JP3816413B2 - Rail potential reduction AC feeder circuit - Google Patents

Description

【０００４】
この数式１によって表される電流分布を示すのが図７の（ｂ）である。
レール電位は、レール電流にレールの特性インピーダンスＺ₀ を乗じて求められるが、数式１中のｎ₀Ｉは電車線電流Ｉの電磁誘導作用によって流れる成分なので、レール電位には何ら関与しない。よってｘ点におけるレール電位Ｖ_x は、数式２のようになる。
【０００５】
【数２】

【０００６】
電気車１１の存在するＱ点（負荷点）のレール電位Ｖ_Q は数式２にｘ＝ｌ₁ を代入すればよいから、その結果数式３のようになり、最も高くなる。
【０００７】
【数３】

【０００８】
一方、変電所１０の位置であるＯ点のレール電位Ｖ_O は数式２にｘ＝０を代入すればよいから、その結果、数式４のようになる。
【０００９】
【数４】

【００１０】
これを数式３の負荷点の電位と較べると大きさは同じで極性が反転していることが分かる。図７の（ｃ）はこのことを示している。
図８はＡＴき電方式の場合を示す。
ＡＴき電方式においては電気車１１に流れた負荷電流Ｉは進行方向前後の単巻変圧器（以下、ＡＴとも呼ぶ）１に分流するので、直接き電方式の場合とはレール電位の分布が異なるが、例えば、電気車１１が図８の（ａ）のようにＡＴ間（距離ｌ₂)の中央Ｑ点にいるときのＱ点におけるレール電位は直接き電方式と同様に数式３のｌ₁ の代りにｌ₂ ／２を代入して数式５で表される。
【００１１】
【数５】

【００１２】
上記数式５の値は、図８の（ａ）における、レール３と保護線（ＰＷとも呼ぶ）７を結ぶＣＰＷ８がない場合の値であるが、通常ＡＴとＡＴの中央点ではレールがインピーダンスボンドを通して保護線と接続されていることから数式６の値の約７０％位に低減する。一方、電気車１１が（ａ）のようにＱ点にいる状態でのＡＴの位置即ちＰ点およびＲ点のレール電位は、負荷電流Ｉが前後のＡＴに向って分流してレールに流れること、およびＰＷ７への分流効果によって、負荷点（Ｑ点）のレール電位に較べて逆極性で値が２分の１以下程度になる。このような状態でのレール電位を示すと図８の（ｂ）のようになる。
【００１３】
以上のようなレール電位の値は、在来線においては、負荷電流が小さいため実用上問題は発生していない。
一方、新幹線においては負荷電流が大きいため、電車の通過直後のレール電位は高くなることがあるが、新幹線特例法によって一般の立入を禁止していること、および営業時間帯は保守作業を行わないため、問題は発生していない。
以上から、従来一般区間において特段のレール電位抑制対策は実施されていない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、今後建設されるＡＴき電回路においてはＡＴ間隔が長くなり、１５ｋｍを超すような長い区間が想定されることから、レール電位が更に高くなり、信号の軌道回路を電気的に絶縁するために用いられているレールとまくらぎ間の絶縁パットに高い電圧が加わり、寿命を短くするという問題がある。
【００１５】
また、今後上下線で構成されるＡＴき電回路において片線を電車が走行し、他線で線路敷地内に立ち入って作業を行う場合、レールが高い電位にあることは種々危険を伴うという問題がある。
【００１６】
本発明の目的は、上記問題に鑑みてＡＴき電方式におけるレール電位の上昇を抑制する手段を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために次の手段構成を有する。
本発明の第１の構成は、変電所のき電電圧を電車線電圧より高くし、線路に沿って所定距離ごとに設置された単巻変圧器（ＡＴ）により電車線電圧に降圧し、電気車に電力を供給するＡＴき電回路であって、レール電位を低減するために３軌道回路以上の間隔でＡＴ箇所およびその中間でレールと保護線（ＰＷ）を結ぶＣＰＷ箇所においてインピーダンスボンドの中性点を接地する多点接地回路を有することを特徴とするレール電位低減交流き電回路である。
【００１８】
本発明の第２の構成は、前記第１の構成において、接地回路の接地電極として、高架区間では高架脚部鉄筋を利用し、トンネル区間ではトンネル用鉄筋または路盤鉄筋を利用することを特徴とするレール電位低減交流き電回路である。
本発明の第３の構成は、前記第１の構成において、接地回路の接地電極として、埋設接地線を用いることを特徴とするレール電位低減交流き電回路である。
【００１９】
本発明の第４の構成は、前記第１、第２又は第３の構成において、直流電気鉄道が並行する区間においては、電食を防止するため、インピーダンスボンド中性点と接地電極との間にコンデンサとリアクトルからなる直列共振回路を設けたことを特徴とするレール電位低減交流き電回路である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
説明の簡単のために、図１に示すような直接き電方式において、変電所近傍でレールを接地した場合のレール電位を考える。
図１の（ａ）はき電系統を示す図である。変電所１０の位置をＯ点、電気車１１の位置をＰ点（負荷点）とし、Ｏ点とＰ点の距離をｌ₁ とする。電気車１１に流れる負荷電流はＩである。（ｂ）はレールの電流分布を示す図であり、（ｃ）はレール電位分布を示す図である。
【００２１】
今、Ｏ点の近傍、距離ａのＱ点でレール３を接地抵抗Ｒ_g を介して接地した場合を考える。この場合、レール３のアドミタンスを通して減衰している電流は、Ｑ点で透過および反射を行う。図１において、Ｑ点より右側から電流が流れ込む場合は、Ｑ点から見たインピーダンスＺは、Ｑ点より左方のレールの特性インピーダンスＺ₀ と接地抵抗Ｒ_g が並列となっているので、数式６のようになる。
【００２２】
【数６】

