JP2005073316A

JP2005073316A - 電車線路用保安装置

Info

Publication number: JP2005073316A
Application number: JP2003208929A
Authority: JP
Inventors: Koji Agui; 浩司安喰; Hiromi Morimoto; 大観森本; Taiji Hisamizu; 泰司久水; Ryogo Sato; 了吾佐藤
Original assignee: Railway Technical Research Institute; Sankosha Corp; Sankosha Co Ltd
Current assignee: Railway Technical Research Institute; Sankosha Corp; Sankosha Co Ltd
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2023-08-27
Also published as: JP3992661B2

Abstract

【解決手段】電気車ＥＣに電力を供給する電車線を介して過電圧を吸収する電車線路用保安装置において、帰回路である負き電線ＮＦと保護地線ＦＷ又は接地間に、主放電ギャップＧ２を配設するとともに、ガスアレスタｈ５と抵抗体ｈ２の直列接続回路に、又は、ガスアレスタと抵抗体の直列接続回路のガスアレスタに、副放電ギャップＧ３が並列に接続された保安器Ｈを配設したものである。
【効果】列車が絶縁空間を通過する際に発生したサージ電圧の放電による続流を防止することができるとともに、地絡事故時にも確実に放電動作するので、電車線路用保安装置の損傷を防止することができ、且つ、取り付け後の放電ギャップのギャップ調整を不要とすることができる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気鉄道の電力供給用電線である電車線の地絡事故時に発生する異常電圧や過大サージから、電車線路に設けられた設備機器等を保護するための電車線路用保安装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気鉄道における電力供給用電線である電車線には、高電圧大電流が流れており、絶縁碍子のせん絡や電車線の地絡事故が起こった際には、地絡点に過電圧過電流が流れて、地絡点での大地電位上昇が発生し、電力や通信及び信号の電気設備等に損傷を与えることがある。
【０００３】
図１は、本発明の実施形態である電車線路用保安装置を用いた、き電回路の概要図であるが、基本的回路構成は、従来の電車線路用保安装置と同一であるので、図１を参照して、上述した過電圧に対する従来の技術について説明する。
【０００４】
図１は、一例としてのブースタトランス方式の交流き電回路の概略図であり、図において、ＢＴは、ブースタトランス、ＮＦは、帰回路である負き電線、Ｔは、トロリ、Ｒは、レール、ＦＷは、保護地線、Ｅは、吸い上げ線である。ブースタトランスＢＴは、所定区間毎に設置されており、変電所ＳＳから、電力を、トロリＴを介して負荷（電気車ＥＣ）に供給するものである。そして、トロリＴから電気車ＥＣを介してレールＲに流れる電流は、吸い上げ線Ｅで負き電線ＮＦに吸い上げられて、変電所ＳＳに返される。また、吸い上げ線Ｅは、ブースタトランスＢＴが設置された区間毎に設置されている。保護地線ＦＷは、地絡事故保護対象の電柱等の構造物に接続され、更に、保護地線ＦＷには、接地工事が施工されている。なお、絶縁空間ＥＳは、トロリＴを、各き電区間に分離するために設けられたものである。そして、負き電線ＮＦには、碍子のせん絡やトロリＴの地絡事故が発生した際に、電気設備等を保護するため、負き電線ＮＦと保護地線ＦＷ又は接地（大地）の間に、電車線路用保安装置１が設置されている。
【０００５】
図４は、図１の負き電線ＮＦに設置された従来の電車線路用保安装置１’の斜視図であり、図５は、図１の電車線路用保安装置１’の回路構成図である。なお、説明の都合上、従来の電車線路用保安装置には、符号１’が使用されている。
【０００６】
この電車線路用保安装置１’は、略円柱体の絶縁基台２０を有しており、略円柱体の絶縁基台２０の下部外周側面部２０ａの相対する部分には、一対の接続端子３０が配設されており、接続端子３０に接続された丸棒の立設端子３１が、絶縁基台２０の上部にそれぞれ導出されている。立設端子３１に、略円柱体のカーボン材からなる放電電極３２の貫通孔を挿通するとともに、立設端子３１の上端部に刻設されたネジ部３１ａに、ナット３３を螺合させることにより、一対の放電電極３２を、立設端子３１を介して、絶縁基台２０に取り付けるように構成されている。このように、一対の放電電極３２を、立設端子３１を介して、絶縁基台２０に取り付けることにより、一対の放電電極３２により、放電ギャップＧ１を構築して、ギャップ放電を構成する。
