JPS6220731A - 直流給電装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は電気鉄道の給電装置に係り、特に交流電力を
直流電力に変換して電気車の駆動源として供給する直流
式電気鉄道の給電装置に関する。

Ｂ０発明の概要 この発明は直流式電気鉄道の給電装置ｌＩｃ５Ｐいて、
力行時の電流及び回生時の電流が同一の遮断器を流れる
ように、その遮断器とダイオードブリッジ回路とを組み
合せた゛ものを上り、下り用電車線路毎に各々１組設け
るとともに、そのブリッジ回路の共通接続された各々の
アノード側と逆電力変換器との間にストッパダイオード
を接続して相手側の遮断器より電流が流入しなりように
したことにより、 電車線側の事故等に対するシステムの信頼性を著しく向
上させることができるとともに回生電流も有効に活用で
きるようにしたものであるＯＣ０従来の技術 従来、鉄道線路に沿って適当な間隔で設備された直流変
電所には１組ないし数組の変換ｆ！雪が設けられて構成
されているりまた、各変換装置の直流出力＠は変換装置
専用の直流高速度遮断器＃／ｃＩＩ続されるとともにそ
の装量の交流入力１１は共通の母線導体に接続されてい
るうすなわち、順電力変換！ｓ曾と直流高速度遮断器と
を含めた給電系は変電所間で並列に接続されて直流変電
所の直流電源を構成している。

一方、重態線路は一般に隣ＷＩ！変電所間および線路別
に区分され、その区分された電１線路は各回線専用の直
流高速度遮断器を介して各変電所で、それぞれの正極母
線に接続され、レールは負極母線に接続される。

一般に前記区分された重置線路には隣接する変電所が並
列に電力を供給する給電回路として構成されている・ １１に２図は従来の給′を装置の一例であり、１は交流
電力を直流電力に変換するサイリスタ制御素子からなる
原電力変換器、２は直流電力を交流電力に変換するサイ
リスタ制御素子からなる逆電力変換器であるｏ３Ｆｉ直
流母線、４＆＠４ｂ＊４ｅ。

４ｄ　、４＊　、４ｆｔ！力行用サイリスタ遮断器（以
下力行用遮断器と称す）、５ｍ＊５ｂ、５ｅ、５ｄ。

５ｅ　、５ｆｒｉ回生用ダイオードである◎これらダイ
オード５ａ、５ｂ、５ａ、５ｄ、５＊、５ｆのアノード
側は力行用遮断器４ｍ、４ｂ、４ｃ、４ｄ。

４ｅ、４ｆのカソードに接続されるとともにダイオード
５ｍ、５ｂ、５ｃ＊５ｄ、５ｅ、５ｆのカソード＠は一
括接続されて回生用サイリスタ遮断器６（以下回生用遮
断器と称す）のアノードに接続されるり回生用遮断器６
のカソード＃ｉ［ｇｔ母線３に接続される。直流母線３
には逆電力変換器２カ響続されるｏ８ａ＊８ｂ、８ｅ、
８ｄｅ８ｅ。

８ｆは直流断路器、９ａ＊９ｂ−９ａ　＠９ｄ＠９＠。

９ｆはデッドセクションｌｌａ　、　ｌｌｂ　、　ｌｌ
ａ　、　ｌｉｄで区分された上り、下り用の重置線路で
ある。第２図の給電装置は、セクションオーバ一対策ヲ
施し九いわゆるダブルセクション方式である。スナわち
、セクションで区分された重態線路のうち−方の＠、＊
線路で地絡事故が生じても、電気車が前記セクションを
通過する際に電１ＪＬ線路間の電位差によってアークが
発生することの無いようにし、これによってセクション
および電気車のパンタグラフが前記アークにより損焼す
ること全防止したものである。

次ｖｃ＠２図の動作を述べる◎まず、電気車の力行運転
用電力は変電所において図示しない商用周波電源母線よ
り交流遮断器（図示省略）を通して受電され九３相交流
電圧を変圧２！（図示省略）で適当な電圧に変換し、順
電力変換器ｌにより直流電力に変換して、区分された１
ｔＩＬ線路９ｍ、９ｂ。

