JP3629598B2

JP3629598B2 - Arc suppressor in railway power system.

Info

Publication number: JP3629598B2
Application number: JP05966895A
Authority: JP
Inventors: 健吉中原; 建能勢; 敏明西川; 敏男山縣
Original assignee: Shizuki Electric Co Inc; Kyushu Railway Co
Current assignee: Shizuki Electric Co Inc; Kyushu Railway Co
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1995-02-10
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2020-03-16
Also published as: JPH08216741A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、交流電気鉄道等のき電系統におけるエアセクションのアーク抑制装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
交流電気鉄道等のき電系統においては、事故時や保守作業時に電車線路を局部的に停電させる必要があるため、変電所やき電区分所の前、駅の上下渡り線などにおいて、開閉設備によってき電区間を限定するセクション（区分装置）が設けられている。また、ＢＴ（ブースタートランス）の設置のためのセクションがある。図３はＢＴ方式におけるこのセクション５を示している。変電所からの電力はトロリー線２を介して列車５０に供給される。そして、上記トロリー線２は、セクション５内に設けられたエアセクション４によって、２つのき電区間２ａ、２ｂに分離され、この２つのき電区間２ａ、２ｂに直列に巻線比が１：１のブースタートランス３が挿入されている。このエアセクション４はＢＴ方式におけるセクションとして最も代表的なもので、ちょう架線、トロリー線の引留箇所の平行部分における電線相互の離隔空間を絶縁に用いている。
【０００３】
なおＢＴ方式では、このブースタートランス３の１次電流と２次電流が等しくなる特性を利用して、レール６への漏れ電流を吸上線７を介して負き電線１に吸い上げ、電磁誘導の軽減を図っている。
【０００４】
ところで近年の鉄道における輸送力の増強に伴い、き電系統の負荷電流も増大する傾向にある。このため、従来対策の必要がなかったエアセクション４においても、パンタグラフがこのエアセクション４を通過するときのアークの発生が問題となってきている。アークが発生すれば、パンタグラフのすり板の消耗やトロリー線の磨耗が増大する。さらに、アークが大きくなると、ちょう架線が切断される場合がある。したがって、負荷電流が５００〜６００Ａ以上となる特別な場合に限り、抵抗セクション化してパンタグラフによるしゃ断電流を抑制し、アークの発生を抑制している。図４はこの抵抗セクション２０を示している。抵抗セクション２０においては、エアセクション４が連続して設けられ、抵抗８が上記エアセクション４に並設されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図４に示すように、抵抗セクション２０では連続してエアセクションを設ける必要があるため、上記アークの防止のために抵抗セクション化すれば工事費および保守費が非常に高くなること、また在来線ではカーブ区間が多く、連続してエアセクションを設置することができず、抵抗セクション化では解決できないという欠点があった。
【０００６】
この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は安価に構成可能であり、しかも保守が容易な鉄道き電系統におけるアーク抑制装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１の鉄道き電系におけるアーク抑制装置は、トロリー線２に直列に１次巻線を接続し、負き電線１に直列に２次巻線を接続したブースタートランスを設けると共に、上記１次巻線と並列にエアセクション４を設け、ブースタートランスの１次電流と２次電流とを等しくすることにより電磁誘導を軽減するように構成した交流電気鉄道等のき電系統において、列車検知センサ１３を有し、列車５０の接近を検知して列車接近信号を出力する検知装置１２と、上記列車接近信号に従ってスイッチ閉成信号を出力する制御装置１１と、上記スイッチ閉成信号に従ってエアセクション４の両端を短絡するスイッチ１５を有する短絡装置１０とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
また請求項２の鉄道き電系におけるアーク抑制装置は、上記検知装置１２が列車５０の離反を検知して列車離反信号を出力し、この列車離反信号に従って上記制御装置１１が短絡装置１０を制御することにより、上記スイッチ１５を開放して上記エアセクション４の両端を開放するようにしたことを特徴としている。
【０００９】
さらに請求項３の鉄道き電系におけるアーク抑制装置は、上記エアセクション４の両端の電圧を検出する電圧検出手段２５を設け、地絡事故等による異常電圧発生時に上記短絡装置１０をエアセクション４の両端から遮断する遮断器２６を設けたことを特徴としている。
【００１０】
【作用】
上記請求項１の鉄道き電系統におけるアーク抑制装置では、列車５０がエアセクション４に接近していることを検知してエアセクション４の両端を短絡している。したがって列車５０のパンタグラフがエアセクション４を通過する際に発生するアークを抑制することができる。
【００１１】
