JPS6220735A - 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シ、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
路を備えた直流式電気鉄道の給電装置において、 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
合せたものを上凱下夛用電車線路毎に各々１組設けると
ともに各々のブリッジ回路が相互予備（電力の融通）可
能となるように直流断路器を介して接続したことによシ
、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、ダブルセクションで
区分された複数の電車線路からの回生電流も有効に活用
でき、しかも相互予備給電を可能にしてシステム自体の
信頼性を向上したものである。

Ｃ０従来の技術 従来、鉄道線路に沿°り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装置が設けられて構成
されている。また、各変換装置の直流出力側は変換装置
専用の直流高速度遮断器に接続されるとともＫその装置
の交流入力側は共通Ｏ母線導体に接続されている。すな
わち、順電力変換器置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、電車線路は一般に隣接変電所間および線路別に区
分され、その区分された電車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電車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。

第２図社従来の給電装置の一例であシ、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順電力
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。３は直流母線、
４ａ、４ｂ、４ｃｅ　４Ｌ４ｅ、４ｆは力行用サイリス
タ遮断器（以下回生用遮断器と称す）　、５ａ、　５ｂ
、　５ｃｅ　５ｄ＠　５ｅｅ　５ｆは回虫用ダイオード
である。これらダイオード５ａ＊５ｂｅ５ｃ、　５ｄ、
　５ｅ＊　５ｆのアノード側は力行用遮断器４ａ。

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５ａ、　ｓｂ、　５ｃｅ　５
ｄ＊　ｓｅ、　５ｆ　＊のカソード側は一括接続されて
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。回生用遮断器６０カソードは
直流母線３に接続される。直流母線３には逆電力変換装
置２が接続される。８ｍ、　８ｂ、　８ｃ、　８ｄ、　
８ｅ、　８ｆは直流断路器、９ａ、　９ｂ、　９ｃ、　
９ｄ、　９ｅ、　９ｆはデッドセクション１１ａ、　Ｉ
ｌｂ、　ｌｌｃ、　ｌｌｄで区分された上シ、下多用の
電車線路である。第２図の給電装置は、セクションオー
バ一対策を施したいわゆるダブルセクション方式である
。すなわち、セクションで区分された電車線路のうち一
方の電車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車線路間の電位差によ゛つてア
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
横規することを防止したものである。

次に第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）を通して受電された３相交流電
圧を変圧器（図示省略）で適轟な電圧に変換し、順電力
変換器１によシ直流電力に変換して、区分された電車線
路９ｍ、　９ｂ、　９ｃ及び９ｄ、　９ｅ、　９ｆによ
多電電車１２に供給される。

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。

次に電車線路°９ｅ下に存在する電気車１２が回生運転
時にあるとき、回生電力は電車線路９Ｃから直流断路器
８ｅ、回生用ダイオード５Ｃ及び回虫用遮断器Ｂを経て
直流母線３に供給される。この母線３に供給された回生
電力は力行電気車（図示省略）が運転されている電車線
路９ａ、　９ｂ、　９ｃ、　９ｄ、　８１に回生される
か、逆電力変換装置２を介して商用周波電源母線に回生
される。

Ｄ０発明が解決しようとする問題点 （１）第２図のように構成された従来例において、順電
力変換器１と逆電力変換器２とが直流母線３を介して直
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、順電力変換器１側よ□ シ事故電流が供給され、事故が拡大される問題点がある
。

（２）　　第２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鏡型停止し
ようとすると、隣接する他方の電車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。

（ロ）事故時に電車線路よシ流入する回生電流。

延長給電電流を回生用遮断器６のみで遮断しようとすれ
ば、その遮断器６の遮断容量は力行用遮断器４３〜４ｆ
が挿入される直流電路を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。

（ハ）そζで回生用遮断器６の遮断容量を軽減すべく、
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。

に）上記のように６ｄｌＥ路の場合、各直流電路に力行
用遮断器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１大になる。

Ｅ０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、 この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九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
カソード側聞に接続される２組の遮断器と、 これら２組の遮断器に各々並列接続されるダイオード直
列回路と、 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ィトセ
クションで区分された第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、且つ前記ダイオード直列回
路の共通接続点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
ノード側どうしを結ぶ電路に介挿された直流断路器とを
備えたことを特徴としている。

Ｆ０作用 上記のように順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鏡型停止した場合、他方の遮断器
は導通状態にあるので、該遮断器側の電車線路の延長給
電を継続できる。また、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同志を直流新路器によシ接
続して２組のダイオードブリッジ回路間で相互に電力を
融通する相互予備方式としているので、一方の遮断器が
故障しても、他方の遮断器を通して事故遮断器側の電車
線路にも給電できる。上記の他に事故時の延長給電電流
は事故回線と接続される遮断器で遮断されるので、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くな
る。