９ｃ及び９ｄ、９ｅ、９ｆにより電気１［１２に供給さ
れるり電気車１２は上記のように供給される直流電力で
力行運転される。

次に［直線路９ｅ下に存在する電気！［１２が回生運転
時にめるとき、回虫電力ｒｉ電ｌＩａ路９ｅから直流断
路器８・９回生用ダイオード５ｅ及び回生用遮断器６ｆ
：経て直流母線３に供給される。この母Ｍ３に供給され
九回生電力は力行電気ＷＬ（図示省略）が運転されてい
る電ｍ、１路９　ＪＬ　＊　９　ｈ　ａ　９　ｃ　ａ９
ｄ　、９ｆに回生されるか、逆電力変換器２を介して商
用周波電源母線に回生される◎ Ｄ１発明が解決しようとする問題点 （１）填２図のように＃成された従来例において、順環
力Ｒ＄Ｊ’ａｌと逆電力変換！ｓ２とが直流母線３を介
してＩ［接逆並列接続しであるので、逆電力変換器２の
転流失敗に際して、頭重力変換！　１１１１１１よ□ ９事故１Ｒが供給され、事故が拡大される問題点がある
り （２）ｌＥ２図において、回生用遮断器６を遮断すると
次のような問題が発生する。

（イ）延長給電時に、所望の鏡型区間のみを端型停止し
ようとすると、隣接する他方の電電線路の鏡型も停止さ
せてしまうので、電気車の運行に支障を生じてしまう・ ―）　事故・時に重置線路より流入する回生電流。

延長給電電流を回虫用遮断器６のみで遮断しようとすれ
ば、その遮断！６の遮断容量は力行用遮断器４１〜４ｆ
が挿入される直流電路？６電路とすると、少なくとも力
行用遮断器の６倍も必要とするＯ ｅう　そこで回生用遮断器６の遮断容量を軽減すぺく、
回生電流を、遮断できる程度の容量とすると、事故時に
回生車があると、回生用遮断器６で延長給電電流を遮断
できなくなる。このため、隣接変電所側で事故点側へ流
出する電流を遮断しなければならず、事故時の保護シー
ケンスが複雑となって、システムの信頼性が低下してし
まう。

轡　上記のように６電路の場合、各直流電路に力行用遮
断！４ａ〜４ｆが挿入されるので、変電所が非常に不経
済になる。

（ホ）　また、変電所設備が大きくなるので、建設に対
する設備費が厖大になるり Ｅ１問題点を解決するための手段 この発明は交流電力を直流電力に変換する順電力変換器
と、 直流電力を交流電力に変換する逆電力変換器と、前記順
電力変換器に接続され念力行用母線と、この方行用母線
に共通接続され念力ソード側が接続される２組のダイオ
ードブリッジ回路と、これら２組のダイオードブリッジ
回路に各別に設けられ、これらブリッジ回路の共通接続
されたアノード側と前記力行用母線に接続されたカソー
ド側間に接続される２組の遮断器と、 前記２組のダイオードブリッジ回路の各辺を構成するダ
イオードのカソードとアノードとが共通接続された接続
点に゛各別に接続されるとともに複線を形成するデッド
セクションで区分された第１゜第２及びｌＥ３．筆４電
鼠線路と、 これら填１．＠２電■線路との間に両線路とはデッドセ
クションにより区分されて設けられるとともに、前記篇
３．第４電Ｊ１線路との間に両線路とはデッドセクショ
ンにより区分されて設けられ、且つ前？ｅ２組のダイオ
ードブリッジ回路の共通接続されｔアノード側に各別に
接続されるｇｓ、第６［！線路と、 前記２組のダイオードブリッジ回、路の共通接続された
アノード側にそれぞれのアノードが各別に接続されると
ともにカソードが一括して前記逆電力変換器に接続され
る２組のストッパダイオードとを備え比ことを特徴とし
ている０ ２０作用 上記のように順電力変換器、逆電力変換器およびダブル
セクションで区分された複数の電車線路を備えた直流給
電装置において、延長給電時に２組の遮断器のうち一方
だけ遮断させて所望の鏡型区間のみを鎖車停止した場合
、他方の遮断器は導通状轢にあるので該遮断、Ｓａの電
ｗＬ騨路の延長給電ｔ−ｇ続できる。）ま九、２組のダ
イオードブリッジ回路に各々遮断器とストッパダイオー
ドを設けているので、−万のブリッジ回路に接続される
電車線路側に地絡事故が発生した場合でも事故回線側の
ブリッジ回路の遮断器を遮断させれば健全回線のブリッ
ジ回路側で為ら事故点へ＠流が流入することがカい。