【００２３】
そして、Ｑ点から右方はレールの特性インピーダンスＺ₀ であり、Ｑ点でインピーダンス不整合となっているため、右から進行して来た電流波は一部反射する。その反射係数ｍは数式７で与えられる。
【００２４】
【数７】

【００２５】
変電所１０の位置Ｏ点において、左方へ進む電流波は変電所１０からの
−（１−ｎ₀)Ｉ／２
とＰ点からの電流波
（１−ｎ₀)Ｉexp(−γｌ₁)／２
となり、従って、右方からＱ点に到着する電流波Ｉ_Q は数式８で表される。
【００２６】
【数８】

【００２７】
次に、Ｑ点で反射して右方へ向う電流波Ｉ_QRは、数式８の電流波Ｉ_Q に反射係数ｍを乗じたものであるから、数式９のようになる。
【００２８】
【数９】

【００２９】
従って、Ｑ点でのそれぞれの電流波Ｉ_Q とＩ_QRを合成したレール電流Ｉ_a は、電流の方向は右方を正として表すと、数式１０のようになる。
【００３０】
【数１０】

【００３１】
次に、Ｑ点における電圧Ｖ_a は電流に特性インピーダンスＺ₀ をかけて求められる。ただし、電圧は電流の流れ方向にかかわらず、その向きは同じであるので、左方に進む電流についての符号は＋となる。従って、数式１１のようになる。
【００３２】
【数１１】

【００３３】
Ｑ点で完全接地、即ちＲ_g ＝０で接地すると反射係数ｍは数式７よりｍ＝−１となるから、数式１１よりＶ_a ＝０となる。
逆に、Ｑ点を全く接地しない場合、即ちＲ_g ＝∞とすると、反射係数ｍは数式７よりｍ＝０となるから、Ｑ点における電圧Ｖ_a は数式１１より数式１２のようになる。
【００３４】
【数１２】

