオード１２ｄのアノードに接続されてい
る。ｌｌｂはダイオード１２ｅ−１２ｈをブリッジ接続
して成る第２ブリッジ回路である。ダイオード１２ｅと
ダイオード１２ｆの共通接１軌点１３ｃは第２電車線１
ｂに接続されており、ダイオード１２ｇとダイオード１
２　ｂの共通扱＊Ｊ点１３ｄは第３電卓線ＩＣに接続さ
れている。ダイオード１２ｅおよびダイオード１２ｇの
アノードは、静止形であり且つ高速遮（υ１偵能を有す
る第２半導体遮断器、例えば第２サイリスタ遵断器１４
　ｂのカソードに接続されていはダイオード１２ｆおよ
びダイオード１２ｈのカソードに接続されている。１５
ａは第１交流変電所２ａに接続される第４ａ車綜、１５
ｂはｉｔｓ　２交流変電所２ｂに接続される第５電車線
である。第１電車線１ａと第４電軍縮１５ａの間にはｄ
↓１単巻変圧器ｉ６ａが介挿されており、この変圧器１
６ａの巻線の中点はレール５に（７ｋｚ’ｃされている
。

第２電車線１ｂと第５電車称１５ｂの同には第２単巻変
圧器１６ｂが介挿されてｉ６つ、この変圧器１６ｂの巻
線の中点はレール５に接続されている。

前記第１．第２単巷変圧器１６　ａ、１６　ｂはレール
５に流れる電流が大地に漏れることによって引き起され
る通１ぽ誘導障Ｊを軽減する為の変圧器である。レール
５の所定１所には電気車６の存在を開閉制御信号を供給
する地上踏子７ａ、７ｂ、７ｃが＃＋’Ｓ　”図に示す
如＜１１ぐゆられている。第３図は第２図の装置を一郡
省略して示す等価回路図である。

第４図は第１交流度電所２ａの出力電圧Ｅａおよび第２
交流変電所２ｂの出力電圧Ｅｂの電圧波形図である。

次に上記のように４１成された装置の異電源間給厄切換
方法を第５図の切換制御回路図とともに説明釘る。いよ
第１〜第３電車線ｌａ、　ｌｂ、　ｌｃの架線電圧を第
１〜第３電圧検出器２１ａ、２１ｂ。

２１ｃで名々監視しておく。そして第１電圧検出器２１
ａの出力電圧の位相と第３電圧検出器２１　ｃの出力’
７４圧の位相をａｓｓ　１位相比較器２２ａで比較する
。また第２′１工圧検出器２１ｂの出力電圧の位相と第
３電圧検出器２１Ｃの出力電圧の位相を第２位相比較器
２２ｂで比較する。ここで電気車６は第１変電所２ａか
らａ）２変電所２ｂ方面へ走行しており、第１サイリス
タ週断器１４ａが閉成状態、第２サイリスク遮断器１４
ｂが開放状態にあるとする。このとき第３′１α卓總Ｉ
Ｃには第１交流変電所２ａからの交流電圧Ｅａが印加さ
れているので、′１車線１ａ、ＩＣ間の４位差は零とブ
よる。

この為電気車６がセク７ヨン３ａ郡分を渡るときセクシ
ョン３ａ部分にＡｄいてアークは発生しない。

次に電気車６が進行して地上踏子７０全踏むと、この踏
子７Ｃから第１サイリスノ遮βノｉ器１！ａを開放させ
る制御信号が発せられ、これと同時に踏子７Ｃより第５
図の第２［足回路２３ｂにＯＮ指令が、第１判定回路２
３ａに０１”　Ｆ指令がそれぞれ発せられる。これによ
って第１サイリスタｓＭ器１４ａは第４図に示す時刻ｔ
１において開放状態となる。この瞬間、電気車６への給
電は停止されるが、電気車６には回転様等の補助機器が
塔載されているので、第４図のｅｎに示す如く補助機器
の残留電圧が第３電車線ＩＣに生ずる。このとき第２判
定回路２３ｂは第２位相比較器２２ｂから出力される第
２１１車線ｌｂの電圧と第３電車線ＩＣの電圧とのｌｉ
［王位相差θが、予め設定した所定範囲内（例えば３０
’〜６００）にあるか否かの判定を時刻ｔ１から所定時
間（例えば２サイクル経過するまでの時間）行なう。そ
して前記電圧位相差θが前記所定範囲内と判定された時
刻ｔ２において、第２判定回路２３ｂから第２サイリス
タ既ｌ１ＯＹ器１４ｂを閉成させる制御回路１４ｂ′に
ＯＮイリスタ遮断器１４ｂが投入されることになる。

