JP2016000577A - 直流電車線路の保護線用素子及び高抵抗地絡検出システム - Google Patents
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Abstract
Description
このような構成によって、き電回路における電車線路支持柱300A近傍で地絡が発生すると、電車線路支持柱300A(300B)を介してき電線150の電圧が抵抗301A(301B)とダイオード302A(302B)の直列回路に対して与えられる。
また、保護線100の電圧がき電線150の電圧となっても、ダイオード302B(302A)により、電車線路支持柱300A(300B)に対して保護線100から電流が流れ込むことが無くなる。
これにより、電車線路支持柱300A(300B)近傍で発生した地絡の影響が、隣接する電車線路支持柱300B(300A)に対して及ぶことはない。
本発明の直流電車線路の保護線用素子は、前記第1のバリスタのバリスタ電圧と第2のバリスタのバリスタ電圧の和が電車線の最高電圧より高いことを特徴とする。
電車線路の領域に含まれる高抵抗地絡検出システムの構成から説明する。
電車線路支持柱300A及び電柱線路支持柱300Bの各々は、鉄柱、鋼管柱あるいはビームである。電車線路支持柱300Aには、上部にロッド状の上部腕部材301Aが略水平に取り付けられている。この上部腕部材301Aには、碍子303Aを介して電車線(トロリー線)に電気を送るき電線150が取付けられている。電車線路支持柱300Aには、下部にロッド状の下部腕部材302Aが略水平に取り付けられている。この下部腕部材302Aには、碍子304Aを介して保護線100が取付けられている。
変電所Aの領域における高抵抗地絡検出システムの構成は、保護線用抵抗器200A、保護線電圧リレー201A、遮断器205A及び整流器206Aの各々を備えている。保護線用抵抗器200Aは、一端が保護線100の一端に接続され、他端がレール101Aに接続されている。保護線電圧リレー201Aは、保護線用抵抗器200Aと並列に設けられ、一端が保護線100の一端に接続され、他端がレール101Aに接続されている。遮断器205Aは、一端がき電線150の一端に接続され、他端が整流器206Aの出力端に接続されている。整流器206Aは、入力端がレール101Aに接続されている。すなわち、遮断器205A及び整流器206Aの直列回路が、き電線150の一端とレール101Aとの間に介挿されている。
保護線用素子305Aについては、以下に示す特定を満足する必要がある。
電車線路支持柱300Aに地絡が発生した場合、保護線用素子305Aは、確実に放電(すなわち導通)して続流を通電できる必要がある。
また、電車線路支持柱300Bに地絡が発生した場合、地絡が発生していない電車線路支持柱300Aにおいて、保護線用素子305Aは、逆せん絡が発生しないようにし、発生したとしても保護線が直接に接地されない特性を有する必要がある。ここで、逆せん絡とは、電車線路支持柱300Aから見て、隣接する電車線路支持柱300Bが地絡を発生した場合を示している。
a.電車線路支持柱300Aを含むき電線150を支持する支持物に地絡があった場合、導通して保護線100に対し、き電線150の電圧(例えば、標準電圧DC1500Vの場合においては、電車線の最低電圧DC900Vから電車線の最高電圧DC1800Vまでの間))を伝達する。すなわち、直流電圧の電圧レベルの如何によって、導通状態及び絶縁状態が切り替わる特性を有する。
図2は、本発明の一実施形態における保護線用素子305AのV−I特性のグラフを示す図である。図2において、横軸が下部腕部材302Aから保護線100に対して印加される電圧を示し、縦軸が保護線用素子305Aに流れる電流を示している。図2に示すように、印加される電圧の方向が下部腕部材302Aから保護線100の向きである場合、電圧Vpで電流Iが保護線用素子305Aに流れ始める。一方、印加される電圧の方向が保護線100から下部腕部材302Aの向きである場合、電圧Vmで電流Iが保護線用素子305Aに流れ始める。ここで、電圧Vpは、バリスタ305A_3のバリスタ電圧(バリスタが動作する電圧)である。
これにより、図2において、電圧Vpはバリスタ305A_3のバリスタ電圧500Vとなり、Vmはバリスタ305A_3のバリスタ電圧500Vとバリスタ305A_2のバリスタ電圧1800Vを加算した2300Vとなる。