【００３５】
以上のように、接地点Ｑのレール電位は接地抵抗Ｒ_g が小となるほど電位が低くなり、Ｒ_g ＝０でＶ_a ＝０となることが分かる。即ち、レールを抵抗Ｒ_g で接地すればレール電位を抑制することができる。
しかしながら、図１の（ｃ）に示すように、接地点であるＱ点から離れるにつれて低減効果が少なくなり、負荷点では最大電圧となる。
そこで、き電回路全体に渡ってレール電位を低減するには数ｋｍおきにレールを接地する多点接地が有効となる。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図２は、ＡＴき電回路における多点接地の概念図である。レールは１列車しか入らない閉そく区間を設けており、これを軌道回路と呼んでいる。
レールの破断検知を考えると、軌道回路５に並列に接続される導体は最低２軌道回路が必要であり、更に余裕を考えると、３軌道回路以上が必要である。
【００３７】
すなわち、レール３と並列に接続される、電車線路のがいしせん絡を検知する保護線７は、３軌道回路以上離れて、ＣＰＷ８によりレール３のインピーダンスボンド４の中性点と接続されている。
同様に、レール３のインピーダンスボンド４を接地することは、軌道回路５と並列回路を作ることになるので、ＣＰＷ８と同様に３軌道回路以上離すことが必要になる。
【００３８】
従って、レールのインピーダンスボンド４を接地する位置には必ずしもＣＰＷ箇所でなくても良いが実用上はＣＰＷ箇所で接地することが軌道回路の並列箇所を少なくすることになり、実施が容易となる。
また、例えばＣＰＷ８と接地の位置を同じ箇所にした場合、その箇所は、ＡＴ箇所と、ＡＴ箇所の中間に１箇所の場合が一般的であるが、ＡＴ間隔が長くなれば軌道回路条件が許されるならば２箇所，３箇所も可能である。
【００３９】
図３はＡＴき電回路と電気車の位置（負荷点）およびその位置におけるレール電位との関係を示す図である。（ａ）はき電系統図である。（ｂ）は（ａ）のき電系統における電気車１１の位置とその位置のレール電位を示している。（ａ）のレール３上の位置を示すＡ，Ｂ，Ｃ，……と（ｂ）の横軸におけるＡ，Ｂ，Ｃ，……と対応する。
【００４０】
（ｂ）の実線曲線は（ａ）におけるＣＰＷ８および接地回路９がすべてない場合のレール電位の変化を示している。電気車がＡ点即ち、ＡＴ１の位置にあるときのその点におけるレール電位が最も低く、電気車が右方へ移動するにつれ、電気車の位置のレール電位は上昇し、Ｂ点即ちＡＴ１とＡＴ１の中間点で最大となり、前述の数式５のレール電位となる。中間点（Ｂ点）を過ぎるとほぼ対称の曲線で低下して行き、ＡＴ１の位置であるＣ点で最小となる。これはＡ点の電位と同じである。
【００４１】
Ｃ点を通過すると再び上昇し始め、次のＡＴ１の位置（Ｆ点）との中間点で最大になる。ここで、中間点までの距離がＡ点からＢ点までの距離より長くなっているので、中間点での最大値は数式５から分かるようにＢ点における値よりも大きくなる。中間点を通過するとほぼ対称の曲線でＦ点まで低下する。
【００４２】
次に、Ａ〜Ｆの各点をＣＰＷ８によって保護線７に接続した場合の電位を示すと実線曲線の下の点線曲線のようになる。この場合、Ｂ点，Ｄ点，Ｅ点では曲線に窪みを生じており、最大値は無対策時（実線曲線の場合）に比べて約７０％に低減する。
【００４３】
更に、Ａ〜Ｆの各点を接地回路９にて接地すると、更に下の点線曲線のようになり、レール電位は回路条件により異なるが、無対策の場合に較べて約４分の１以下に低減する。
このように、レールを多点接地することにより、レール電位を低減することができる。
【００４４】
また、レール回路のインピーダンスを下げるとレール電位を低減することができるから、複線区間では、上下線のレールを結ぶクロスボンドの実施が考えられる。図４に複線区間の上下線のレールのクロスボンドの例を示す。
これは、図３の（ａ）に示すようなＡＴき電回路が上下線並行して設けられている場合にＡ点同士、Ｃ点同士、Ｆ点同士を接続し、接地回路９を共通にした回路構成である。
【００４５】
また、各接地点の接地回路抵抗Ｒ_g が小さい程、電位低減効果は大となる。
このような接地電極の例としては、高架区間においては高架脚部の鉄筋を利用したり、トンネル区間においてはトンネル用鉄筋または路盤鉄筋を利用することが考えられる。これらの場合、１〜数Ωの低抵抗接地電極が得られる。図５に接地電極として利用する鉄筋の例を示す。（ａ）は高架脚の鉄筋を利用する例である。高架脚の地中部分の鉄筋に絶縁電線の導体を黄銅ろう溶接して接地電極とする。（ｂ）はトンネル区間の場合でありトンネル用鉄筋または路盤地中に張られている路盤鉄筋を（ａ）と同様に接地電極とする。また、充分低い接地抵抗の得られる埋設接地線と接続してもよい。
【００４６】
なお、直流電気鉄道が当該交流電気鉄道のき電回路に近接して並行する場合は、直接接地すると直流電流が交流き電回路のレールに分流し、電食の原因になる。このため、図６に示すようにコンデンサ１３とリアクトル１４の直列回路からなる、直流電流をカットすると共に、交流に対してインピーダンスを小さくした直列共振回路１５を通してレールを接地すれば良い。
【００４７】
このとき、き電周波数をｆヘルツ、コンデンサ１３の容量をＣファラッド、リアクトル１４のインダクタンスをＬヘンリとすれば、ＣとＬの値は数式１３を満足するように選べばよい。
【００４８】
【数１３】