これにより−Ｃ，第３電車線ＩＣ下を走行する電気車６
には、第２変電所２ｂから第２電車線１ｂ。

ダイオード１２Ｆ、第２サイリスタ遮断器１４ｂ。

ダイオード１２ｇおよび第３電車線ＩＣ４−介して電力
が供給される。このように第３電車線ＩＣ下を走行する
電気車６への給電切換を、電気車側駆動用電動機の残留
電圧が生じている極めて短時間例えば２サイクル以内に
切換えることができ、しかも第３電車線１ｃ（７）電圧
（電気車６の残留電圧ｅｌｌ）と第２電車線１ｂの電圧
（第２変電所２ｂの饋電電圧Ｅｂ　）との位相差が所定
範囲内のときに給電切換えを行なうようにしたので、電
気車６に塔載された電力変換装置（図示省略）で転流失
敗る。前記電気車６が第２変電所２ｂから第１変電所２
ａ方而へ走行する場合についても前記同様の給電切換え
動作であるのでその説明は省略する。

尚、前記給Ｔ’ｌ切換えを行なう際の電圧位相差のｊｉ
包囲は３０°〜６０°に眠らず他の値であっても良い。

又、給電切換え時間は２サイクルに限らず他の値であっ
ても良い。

（発［ＩＪ」の効果） 以上のように本発明によれば次のような効果が得られる
。すなわち、 （１）　互いに隣接する２つの変電所からの給電を高速
度、例えば電気車側駆動用電動機の残留電圧の２サイク
ル以内で切換えるので、電気車は全く支障なく運転を継
続することができる。

（２）　変電所の饋電電圧と電気車の残Ｗｉ電圧の位相
差が所定範囲内のとき給電切換えを行なうので、電気車
に塔載された電力変換装置が転流失敗することなく、安
定した運転を継続することができる。

特に電気車が他励インバータを塔載した回生電気車であ
っても、該インバータで転流失敗は生じないので、電気
車運転の信頓性および保安度が著しく同上する。

（３）電気車がセクション部分全通過するとさ、該セク
ションを挾む電車線間の電位差を零にすることができる
ので、宍クション部分においてアークは発生しない。こ
の為、アーク発生によってセクション部分および電気車
のパンタグラフが損傷することを避けることができる。

（４）給電を切換える為の遮断器は静止形の半尋体遮断
器を用いたので、メンテナンスフリーであり保守点検負
担が大１１１に軽減するとともに、無騒音となって環境
性が著しく向上ず“る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の交υ１１．式「Ｅ気鉄道の給電切換方法
を示寸回路図、第２１刊〜第５図は本発明の一実施例を
示し、第２図は回路図、第３図は第２図の回路を一部省
略した等価回路図、第４図は゛α圧波形図、第５図は制
御ＬＩＴｌ　１！：！］　ｊｌｉ；図である。 ｌａ、ｌｂ、ｌｃ、１５ａ、１５ｂ−電車線、２ａ、２
　ｂ　＝−’９．ｖ’＋を変電所、３　ａ、３　ｂ−セ
フＶ　’；３ン、５−ｖ　−／ｌ／、６・・・電気車、
７ａ、７ｂ、７ｃ・・地」−踏子、ｉｌ；＋、ｌｌｂ・
・・ブリッジ回路、１２　ａ　〜ｌ　２　ｈ−ダイオー
ド、１４ａ、１４ｂ・・・−リ゛イリスクｉ・ふ断器、
１４ａ’、１４ｂ’・・・制御Ｎ路、１　６　二１　１
７電　ｈ　、、、ｉｌｉ　々’４　ｙｉ−・　１１：　
ツユ　リ　１　リ　リ　ｌｋ、−。 電圧検出器、２２ａ、２２ｂ・・・位相比較器、２３ａ
。 ２３ｂ・・・判定回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１交流変電所の出力電圧が印加される第１電車線と、
   前記第１交流変電所に隣接する第２交流変准所の出力電
   圧が印加される第２電車組と、前記第１および第２電車
   線間にセクションを介して設けられた第３電車線と、前
   記第１電車線と第３電車線を結ぶ電路に介挿された第１
   半導体遮断器と、前記−↓２電車線と第３電車線を結ぶ
   電路に介挿された第２半心体ｇ断器と、前記第１電車線
   の電圧位相と第３亀車藏の電圧位相とを比較する第１位
   相比較手段と、前記第２電車線の電圧位相と第３電車線
   の電圧位相とを比較する第２位相比較手段とを有し、前
   記第１交流変電所（又は第２交流変電所）から第２交流
   変電所（又は第１交流変電所）側へ移動中の電気車が前
   記第３電車線下に移動したとき、前記第１半導体遮断器
   （又は第２半導体遮断器）をオフ制御するとともに、該
   第１半導体遮断器（又は第２半導体遮断器）オフ後の所
   定時間内に前記第２位相比較手段（又は第１位相比較手
   段）の位相差出力が所定値になったとき前記第２半導体
   遮断器（又は第１半導体遮断器）をオン制御することを
   特徴とする交θ１を式電気鉄道の給電切換方法。