【０００７】
Ｃは、プラスチック等からなる透明のカバーであり、カバーＣの内周面下部に形成されたネジ溝と絶縁基台２０の上部外周側面部２０ｂに形成されたネジ山３４とを螺合させることにより、絶縁基台２０に、カバーＣを取り付けるように構成されている。このように、絶縁基台２０に、カバーＣを取り付けることにより、放電電極３２等を防塵するように構成されている。
【０００８】
上述したように構成された電車線路用保安装置１’が、負き電線ＮＦに取付けられて、図５に示す構成のごとく、放電ギャップＧ１にてギャップ放電することで、過電圧から鉄道線路の電気設備等を保護していた。
【０００９】
【特許文献】
特開２００３−７０１５７及び意匠公報第７１０５０１号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の電車線路用保安装置１’は、地絡事故等の過電圧が、ギャップ放電の放電開始電圧を超えた場合には、放電動作により、過電圧を処理するが、正常き電時に、負き電線ＮＦに発生することがある過大なサージ電圧により放電し、その放電が引き金となって、負き電線ＮＦに供給されている電源電力により、放電動作が継続することがある（所謂、続流現象である。）。このような、続流現象が長時間継続すると、放電電極３２が過熱損傷し、電車線路用保安装置１’の寿命を短命にしたり、その機能を失うことがある。
【００１１】
また、近年、過密ダイヤによる走行列車本数の増大等に伴い、負き電線ＮＦが負担する負荷容量が、従来に比べて過大となり、また、列車の走行スピードの高速化に伴い、列車の絶縁空間ＥＳ通過時に、過大サージが発生する度合も多くなってきている。
【００１２】
近年、このような状況において、従来の電車線路用保安装置１’が有する問題、即ち、上述した続流現象に伴う電車線路用保安装置１’の短寿命化や電車線路用保安装置１’の損傷が顕在化する可能性も増大してきており、鉄道の電気設備の信号設備等の保護の信頼性が低下するという問題を有している。
【００１３】
更に、続流現象により、放電動作した放電ギャップＧ１のエアギャップは、初期に比べてギャップ長が変化し、再調整が必要となったり、放電電極３２が消耗し、放電電極３２を回転させて再調整をしたり、更には、放電電極３２を新しいものに取り替える等の保守点検作業が必要となり、従って、作業の煩雑化を招くという問題もある。
【００１４】
更にまた、電車線路用保安装置１’の損傷により、正常な放電動作が困難となった場合には、各種の鉄道線路の電気設備に過電圧が印加される可能性もあり、その結果、電気設備が絶縁破壊して損傷するという問題がある。
【００１５】
本発明の目的は、上述した従来の電車線路用保安装置が有する課題を解決することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した目的を達成するために、第１には、電気車に電力を供給する電車線を介して過電圧を吸収する電車線路用保安装置において、負き電線と保護地線又は接地間に、主放電ギャップを配設するとともに、ガスアレスタと抵抗体の直列接続回路に、又は、ガスアレスタと抵抗体の直列接続回路のガスアレスタに、副放電ギャップが並列に接続された保安器を配設したものであり、第２には、電車線路用保安装置において、接続端子を有する絶縁基台と、該絶縁基台に配設された共通電極と、該共通電極とエアギャップを構成する線路電極とからなる主放電ギャップと、ガスアレスタと抵抗体の直列接続回路に、又は、ガスアレスタと抵抗体の直列接続回路のガスアレスタに、副放電ギャップが並列に接続された保安器とを、上記主放電ギャップの共通電極と線路電極間に、接続端子を介して取り付けたものである。
【００１７】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明の趣旨を越えない限り何ら、本実施例に限定されるものではない。
【００１８】
上述したように、図１に示されているブースタトランスＢＴ方式の交流き電線回路では、所定区間毎に、ブースタトランスＢＴが、負き電線ＮＦとトロリＴ間に設置されており、電力は、変電所ＳＳからトロリＴを介して負荷（電気車ＥＣ）に供給されている。また、レールＲに流れた負荷電流は、負き電線ＮＦ（電車線）とレールＲ間に設置され、且つ、ブースタトランスＢＴが設置された区間毎に配設されている吸い上げ線Ｅを介して、負き電線ＮＦを通じて変電所ＳＳに戻るように構成されている。また、絶縁空間ＥＳは、トロリＴを各き電線区間に分離するためものであり、ブースタトランスＢＴの各々の箇所に設置されている。