【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のレール電位低減交流き電回路は、ＡＴ箇所およびその中間のＣＰＷ箇所でインピーダンスボンドの中性点を接地するようにしたのでレール電位を低減することができ、その結果ＡＴ間隔の延伸が可能となるという利点があるとともに、上下線で構成される複線区間において、上下線のレールがＣＰＷ箇所で接続されるクロスボントが施されていても、レール電位が低いことから片線で電気車が走行していても他線での作業が可能となるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】直接き電方式におけるき電系統、レール電流分布およびレール電位分布を示す図である。
【図２】ＡＴき電回路における多点接地の概念図である。
【図３】ＡＴき電回路と電気車の位置（負荷点）におけるレール電位との関係を示す図である。
【図４】複線区間における上下線のレール間のクロスボンドの例を示す図である。
【図５】接地電極の例を示す図である。
【図６】インピーダンスボントの中性点からの接地回路に電食防止用の直列共振回路を挿入した例を示す図である。
【図７】直接き電方式のき電系統、レール電流分布およびレール電位分布を示す図である。
【図８】ＡＴき電方式のき電系統と電気車がＡＴ間の中央にいる場合のレール電位分布を示す図である。
【符号の説明】
１ 単巻変圧器（ＡＴ）
２ トロリ線
３ レール
４ インピーダンスボンド
５ 軌道回路
６ き電線
７ 保護線（ＰＷ）
８ ＣＰＷ
９ 接地回路
１０ 変電所
１１ 電気車
１２ クロスボンド
１３ コンデンサ
１４ リアクトル
１５ 直列共振回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the field of technology for reducing rail potential generated when an electric vehicle is running in a single-turn transformer (AT) feeding system of an electric railway.
[0002]
[Prior art]
In an electric railway, the rail is configured as a return circuit, and an electric vehicle current flows, so that a rail potential is generated due to the characteristic impedance of the rail and the load current.
FIG. 7 shows a diagram of the simplest direct feeding system composed of only a trolley wire and a rail. (A) A feeder system diagram, (b) a rail current distribution diagram, and (c) a rail potential distribution diagram.
Electric power is fed from the substation 10 via the trolley wire 2 to the electric vehicle 11 and returned to the substation 10 via the rail 3. If the position of the substation 10 is point O, the position of the electric vehicle 11 is point Q (load point), and the distance from the point O to the point Q is l ₁ , the rail current I _{x at the} point x from the point O to the distance _x Is expressed by Equation 1.
[0003]
[Expression 1]