また請求項２の鉄道き電系統におけるアーク抑制装置では、さらにエアセクション４の両端を開放する場合にも列車５０の離反を検知して行なうようにしているので、列車５０がエアセクション４を通過し終わるまで確実にエアセクション４を短絡しておくことが可能である。
【００１２】
さらに請求項３の鉄道き電系統におけるアーク抑制装置では、地絡事故等による異常電圧発生時において、上記短絡装置１０の確実な保護が行える。
【００１３】
【実施例】
この発明の鉄道き電系統におけるアーク抑制装置の具体的な実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１４】
図１は、上記アーク抑制装置のブロック図である。１３は、エアセクション４の近傍を走行する列車５０を検知するための列車検知センサであり、具体的には赤外線やレーザ、音波等を利用したセンサである。１２は検知装置であり、上記列車検知センサ１３の信号に基づき、列車５０の接近と離反とを検知して、それぞれ列車接近信号と列車離反信号とを制御装置１１に出力する。この制御装置１１には１００Ｖ単相の常用電源１４ａと予備電源１４ｂとが供給され、上記検知装置１２からの信号に応じて短絡装置１０を制御する信号を出力する。この短絡装置１０は、真空コンタクタやサイリスタ等で構成されるスイッチ１５を有し、このスイッチ１５はエアセクション４の両端に接続されている。上記短絡装置１０は制御装置１１の制御に従い、上記スイッチ１５を用いてエアセクション４の両端を短絡あるいは開放するようになっている。なお図１において、１は負き電線、２はトロリー線、３はブースタートランスをそれぞれ示し、また図１のものがレール、吸上線等を具備しているのは、図３と同様である。
【００１５】
次に、上記アーク抑制装置の動作を説明する。まず、列車５０がエアセクション４に接近してくると、列車検知センサ１３を有する検知装置１２によって列車５０の接近が検知され、列車接近信号が制御装置１１に出力される。そして、この制御装置１１は短絡装置１０へスイッチ閉成信号を出力し、この信号に従ってスイッチ１５は閉成され、エアセクション４の両端が短絡する。その後、上記列車５０は、短絡されたエアセクション４を通過することになる。列車５０がエアセクション４を通過し終わると、検知装置１２から列車離反信号が出力され、制御装置１１はこの信号に従ってスイッチ１５を開放するよう短絡装置１０を制御する。これにより、上記スイッチ１５は開放され、上記エアセクション４の両端も開放されて一連の動作は終了する。
【００１６】
以上のように、エアセクション４の両端を短絡及び開放させる装置と、列車５０の接近及び離反を検知する装置とを設置して連動させることにより、列車５０がエアセクション４を通過する間はこのエアセクション４を短絡させておくことができる。このため、エアセクション４でのアークの発生は大幅に抑制されることとなる。
【００１７】
また図２は、この発明の他の実施例を示すブロック図である。この実施例では、上記アーク抑制装置のほかに、高速しゃ断器２６をトロリー線２とスイッチ１５の両端との間に設け、セクション５の両側に電圧検出手段としてのポテンショトランス（計器変圧器）２５、２５を設けている。このポテンショトランス２５、２５によってセクション５の両端またはセクション間の電圧を監視し、地絡事故等で電圧が異常になったときは、上記高速しゃ断器２６でスイッチ１５を切り離し、短絡装置１０を保護する機能を有している。
【００１８】
以上にこの発明の具体的な実施例について説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば上記では１つの検知装置１２を図示しているが、接近検出用と離反検出用との２つの装置を用いてもよいし、それぞれをセクション５の両側に設置するようにしてもよい。また上記実施例では列車通過後のエアセクション４の開放も検知装置１２からの信号に従って行なっているが、これはタイマ等で行なってもよい。
【００１９】
【発明の効果】
上記請求項１の鉄道き電系統におけるアーク抑制装置では、列車がエアセクションに接近していることを検知してこのエアセクションの両端を短絡するようにしている。したがって、列車のパンタグラフがセクションを通過する際に発生するアークを抑制することができる。また、上記アーク抑制装置では、抵抗セクションのように複数のエアセクションを連続して設ける必要がないので安価で、工事費が安く、また保守も容易となる。
【００２０】
また請求項２の鉄道き電系統におけるアーク抑制装置では、エアセクションの両端を開放する際にも列車の離反を検知して行なうようにしているので、列車がエアセクションを通過し終わるまで確実にエアセクションを短絡しておくことができる。しかも、装置が安価で工事費が安く、保守の容易なことは、上記請求項１の場合と同じである。
【００２１】
さらに請求項３の鉄道き電系統におけるアーク抑制装置では、地絡事故等による異常電圧発生時において、上記短絡装置の確実な保護が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のアーク抑制装置の一実施例におけるブロック図である。
【図２】この発明のアーク抑制装置の他の実施例におけるブロック図である。
【図３】交流電気鉄道等のき電系統におけるセクションの従来例を説明する図である。
【図４】従来例における抵抗セクションを説明する図である。
【符号の説明】
４エアセクション
１０短絡装置
１１制御装置
１２検知装置
１３列車検知センサ
２５計器変圧器
２６高速しや断器[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an arc suppression device for an air section in a feeding system such as an AC electric railway.