Ｇ、実施例 第１図はこの発明の一実施例を示す回路図で、第２図と
同一部分は同一符号を付して説明する。

第１図において、２１及び４１は図示極性のように配設
された４個のダイオード２２ａ〜２２ｄ及び４２ａ〜４
２ｄから構成されるｗ、１及び第２ダイオードブリッジ
回路である。この第１及び第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４２ａ　、　４２ｃのカソード側は力行用骨ｌｓ３に
接続される。２３及び４３は第１及び第２のサイリスタ
遮断器（この遮断器は直流高速度遮断器でもよい）であ
る。第１及び第２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２２ａ　、
　２２ｃ及び４２ａ　、　４２ｃ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。

４２ｄのアノードを共通接続した点２５及び４５に接続
される。

前記第１及び第２ダイオードブリッジ回路２１及び４１
のダイオード２２ｍと２２ｂ及び４２ａと４２ｂの共通
接続点２Ｂ及び４Ｂは直流断路器８ａ及び８ｄを介して
第１及び第３電車線路９ａ及び９ｄＫ接続される。また
、前記第１及び第２ダイオードブリッジ回路２１及び４
１のダイオード２２ｃと２２ｄ及び４２ｃと４２ｄの共
通接続点２７及び４７は直流断路器８ｂ及び８ｅを介し
て第２及び第４電車線路９ｂ及び９ｅにに接続される。

５０は直列接続されたダイオード５１　、５２からなる
直列回路であシ、との直列回路５０のダイオード５１の
アノード側は前記ダイオード２２ｂ　、　２２ｄのアノ
ード側共通接続点５４に接続される。また、ダイオード
５２のカソード側は前記ダイオード２２ａ　、　２２ｃ
のカソード側共通接続点５５に接続される。前記ダイオ
ード５１　、５２の共通接続点５３は直流断路器８Ｃを
介して第５電車線路９Ｃに接続される。６０は直列接続
されたダイオード８１　、８２からなる直列回路でアシ
、この直列回路６０のダイオード６１のアノード側は前
記ダイオード４２ｂ　、　４２ｄのアノード側共通接続
点Ｂ４に接続される。また、ダイオードＢ２のカソード
側は前記ダイオード４２ａ　、　４２ｃのカソード側共
通接続点Ｂ５に接続される。前記ダイオード６１　、６
２の共通接続点６３は直流断路器８ｆを介して第６電車
線路９ｆに接続される。

前記２組のダイオードブリッジ回路２１及び４１の共通
接続された点２５及び４５間は相互予備母線３７で接続
されるとともに、その相互予備母線３７の電路には直流
断路器３８が介挿される。この直流断路器３８は通常開
放状態にあり、第１及び第２サイリスタ遮断器２３及び
４３のどちらかが故障したときに閉成される。なお、順
電力変換器１はダイオード整流器を示したが、サイリス
タ整流器であってもよい。

□ 次に上記実施例の動作を述べる。

サイリスタ遮断器２３　、４３は通常開成状態にしてお
くと、順電力変換器１０力行電流はサイリスタ遮断器２
３　、４３叫ダイオード２２ｂ　、　４２ｂ→直流断路
器８１１　、８ｄを介して第１．第３電車線路９ａ。

９ｄに供給されるとともに１サイリスタ遮断器２３゜４
３→ダイオード２２ｄ　、　４２ｄ−＋直流断路器８ｂ
　、　８ｅを介して第２．第４電車線路９ｂ、−９ｅに
供給され、且つサイリスタ速断器２３　、４３→ダイオ
ード５１゜６１→直流断路器８ｃ　、　８ｆを介して第
５．第６電車線路９ｃ　、　９ｆに供給される。

また、例えば第１電車線路９ａに発生し九回生電流は直
流断路器８ａ→ダイオード２２ａ→サイリスタ遮断器２
３叫ダイオード２２ｄか５１→直流断路器８ｂか８ｃを
介して第２か第５電車線路９ｂ　、　９ｃに供給される
か、直流断路器８ａ→ダイオ一ド２２ａ→力行用母ｌｌ
ｌ３→ナイリスタ遮断器４３→ダイオード４２ｂか４２
ｄか８１→直流断路器８ｄか８ｅか８ｆを介して第３か
第４か第６電車線路９ｄ　、　９ｅ　、　９ｆに供給さ
れる。なお、第２．第３．第４．第５及び第６電車線路
９ｂ　、　９ｃ　、　９ｄ　、　９ｅ　、　９ｆ　Ｋ生
じた回生電流も同様に第１．第２ダイオードブリッジ回
路２１゜４１を通って渡れ、各電車線路に供給される。