一方、電車線路支持柱300Aに隣接した電車線路支持柱300Bが地絡し、保護線用素子305Bを介して保護線100に地絡による電流が流れた場合、保護線用素子305Aにおける下部腕部材302Aに接続された一端と、保護線用素子305Aにおける保護線100に接続された他端との電位差が−2300V以下となるまで、保護線100から保護線用素子305Aを介して下部腕部材302Aに対して、地絡による電流が流れない。
また、保護線用素子305Bについては、上述した保護線用素子305Aと同様の構成のため、説明を省略する。
電車線路支持柱300A近傍で地絡が発生すると、電車線路支持柱300A及び下部腕部材302Aを介して、き電線150の電圧が印加される。これにより、保護線用素子305Aを介して、すなわちダイオード305A_1及びバリスタ305A_3を介して、保護線100に対してき電線150の電圧からバリスタ305A_3の電圧降下分を差し引いた電圧が印加される。
遮断器205Aは、保護線電圧リレー201Aから遮断信号が供給されることにより、変電所の整流器206Aとき電線150との接続を遮断する。これにより、電車線路における設備における障害の発生を防止する。
しかしながら、保護線用素子305Aにおける電流値は、保護線用抵抗器200A及び保護線用抵抗器200Bの抵抗値により制限される。この結果、ダイオード305A_1の地絡電流による劣化を低減することができる。上述した動作は、保護線用素子305Bについても、保護線用素子305Aと同様のため、説明を省略する。
101A,101B…レール
150…き電線
200A,200B…保護線用抵抗器
201A,201B…保護線電圧リレー
205A,205B…遮断器
206A,206B…整流器
300A,300B…電車線路支持柱
301A,301B…上部腕部材
302A,302B…下部腕部材
303A,303B,304A,304B…碍子
305A,305B…保護線用素子
305A_1,305B_1…ダイオード
305A_2,305B_2,305A_3,305B_3…バリスタ
305A_4…抵抗
305A_1n…ダイオード群
Claims (6)
- 直流電気鉄道の高抵抗地絡検出システムにおける保護線に対してき電線からの地絡電流を流す直流電車線路の保護線用素子であり、
第1のバリスタと、
前記第1のバリスタと並列回路を構成するダイオードと、
前記並列回路と直列に接続される第2のバリスタと
を有し、
前記ダイオードのアノード側の端子が前記き電線側に接続され、カソード側の端子が前記保護線に接続される
ことを特徴とする直流電車線路の保護線用素子。 - 前記第1のバリスタのバリスタ電圧が前記ダイオードの逆方向における耐圧より低い
ことを特徴とする請求項1に記載の直流電車線路の保護線用素子。 - 前記第2のバリスタのバリスタ電圧が前記き電線の最低電圧より低い
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直流電車線路の保護線用素子。 - 前記第1のバリスタのバリスタ電圧と第2のバリスタのバリスタ電圧の和が電車線の最高電圧より高い
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の直流電車線路の保護線用素子。 - 前記並列回路において、前記ダイオードに対して抵抗が直列に介挿されている
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の直流電車線路の保護線用素子。 - き電線が碍子を介して接続された電車線支持柱に一端が接続され、他端が保護線に対して接続された保護線用素子と、
一端が前記保護線の一端に接続され、他端がレールに接続された保護線用抵抗器と、
前記保護線用抵抗器に対し、前記保護線の一端と前記レールとの間に並列に接続された保護線電圧リレーと
を備え、
前記保護線用素子が請求項1から請求項5のいずれか一項の直流電車線路の保護線用素子が用いられ、
前記保護線用抵抗器の端子間電圧が、前記保護線電圧リレーに予め設定された電圧を超えた場合、前記保護線電圧リレーが、前記き電線と前記き電線に対してき電電圧を供給する整流器との間を遮断する
ことを特徴とする高抵抗地絡検出システム。
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