【００１９】
上述したき電回路には、地絡事故やサージ等の過電圧から、電気設備等を保護するために、後述する電車線路用保安装置１が、負き電線ＮＦと保護地線ＦＷ又は接地間に設置されている。電車線路用保安装置１は、負き電線ＮＦと保護地線ＦＷ又は接地（大地）間に設置されて、地絡事故で大地電位が上昇した際には、電車線路用保安装置１が放電動作して、過電圧を負き電線ＮＦを介して吸収するとともに、電気車ＥＣが、絶縁空間ＥＳを通過するときに発生するサージの過電圧をも、電車線路用保安装置１が、吸収するように構成されている。
【００２０】
図２において、２は、略円柱状の絶縁基台であって、絶縁基台２の上部外周側面部２ａには、ネジ山３が形成されている。また、絶縁基台２の下部外周側面部２ｂの相対する部分には、一対の透孔４が穿設されている。更に、絶縁基台２の底部には、略円柱状の凹部空間２ｃが形成されており、凹部空間２ｃの上方に位置する天部２ｄには、天部２ｄの上面２ｄ１から凹部空間２ｃにまで達する、複数の垂直貫通孔２ｄ２が穿設されている。
【００２１】
５は、帯状の金属板からなる一対の接続端子であり、接続端子５の一端は、絶縁基台２の下部外周側面部２ｂに穿設された透孔４に挿通されており、凹部空間２ｃ内に配置されている。また、凹部空間２ｃの外に位置する接続端子５の他端５ｂに穿設されたボルト孔（図示されていない。）には、ボルト６が挿通され、ボルト６にはナット７が螺合されている。
【００２２】
８は、細長い円柱状の金属からなる共通電極であり、共通電極８の上部には、放電部８ａが形成されている。共通電極８には、ねじ山が形成されており、共通電極８を、絶縁基台２の天部２ｄに穿設された垂直貫通孔２ｄ２に挿通するとともに、ねじ山にナット８ｂを螺合させることにより、共通電極８を、絶縁基台２に取り付けるように構成されている。凹部空間２ｃ内に位置する共通電極８は、一対の接続端子５のうち、一方の接続端子５の一端に連結されている。
【００２３】
９は、細長い円柱状の金属からなる一対の線路電極であり、線路電極９は、垂直部９ａと、垂直部９ａの上端から略水平方向に延在する水平部９ｂとを有し、略Ｌ字状に形成されており、水平部９ｂには、放電部９ｃが形成されている。また、線路電極９の垂直部９ａには、ねじ山が刻設されており、線路電極９の垂直部９ａを、絶縁基台２の天部２ｄに穿設された垂直貫通孔２ｄ２に挿通するとともに、ねじ山にナット９ｄを螺合させることにより、線路電極９を、絶縁基台２に取り付けるように構成されている。また、凹部空間２ｃ内に位置する一対の線路電極９のうち、一方の線路電極９の垂直部９ａは、一対の接続端子５のうちのもう一方の接続端子５の一端に連結されている。
【００２４】
１０は、金属からなる板状の接続板であり、接続板１０に形成された一対の孔に、一対の線路電極９の垂直部９ａを、それぞれ挿通するとともに、線路電極９の垂直部９ａのねじ山にナット９ｄを螺合させて、一対のナット９ｄで、接続板１０を挟持することにより、接続板１０が、線路電極９に取り付けられており、このようにして、一対の線路電極９が、接続板１０により短絡されるように構成されている。
【００２５】
また、一対の線路電極９の水平部９ｂの間に、共通電極８の上部を配置することにより、線路電極９の放電部９ｃと共通電極８の放電部８ａとの間に、一対のエアギャップを有する主放電ギャップＧ２が形成されている。
【００２６】
上述したと同様に、絶縁基台２に、カバーＣを取り付けることにより、共通電極８や線路電極９等を防塵するように構成されている。また、絶縁基台２の凹部空間２ｃに、絶縁樹脂を注入して、凹部空間２ｃ内の絶縁性を高めるように構成されている。
【００２７】
次に、保安器Ｈについて説明する。
【００２８】
保安器Ｈは、先端部が折り曲げられて形成された一対の放電部ｈ１、ｈ１間に形成されたエアプギャップからなる副放電ギャップＧ３を有しており、また、副放電ギャップＧ３には、抵抗体で非直線性を有するバリスタｈ２が直列接続されている。一対の線路電極９と１つの共通電極８とは、適当な接続金具ｈ３、ｈ３及び端子ｈ４、ｈ４を介して、短絡されている。更に、副放電ギャップＧ３に、ガスアレスタｈ５を並列接続するとともに、副放電ギャップＧ３とガスアレスタｈ５の並列接続回路に、バリスタｈ２を直列接続して、避雷回路が構成されている。
【００２９】