Ｇ、実施例 第１図はこの発明の一実施例を示す回路図で、ｊＪＥ２
図と同一部分は同一符号を付して説明するり１’ｌＥ１
図において、２１及び４１は図示極性のように配設され
念４個のダイオード２２　ａ〜２２　ｄ及び４２ａ〜４
２ｄから構成される箪１及び第２ダイオ−ドブ１）ツジ
回路である。このｇｌ及び鼾２ダイオードブリッジ回路
２１及び４１におけるダイオード２２ａ。

２２ｃ及び４２＆、４２ｃのカソード１１１１は力行用
母線３に接続される０２３及び４３は第１及び纂２のサ
イリスタ遮断ｇＳ（この遮断器は直流高速度遮断器でも
よい）で、ＡＩＥＩ及びｇ２サイリスタ遮断器２３及び
４３のアノード側は力行用母線３、すなわちダイオード
２２　ａ　ｅ　２２　ｃ及び４２　＆、　４２　ｃのカ
ソードを共通接続した点２４及び４４に接続される。ま
た、第１及び第２サイリスタ遮断器２３及び４３のカソ
ード側はダイオード２２ｂ　、２２ｄ及び４２ｂ、４２
ｄのアノード全共通接続した点２５及、び４５に接続さ
れる。

前記第１及び蓼２ダイオードブリッジ回路２１及び４１
のダイオード２２　ｍと２２　ｂ及び４２　ａと４２　
ｂの共通接続点２６及び４６は直流断路器８ａ及び８ｄ
ｔ−介して屓ｌ及び第３１＆夏線路９ａ及び９ｄに接続
されるりま念、前ｆｆｉ嘱１及び填２ダイオードブリッ
ジ回路２１及び４１のダイオード２２　ａと２２　ｄ及
び４２　ｃと４２ｄの共通接続点ｎ及び４７は直流断路
器８ｂ及び８ｅ″ｆｔ：介して第２及び第４電車線路９
ｂ及び９・に接続される。さらに前記ダイオード２２　
ｂと２２ｄ及び４２ｂと４２ｄの共通接続点シ及び６４
は直流断路ｓ８ｃ及び８ｆｔ介して＊Ｓ及び第６電皇線
路９Ｃ及び９ｆＫ接続されろう ２８及び４８はストッパダイオードで、このダイオード
囚及び鑓のアノード側は各々の共通接続点２５及び荀に
接続され、そのカソード側は一括４１！続されて回虫用
母線２９に接続されるうこの回生用遮断器には直流を交
流に変換する逆電力変換Ｗｋ３４が接続されるりなか、
層重力変換ａｌはダイオード整流器を示したがサイリス
タ整流器でもよい０次にと記実施例の動作を述べる。

サイリスタ遮断＠２３．４３は通常閉成状態にしておく
と、順電力変換器１の力行電流はサイリスタ遮断器２３
　、４３→ダイオード２２ｂ、４２ｔ）４ｒ［流断路′
ａｓａ、５ａｔ−介してｉＥｌ、＄３１［−服線に９＆
。