上記のように力行電流を各電車線路９ａ〜９ｆに供給す
るとき、２組の第１．第２ｆ−イリスタ逍断器２３　、
４３が介挿されるだけで制御できるから、高価なサイリ
スタ遮断器が第２図のものよシ４組省略できる利点があ
る。これによシ給電装置を安価に製作できるようになる
。また、各電車線路９＆−９ｆに発生した回生電流を制
御するときも、第１゜第２サイリスタ遮断器２３　、４
３と第１．第２ダイオードブリッジ回路２１　、４１の
ダイオード２２ａ〜２２ｄ及び４２ａ　〜４２ｄとダイ
オード５２．６２だけで制御できるために、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第１．第２サイリス
タ遮断器２３　、４３を通ることになるから、その遮断
器２３　、４３を開放させれば、力行及び回生の両電流
の遮断が２組のナイリスタ遮断器２３゜４３で行うこと
ができ、保護シーケンスを簡素化できる。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ナイリス
タ遮断器を用いることによプ、例えば第１図の第１電車
線路９ａの２点で地絡事故が発生したとき、ナイリスタ
遮断器２３を開放させれば、力行電流は遮断される。そ
の後、直流断路器８ａを開放させ、チイリスタ遮断器２
３を再び閉成すれば、第２電車線路ｅｂＫ回生電気車１
２が運転されていても回生電流は前述のように第３〜第
６電車線路９ｃ　−９ｆに供給される。

上記第１．第２ダ、イオードブリッジ回路２１．４１と
第１．ｉ２サイリスタ遮断器２３　、４３を用いた延長
給電時に、所望の鏡型区間（第′１．第２．第５電車線
路９ａ　、　９ｂ　、　９ｃのみを鏡型停止させる場合
、第１４）−イリスタ漉断器２３を開放させるだけであ
るから、第３．第４．第６電車線路９ｄ　、　Ｂｅ。

９ｆ側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
続されるナイリスタ速断器２３あるいは４３で遮断する
ので、適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１．
事故の影響を最小限にとどめることかでき、電気車の運
行効率を向上させることができる。

また、上記実施例では相互予備母線３１に介挿されてい
る直流断路器３８を、例えば第１サイリスタ遮断器２３
が故障したときに閉成させれば、第１ナイリスタ遮断器
２３に接続されている第１．第２゜第５電車線路９ｍ　
、　９ｂ　、　９ｃに、第２４Ｆ−イリスタ遮断器４３
側より相互予備母線３１を介して給電することができる
。これによシシステム自体の信頼性を向上させることが
できる。

Ｈ０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鏡型区間のみを鏡型停止した場
合でも、他方の電車線路側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。

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、電気車の運行効率の向上を図る
ことができる。

Ｃ１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ため、保護シーケンスが簡
単になるので信頼性が向上するＯ ｄ、　　２組の遮断器のうちどちらか一方の遮断器が故
障した場合でも相互予備方式を用いたので、故障した遮
断器側に接続されている電車線路に対しても他方の遮断
器側よシ相互予備母線を通して給電することができ、シ
ステム自体の信頼性を向上させることができる。

ｅ０回生電気車が第１〜第６電車線路のうちいずれかの
電車線路に存在しても各電車線路の力行電気車に供給す
ることができる。このため回生電力を有効に活用するこ
とができ、省エネルギータイプの給電システムが実現で
きる。

ｆ、電気車から発せられる回生電力の回生時に電車線路
で地絡事故が発生しても、速断器で事故電流および回生
電流を遮断することができる。このため事故点を即座に
解放することができ、事故の影響を最小限にとどめるこ
とができる。

【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２図は従
来例を示す回路図である。 １・・・順電力変換器、３・・・力行用母線、９ｍ、９
ｂ。 ９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆ　・−第１から第６電車線路、
２１．４１−・・第１．第２ダイオードブリッジ回路、
２３．４３・・・第１．第２サイリスタ遮断器、５０．
６０・・・ダイオードの直列回路、３７・・・相互予備
母線、３８・・・直流断路器◇ 第２図 従来例の回ｖｋ回 ６、補正の内容 手続補正書Ｃ＠　Ｒ５ 昭和６１年　６月２０日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電力を直流電力に変換する順電力変換器と、 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、 これら２組の遮断器に各々並列接続されるダイオード直
   列回路と、 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、且つ前記ダイオード直列回
   路の共通接続点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
   ノード側どうしを結ぶ電路に介挿された直流断路器とを
   備えたことを特徴とする直流給電装置。