[0002]
[Prior art]
In a feeder system such as an AC electric railway, it is necessary to power out the train line locally in the event of an accident or maintenance work. A section (sorting device) is provided to limit the feeding section. There is also a section for installing BT (Booster Transformer). FIG. 3 shows this section 5 in the BT system. Electric power from the substation is supplied to the train 50 via the trolley line 2. The trolley wire 2 is separated into two feeding sections 2a and 2b by an air section 4 provided in the section 5, and the winding ratio is 1: in series with the two feeding sections 2a and 2b. 1 booster transformer 3 is inserted. The air section 4 is the most representative section in the BT system, and uses a space between wires in the parallel portion of the suspension point of the overhead wire and the trolley wire for insulation.
[0003]
In the BT system, the leakage current to the rail 6 is sucked up to the negative wire 1 via the suction wire 7 by utilizing the characteristic that the primary current and the secondary current of the booster transformer 3 are equalized, thereby reducing electromagnetic induction. I am trying.
[0004]
By the way, with the recent increase in transportation capacity of railways, the load current of feeders also tends to increase. For this reason, even in the air section 4 that does not require countermeasures in the past, the occurrence of an arc when the pantograph passes through the air section 4 has become a problem. If an arc occurs, the wear of the pantograph sliding plate and the wear of the trolley wire will increase. Further, when the arc becomes large, the overhead wire may be cut. Therefore, only in a special case where the load current is 500 to 600 A or more, a resistance section is formed to suppress the cut-off current due to the pantograph, thereby suppressing the generation of an arc. FIG. 4 shows this resistance section 20. In the resistance section 20, the air section 4 is provided continuously, and the resistance 8 is provided in parallel with the air section 4.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, as shown in FIG. 4, since the resistance section 20 needs to be continuously provided with an air section, if the resistance section is formed to prevent the arc, the construction cost and the maintenance cost become very high. There were many curve sections on the incoming line, and it was not possible to install the air section continuously, and there was a disadvantage that it could not be solved by the resistance section.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described conventional drawbacks, and an object of the present invention is to provide an arc suppression device in a railway power system that can be configured at low cost and can be easily maintained.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, an arc suppression device in a railway feeder system according to claim 1 is provided with a booster transformer in which a primary winding is connected in series to the trolley wire 2 and a secondary winding is connected in series to the negative wire 1. In a feeder system such as an AC electric railway that is configured to reduce electromagnetic induction by providing an air section 4 in parallel with the primary winding and making the primary current and secondary current of the booster transformer equal. A detection device 12 having a sensor 13 for detecting the approach of the train 50 and outputting a train approach signal, a control device 11 for outputting a switch closing signal according to the train approach signal, and an air section according to the switch closing signal 4 and a short-circuit device 10 having a switch 15 for short-circuiting both ends thereof.
[0008]
According to the arc suppression device in the railway power system of claim 2, the detection device 12 detects the separation of the train 50 and outputs a train separation signal, and the control device 11 controls the short-circuit device 10 in accordance with the train separation signal. Thus, the switch 15 is opened to open both ends of the air section 4.
[0009]
Further, the arc suppression device in the railway feeding system according to claim 3 is provided with voltage detecting means 25 for detecting the voltage at both ends of the air section 4 so that the short circuit device 10 is connected to the air section 4 when an abnormal voltage is generated due to a ground fault or the like. The circuit breaker 26 which interrupts | blocks from both ends of this is provided.
[0010]
[Action]
In the arc suppression device in the rail feed system according to the first aspect, it is detected that the train 50 is approaching the air section 4 and both ends of the air section 4 are short-circuited. Therefore, the arc generated when the pantograph of the train 50 passes through the air section 4 can be suppressed.
[0011]
Further, in the arc suppression device in the railway power system according to claim 2, since the separation of the train 50 is detected even when both ends of the air section 4 are opened, the train 50 passes through the air section 4. It is possible to short-circuit the air section 4 reliably until it is finished.
[0012]
Furthermore, in the arc suppression device in the railway power system according to claim 3, the short circuit device 10 can be reliably protected when an abnormal voltage is generated due to a ground fault or the like.