９ｄに供給されるとともに、サイリスタ遮断器２３゜４
３→ダイオード２２ｄ、４２ｄ４直流断路器ｇ　ｂ　、
　ｇ。

を介して填２０厘４電厘線路９ｂ、９ｅに供給され、且
つサイリスタ遮断！２３．４３→直流断＃＆器８Ｃ６８
ｆを介して厚５．ｉ＠６電慮線路９ｃ　、９ｆに供給さ
れろう ｔ友、例えば塩１電皇線路９ａに発生し九回生電流はＩ
Ｉ直流路器８ａ→ダイオード２２　ａ→サイリスタ遮断
器２３→ダイオード２２ｄ４１！流新路器８ｂを介して
＠２’！Ｅｊｌ線路９ｂに供給されるか、直流□ 断路器８ａ→ダイオード２２　ａ→サイリスタ遮断器ｎ
→直流断路器８Ｃを介して＠５電！４１略９ｃに供給さ
れるか、直流断路器８ａ−→ダイオード２２＆→力行用
母線３→サイリスタ遮断器４３→ダイオード４２　ｂか
４２ｄ→直流断路器８ｄか８・を介して嘱３か１ｌＥ４
電１線路９ｄ、９ｅに供給されるか、置流断ｌ！器８ａ
→ダイオード２２＆号力行用母線３→サイリスタ遮断器
招→直流断路器８ｆを介して第６電嵐報路９ｆに供給さ
れるか、あるいは直流断路ｆｍ８ａ→ダイオード２２ａ
→サイリスタ遮断器２３か力行用母線３．サイリスタ遮
断′ａ４３→ストッパダイオード困、４８を介して回生
用遮断器に供給されるすなか、ｌＥ２　、＄３　、第４
電嵐線路９ｆｉ、９ｄ。

９・に生じた回生電流も同様に早１．＠２ダイオードブ
リッジ回路２１．４１を通って流れ、各電ｍ線路あるい
１１回回生用遮断器供給される口上記のように力行電流
を各電車線路９１〜９ｆに供給するとき、２組のｌ１Ｅ
ｌ　、ｌＥ２サイリスタ遮断器２３　、４３が介挿され
るだけで制御できるから、高価なサイリスタ遮断器が２
に２図のものより４組省略できる利点がある。これによ
り給電装＃を安価に製作できるようになる。また、各電
車線ｔｅａ〜９ｆに発生した回生電流を制御するときも
、填１、属２サイリスタ遮断器：２３　、４３と＠１　
、篤２ダイオードブリッジ回路２１．４１のダイオード
２２−〜２２ｄ）及び４２　ａ　−４２ｄとストッパダ
イオード２８　、４８だけで制伺できるために、回生用
遮断器が不要となる利点がある□ さらに、力行゛電流及び回生電流とも屓１．第２サイリ
スタ遮＠器２３　、４３を通ることになるから、その遮
断器２３　、４３　！開放させれば、力行及び回生の両
電流の遮断が２組のサイリスタ遮断器詔、４３で行うこ
とができ、保護シーケンスを簡素化できろうこのように
力行及び回生の両電流を遮断できる機能を有するサイリ
スタ遮断器を用いることにより、例えば識１図の填１電
車線路９ａの２点で地絡事故が発生したとき、サイリス
タ遮断ＷＪ２３　＝＆開放させれば、力行電流は遮断さ
れる◇その後、直流断路５８ｊＬを開放させ、サイリス
タ遮断８２３を再び閉成すれば、＠２電直線路９ｂに回
生電気ｔ１２が運転されていても回生電流は前述のよう
に回虫用母線四か鷹３〜萬６電東線１１９ｅ〜９１に供
給されるうなお、上記地絡事故時に＠Ｉ　、ＩＩＥ２ダ
イオードブリッジ回＄２１．４１はストッパダイオード
２８．４８を介して接続されているために、塩ｌサイリ
スタ遮断器２３を開放させるだけで事故電流が第２サイ
リスタ遮断器４３ｔ−通して流れることがない。これに
より事故の拡大を未然に防止できる◇上記ＩＥＩ　、第
２ダイオードブリッジ回路２１　、４１と填１．第２サ
イリスタ遮断器２３．０を用いた延長給電時に、所望の
ＩＩＩＩ電区間（第１．填２．第５電ＩＩＩ＠略９ａ、
９ｂ、９ｅ）のみを餓鬼停止させる場合、第１サイリス
タ遮断器２３を開放させるだけであるから、第３．第４
．第６電１線路９ｄ。