[0004]
FIG. 7B shows the current distribution represented by Equation (1).
The rail potential is obtained by multiplying the rail current by the characteristic impedance Z ₀ of the rail, but n ₀ I in Equation 1 is a component that flows due to the electromagnetic induction action of the train line current I, and therefore has no relation to the rail potential. Therefore, the rail potential V x at the point _x is expressed by Equation 2.
[0005]
[Expression 2]

[0006]
Since the rail potential V _{Q at the} point Q (load point) where the electric vehicle 11 exists should be substituted for x = l ₁ in Equation 2, as a result, Equation 3 becomes the highest.
[0007]
[Equation 3]

[0008]
On the other hand, rail potential V _O of the O point is the location of the substation 10 is because it is sufficient substituting x = 0 in Equation 2, the result is as shown in Equation 4.
[0009]
[Expression 4]

[0010]
Comparing this with the potential at the load point in Equation 3, it can be seen that the magnitude is the same and the polarity is reversed. FIG. 7C shows this.
FIG. 8 shows the case of the AT feeding system.
In the AT feeding system, the load current I flowing in the electric vehicle 11 is shunted to the autotransformer (hereinafter also referred to as AT) 1 before and after the traveling direction, so the rail potential distribution is different from that in the direct feeding system. Although, for example, the rail potential at the Q point when the electric vehicle 11 is at the center Q point between the ATs (distance l ₂ ) as shown in FIG. by substituting l _2/2 is expressed by equation 5 to ₁ instead.
[0011]
[Equation 5]

[0012]
The value of the above formula 5 is a value when there is no CPW 8 connecting the rail 3 and the protective line (also referred to as PW) 7 in FIG. The value is reduced to about 70% of the value of Equation 6 because it is connected to the protective line through the line. On the other hand, the position of the AT when the electric vehicle 11 is at the point Q as shown in (a), that is, the rail potential at the point P and the point R, the load current I is diverted toward the front and rear ATs and flows to the rail. As a result of the shunt effect to PW7, the value is about half or less with a reverse polarity compared to the rail potential at the load point (Q point). The rail potential in such a state is as shown in FIG.
[0013]
The rail potential as described above has no practical problem because the load current is small in the conventional line.
On the other hand, because the load current is high on the Shinkansen, the rail potential may be high immediately after passing the train, but general access is prohibited by the Shinkansen special law and maintenance work is not performed during business hours Therefore, no problem has occurred.
From the above, no special rail potential suppression measures have been implemented in the conventional general section.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, in AT power circuits to be constructed in the future, since the AT interval is long and a long section exceeding 15 km is assumed, the rail potential is further increased to electrically insulate the signal track circuit. There is a problem in that a high voltage is applied to the insulating pad between the rail and the sleeper used in the construction and the life is shortened.
[0015]
In the future, when a train runs on one line in an AT feeder circuit composed of upper and lower lines and enters the work site on the other line, the problem is that there are various dangers that the rail is at a high potential. There is.
[0016]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide means for suppressing an increase in rail potential in an AT feeding system.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following means to achieve the above object.
In the first configuration of the present invention, the feeding voltage of the substation is made higher than the train line voltage, and the voltage is lowered to the train line voltage by a single transformer (AT) installed at a predetermined distance along the line. An AT feeder circuit that supplies power to a vehicle, and in an impedance bond at an AT location and a CPW location that connects a rail and a protection line (PW) in the middle at intervals of three or more track circuits to reduce rail potential A rail potential reducing AC feeder circuit having a multipoint grounding circuit for grounding a sex point.
[0018]
A second configuration of the present invention is characterized in that, in the first configuration, as the ground electrode of the ground circuit, an elevated leg reinforcement is used in the elevated section, and a tunnel reinforcement or a roadbed reinforcement is used in the tunnel section. This is a rail potential reducing AC feeder circuit.
According to a third configuration of the present invention, there is provided a rail potential reducing AC feeding circuit using a buried grounding wire as a ground electrode of the grounding circuit in the first configuration.
[0019]
According to a fourth configuration of the present invention, in the first, second, or third configuration, in order to prevent electrolytic corrosion in a section in which the DC electric railway is parallel, the impedance bond is between a neutral point and a ground electrode. A rail potential-reducing AC feeder circuit is provided with a series resonance circuit comprising a capacitor and a reactor.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
For the sake of simplicity, consider the rail potential when the rail is grounded near the substation in the direct feed system as shown in FIG.
(A) of FIG. 1 is a figure which shows a feeding system. The position of the substation 10 is point O, the position of the electric vehicle 11 is point P (load point), and the distance between the point O and point P is l ₁ . The load current flowing through the electric vehicle 11 is I. (B) is a figure which shows the current distribution of a rail, (c) is a figure which shows rail potential distribution.
[0021]
Now, the vicinity of the point O, the rail 3 at point Q of distance a through the ground resistor R _g Consider the case where the ground. In this case, the current attenuated through the admittance of the rail 3 is transmitted and reflected at the point Q. In FIG. 1, when current flows from the right side of the Q point, the impedance Z viewed from the Q point is such that the characteristic impedance Z ₀ of the rail to the left of the Q point and the ground resistance R _g are in parallel. It becomes like 6.
[0022]
[Formula 6]