[0013]
【Example】
Specific examples of the arc suppression device in the railway power system of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a block diagram of the arc suppression device. Reference numeral 13 denotes a train detection sensor for detecting a train 50 traveling in the vicinity of the air section 4, specifically a sensor using infrared rays, lasers, sound waves, or the like. Reference numeral 12 denotes a detection device, which detects the approach and separation of the train 50 based on the signal of the train detection sensor 13 and outputs a train approach signal and a train separation signal to the control device 11, respectively. The control device 11 is supplied with a 100 V single-phase normal power supply 14 a and a standby power supply 14 b, and outputs a signal for controlling the short-circuit device 10 in accordance with a signal from the detection device 12. The short-circuit device 10 has a switch 15 composed of a vacuum contactor, a thyristor, etc., and the switch 15 is connected to both ends of the air section 4. The short-circuit device 10 is configured to short-circuit or open both ends of the air section 4 using the switch 15 under the control of the control device 11. In FIG. 1, 1 is a negative wire, 2 is a trolley wire, 3 is a booster transformer, and FIG. 1 is provided with rails, suction wires, etc., as in FIG.
[0015]
Next, the operation of the arc suppression device will be described. First, when the train 50 approaches the air section 4, the approach of the train 50 is detected by the detection device 12 having the train detection sensor 13, and a train approach signal is output to the control device 11. Then, the control device 11 outputs a switch closing signal to the short-circuit device 10, the switch 15 is closed according to this signal, and both ends of the air section 4 are short-circuited. Thereafter, the train 50 passes through the shorted air section 4. When the train 50 finishes passing through the air section 4, a train separation signal is output from the detection device 12, and the control device 11 controls the short-circuit device 10 to open the switch 15 according to this signal. As a result, the switch 15 is opened, both ends of the air section 4 are opened, and the series of operations ends.
[0016]
As described above, a device for short-circuiting and opening both ends of the air section 4 and a device for detecting approach and separation of the train 50 are installed and interlocked so that the train 50 passes through the air section 4 while the train 50 passes through the air section 4. The air section 4 can be short-circuited. For this reason, generation | occurrence | production of the arc in the air section 4 will be suppressed significantly.
[0017]
FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, in addition to the arc suppression device, a high-speed circuit breaker 26 is provided between the trolley wire 2 and both ends of the switch 15, and a potentiometer (instrument transformer) 25 as voltage detection means is provided on both sides of the section 5. , 25 are provided. The potential transformers 25 and 25 monitor the voltage between both ends of the section 5 or between the sections. When the voltage becomes abnormal due to a ground fault or the like, the switch 15 is disconnected by the high-speed circuit breaker 26 to protect the short-circuit device 10. It has a function to do.
[0018]
Although specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, in the above description, one detection device 12 is illustrated, but two devices for proximity detection and separation detection may be used, or each may be installed on both sides of the section 5. Although is performed in accordance with a signal from the opening also detecting apparatus 12 of the air section 4 after the train passes in the above embodiments, this is but it may also be performed by a timer or the like.
[0019]
【The invention's effect】
In the arc suppression device in the railway feeding system according to the first aspect, it is detected that the train is approaching the air section, and both ends of the air section are short-circuited. Therefore, the arc generated when the train pantograph passes through the section can be suppressed. Further, the arc suppression device is inexpensive because it is not necessary to continuously provide a plurality of air sections as in the resistance section, and the construction cost is low, and maintenance is easy.
[0020]
Moreover, in the arc suppression device in the railway power system according to claim 2, since the separation of the train is detected even when both ends of the air section are opened, it is ensured until the train finishes passing through the air section. The air section can be short-circuited. In addition, the apparatus is inexpensive, the construction cost is low, and the maintenance is easy as in the case of claim 1 above.
[0021]
Furthermore, in the arc suppression device in the railway power system according to claim 3, the short circuit device can be reliably protected when an abnormal voltage occurs due to a ground fault or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an arc suppression device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of another embodiment of the arc suppression device of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining a conventional example of a section in a feeder system such as an AC electric railway.
FIG. 4 is a diagram illustrating a resistance section in a conventional example.
[Explanation of symbols]
4 Air section 10 Short-circuit device 11 Control device 12 Detection device 13 Train detection sensor 25 Instrument transformer 26 High-speed shear breaker

Claims

A booster transformer having a primary winding connected in series to the trolley wire (2) and a secondary winding connected in series to the negative wire (1) is provided, and an air section (4 In a feeder system such as an AC electric railway configured to reduce electromagnetic induction by equalizing the primary current and the secondary current of the booster transformer , the train detection sensor (13) is provided, and the train A detection device (12) for detecting the approach of (50) and outputting a train approach signal, a control device (11) for outputting a switch closing signal in accordance with the train approach signal, and an air section (in accordance with the switch closing signal) 4) A short circuit device (10) having a switch (15) for short-circuiting both ends of the arc suppressor in a railway power system.