９ｅ、９ｆ＠の鏡型区間には延長給電を継続でき、電気
車の円滑な運行が可能となる。

上記延長給電時に、事故が発生した場合、事故回線に接
続されるサイリスタ遮断器２３Ｔｏるいは４３で遮断す
るので、延長給電電流を供給する隣接変電所で遮断する
必要はないり従って保護シーケンスの一層の単純化と、
事故の影響を最小限にとどめることができ、電気車の運
行効率を向上させることができる。また、力行用母線と
回生用母線を分離して設けているので、逆電力変換器の
転流失敗時に該変換器側へ流入する事故電流は遮断器で
遮断することができ、逆電力変換器の事故の拡大を未然
に防止できる。

Ｈ１発明の効果 以上述べたように、この発明によれば次のような効果が
得られる。

ａ、延長給電時に所望の鎖車区間のみを餓鬼停止した場
合でも、他方の電Ｊ［線路側の鏡型区間には延長給電を
継続でき電気道の円滑な運行が可能となる。

ｂ、延長給電時における事故のとき、延長給電電流は事
故回線と接続される遮断器で遮断するので、延長給電電
流を供給する隣接変電所で遮断する必要はない。従って
、保護シーケンスの一層の単純化と事故の影響を最小限
にとどめることができ、電気直の運行効率の同上全図る
ことができるＯＣ，ストッパダイオードを設けたので、
−万の＠＊線路側で地絡事故が発生したときでも、２組
の遮断るのうち事故側の遮断ｎｔｌ−遮断させれば、他
方の遮断５［から事故電流が流入することはなく、健全
回線の運行が継続できる◇このため事故点を即座に解放
することができ、事故の拡大を未然に防止できる。

ｄ、従来例に比較して回生用遮断器と、４組の力行用遮
断器が不要となるので、設備費は非常に有利となる。ま
た、遮断器の個数が減少する九め、保護シーケンスが簡
単になるので信頼性が同上するり ｅ、力行用母線と回生用骨ｇＡヲ分離して般けているの
で、逆電力変換器の転流失敗時に該変換器側へ流入する
事故電泥は遮断器で遮断することができ、逆電力変換器
の事故の拡大を未然に防止できる◇

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２１は従
来例を示す回路図である□ １・・・順電力変換器、３・・・力行用母線、９　ａ　
、９ｂ。 ９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆ・ｍｌから１Ｅ６１Ｅ！線路、
２１．４１・・−［１，ｇ２ダイオードブリッジ回路、
ｎ。 ４３・・・ｌＥｌ、［２サイリスタ遮断器、２’８．４
８−・・ストッパダイオード、２９・・・回生用母線、
３４・・・逆電力変換器。 第２図 扱＆＃！Ｊの回語回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電力を直流電力に交換する順電力変換器と、 直流電力を交流電力に変換する逆電力変換器と、前記順
   電力変換器に接続された力行用母線と、この力行用母線
   に共通接続されたカソード側が接続される２組のダイオ
   ードブリッジ回路と、これら２組のダイオードブリッジ
   回路に各別に設けられ、これらブリッジ回路の共通接続
   されたアノード側と前記力行用母線に接続されたカソー
   ド側間に接続される２組の遮断器と、 前記２組のダイオードブリッジ回路の各辺を構成するダ
   イオードのカソードとアノードとが共通接続された接続
   点に各別に接続されるとともに複線を形成するデツドセ
   クシヨンで区分された第１、第２及び第３、第４電車線
   路と、 これら第１、第２電車線路との間に両線路とはデツドセ
   クシヨンにより区分されて設けられるとともに、前記第
   ３、第４電車線路との間に両線路とはデツドセクシヨン
   により区分されて設けられ、且つ前記２組のダイオード
   ブリッジ回路の共通接続されたアノード側に各別に接続
   される第５、第６電車線路と、 前記２組のダイオードブリッジ回路の共通接続されたア
   ノード側にそれぞれのアノードが各別に接続されるとと
   もにカソードが一括して前記逆電力変換器に接続される
   ２組のストッパダイオードとを備えたことを特徴とする
   直流給電装置。