[0023]
Since the characteristic impedance Z ₀ of the rail is on the right side from the Q point, and impedance mismatching occurs at the Q point, the current wave traveling from the right partly reflects. The reflection coefficient m is given by Equation 7.
[0024]
[Expression 7]

[0025]
At the position O of the substation 10, the current wave traveling to the left is-(1-n ₀ ) I / 2 from the substation 10.
And current wave from point P (1-n ₀ ) Iexp (−γl ₁ ) / 2
Next, therefore, the current wave I _Q arriving at the point Q from the right is represented by Equation 8.
[0026]
[Equation 8]

[0027]
Next, the current wave I _QR toward rightward reflected at the point Q, since it is multiplied by the reflection coefficient m in the current wave I _Q of Equation 8 becomes as Equation 9.
[0028]
[Equation 9]

[0029]
Therefore, the rail current I _a obtained by combining the current waves _IQ and _IQR at the point _Q is expressed by Equation 10 when the current direction is expressed as positive.
[0030]
[Expression 10]

[0031]
Next, the voltage V _{a at the} point Q is obtained by multiplying the current by the characteristic impedance Z ₀ . However, since the direction of the voltage is the same regardless of the direction of current flow, the sign for the current traveling to the left is +. Therefore, Equation 11 is obtained.
[0032]
[Expression 11]

[0033]
When grounding is complete at point Q, that is, grounding with R _g = 0, the reflection coefficient m is m = −1 from Equation 7, and V _a = 0 from Equation 11.
Conversely, if not ground point Q at all, i.e., when the R _g = ∞, the reflection coefficient m is from a m = 0 from Equation 7, the voltage V _a at the point Q is as Equation 12 from Equation 11.
[0034]
[Expression 12]