このような構成を有する避雷回路は、副放電ギャップＧ３の放電部ｈ１、ｈ１及び端子ｈ４、ｈ４を除いて、絶縁樹脂成形にてパッケージングすることにより、保安器Ｈが構成されている。
【００３０】
上述したようにして構成された電車線路用保安装置１は、負き電線ＮＦと保護地線ＦＷ又は大地（接地）間に設置されており、地絡事故等によって大地電位が上昇した際には、保安器Ｈのガスアレスタｈ５が放電動作し、更に、副放電ギャップＧ３に放電を移行し、最終的に、主放電ギャップＧ２に放電を移行させて、地絡電流を、負き電線ＮＦを介して、変電所ＳＳに返すことにより、地絡事故時の過電圧を吸収し、電気設備等を保護する。
【００３１】
電気車ＥＣが、絶縁空間ＥＳを通過した際に発生するサージ電圧が、ガスアレスタｈ５の放電動作電圧に達した過電圧の場合に、ガスアレスタｈ５が動作するが、副放電ギャッＧ３に移行する前に、抵抗体であるバリスタｈ２が放電電流を制限し、サージ電圧が消滅した時点で放電動作は停止し、続流の発生を防止する。また、地絡事故時に、電車線路用保安装置１が正常動作して、電気設備が保護動作され、送電が一旦停止した後、再送電を開始した際に、地絡事故が継続している場合には、電車線路用保安装置１の主放電ギャップＧ２の放電動作した一方のエアギャップとは別のもう一方のエアギャップが放電動作をするようにして、主放電ギャップＧ２の信頼性と保護性能の向上を図るように構成されている。
【００３２】
なお、主放電ギャップＧ２を構成する線路電極９の形状を、垂直部９ａと水平部９ｂとからなる略Ｌ字状とした例を説明したが、このような実施例に限らずに、絶縁基台２の垂直貫通孔２ｄ２の位置を移動することで略ハ字状に形成したものあってもよい。
【００３３】
また、保安器Ｈの構成として、抵抗体にバリスタｈ２を用いた例を説明をしたが、バリスｈ２に限定するものではなく、バリスタｈ２に替えて、直線性の抵抗を使用することができる。
【００３４】
更に、ガスアレスタｈ５と副放電ギャップＧ３の並列接続回路に、バリスタｈ２を、直列接続した保安器Ｈについて説明したが、ガスアレスタｈ５とバリスタｈ２の直列接続回路に、副放電ギャップＧ３を並列接続した保安器Ｈであってもよい。
【００３５】
【発明の効果】
列車が絶縁空間を通過する際に発生したサージ電圧による放電の続流を防止することができるとともに、地絡事故時にも確実に放電動作するので、電車線路用保安装置の損傷を防止することができ、且つ、取り付け後の放電ギャップのギャップ調整を不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の電車線路用保安装置を用いたき電回路の概要図である。
【図２】図２は、本発明の電車線路用保安装置の一例としての斜視図である。
【図３】図３は、図２の本発明の電車線路用保安装置の回路構成図である。
【図４】図４は、従来の電車線路用保安装置の斜視図である。
【図５】図５は、図４の従来の電車線路用保安装置の回路構成図である。
【符号の説明】
ＢＴ・・・・・・・・・・・・ブースタトランス
Ｅ・・・・・・・・・・・・・吸い上げ線
ＥＣ・・・・・・・・・・・・電気車（負荷）
ＥＳ・・・・・・・・・・・・絶縁空間
ＦＷ・・・・・・・・・・・・保護地線
Ｇ２・・・・・・・・・・・・主放電ギャップ
Ｇ３・・・・・・・・・・・・副放電ギャップ
Ｈ・・・・・・・・・・・・・保安器
ＮＦ・・・・・・・・・・・・負き電線
Ｔ・・・・・・・・・・・・・トロリ
Ｒ・・・・・・・・・・・・・レール
ＳＳ・・・・・・・・・・・・変電所
１・・・・・・・・・・・・・電車線路用保安装置
２・・・・・・・・・・・・・絶縁基台
５・・・・・・・・・・・・・接続端子
８・・・・・・・・・・・・・共通電極
９・・・・・・・・・・・・・線路電極

Claims

電気車に電力を供給する電車線を介して過電圧を吸収する電車線路用保安装置において、帰回路である負き電線と保護地線又は接地間に、主放電ギャップを配設するとともに、ガスアレスタと抵抗体の直列接続回路に、又は、ガスアレスタと抵抗体の直列接続回路のガスアレスタに、副放電ギャップが並列に接続された保安器を配設したことを特徴とする電車線路用保安装置。
接続端子を有する絶縁基台と、該絶縁基台に配設された共通電極と、該共通電極とエアギャップを構成する線路電極とからなる主放電ギャップと、ガスアレスタと抵抗体の直列接続回路に、又は、ガスアレスタと抵抗体の直列接続回路のガスアレスタに、副放電ギャップが並列に接続された保安器とを、上記主放電ギャップの共通電極と線路電極間に、接続端子を介して取り付けたことを特徴とする電車線路用保安装置。