[0035]
As described above, it can be seen that the rail potential at the ground point Q becomes lower as the ground resistance R _g becomes smaller, and V _a = 0 when R _g = 0. That is, the rail potential can be suppressed by grounding the rail with the resistor _Rg .
However, as shown in FIG. 1 (c), the reduction effect decreases with increasing distance from the Q point as the ground point, and the maximum voltage is obtained at the load point.
Therefore, multipoint grounding in which the rails are grounded every several km is effective for reducing the rail potential over the entire feeder circuit.
[0036]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 2 is a conceptual diagram of multipoint grounding in an AT feeder circuit. The rail has a closed section where only one train can enter, and this is called the track circuit.
In consideration of rail breakage detection, a conductor connected in parallel to the track circuit 5 requires at least two track circuits, and further considering a margin, three or more track circuits are required.
[0037]
That is, the protection line 7 connected in parallel with the rail 3 and detecting the electrical line of the train line is connected to the neutral point of the impedance bond 4 of the rail 3 by the CPW 8 at a distance of three or more track circuits.
Similarly, grounding the impedance bond 4 of the rail 3 creates a parallel circuit with the track circuit 5, so it is necessary to separate the track circuit by three or more as with the CPW 8.
[0038]
Therefore, the position where the impedance bond 4 of the rail is grounded does not necessarily have to be the CPW part, but in practice, grounding at the CPW part reduces the number of parallel parts of the track circuit, and the implementation becomes easy.
For example, when the CPW 8 and the grounding position are the same location, the location is generally one location between the AT location and the AT location. However, if the AT interval is long, the track circuit condition is allowed. Two or three locations are possible if possible.
[0039]
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the AT feeder circuit, the position of the electric vehicle (load point), and the rail potential at that position. (A) It is a feeder system diagram. (B) has shown the position of the electric vehicle 11 in the feeding system of (a), and the rail electric potential of the position. Corresponding to A, B, C,... Showing the position on the rail 3 in (a) and A, B, C,.
[0040]
The solid curve in (b) shows the change in rail potential when the CPW 8 and the ground circuit 9 in (a) are all absent. When the electric vehicle is at the point A, that is, at the position of AT1, the rail potential at that point is the lowest, and as the electric vehicle moves to the right, the rail potential at the position of the electric vehicle increases, and the point B, that is, AT1 and AT1 And the rail potential of Equation 5 described above. After passing the intermediate point (point B), the curve decreases with a substantially symmetrical curve, and becomes the minimum at point C, which is the position of AT1. This is the same as the potential at point A.
[0041]
After passing point C, it begins to rise again, and reaches its maximum at an intermediate point with the next AT1 position (point F). Here, since the distance to the intermediate point is longer than the distance from the A point to the B point, the maximum value at the intermediate point is larger than the value at the B point as can be seen from Equation 5. When passing through the intermediate point, the curve drops to point F with a substantially symmetrical curve.
[0042]
Next, the potential when the points A to F are connected to the protective line 7 by the CPW 8 is shown as a dotted curve below the solid curve. In this case, at points B, D, and E, there is a depression in the curve, and the maximum value is reduced to about 70% compared to when no countermeasure is taken (in the case of a solid curve).
[0043]
Furthermore, when each point of A to F is grounded by the ground circuit 9, it becomes like the dotted curve below, and the rail potential varies depending on the circuit conditions, but it is about one-fourth or less compared with the case of no countermeasure. To reduce.
Thus, the rail potential can be reduced by grounding the rail at multiple points.
[0044]
In addition, since the rail potential can be reduced by lowering the impedance of the rail circuit, it is conceivable to implement a cross bond connecting the upper and lower rails in the double-track section. FIG. 4 shows an example of the cross bond between the upper and lower rails of the double track section.
This is because when the AT feeder circuit as shown in FIG. 3A is provided in parallel with the vertical line, the points A, C, and F are connected to each other, and the ground circuit 9 is shared. Circuit configuration.
[0045]
Further, as the ground circuit resistance R _g of each ground point is small, the potential reduction effect is large.
As an example of such a ground electrode, it is conceivable to use the reinforcing bars of the elevated legs in the elevated section, or to use the tunnel reinforcing bars or the roadbed reinforcing bars in the tunnel section. In these cases, a low resistance ground electrode of 1 to several Ω is obtained. FIG. 5 shows an example of a reinforcing bar used as a ground electrode. (A) is an example using the reinforcing bar of an elevated leg. A conductor of an insulated wire is brass-welded to the reinforcing bar in the underground part of the elevated leg to form a ground electrode. (B) is a case of a tunnel section, and a tunnel rebar or a roadbed rebar stretched in the roadbed ground is used as a ground electrode as in (a). Further, it may be connected to a buried ground line that provides a sufficiently low ground resistance.
[0046]
When the DC electric railway is parallel and close to the feeding circuit of the AC electric railway, the direct current is shunted to the rail of the AC feeding circuit when directly grounded, causing electric corrosion. For this reason, as shown in FIG. 6, the rail may be grounded through a series resonance circuit 15 which is composed of a series circuit of a capacitor 13 and a reactor 14 and cuts a direct current and has a reduced impedance with respect to the alternating current.
[0047]
At this time, if the feeding frequency is f hertz, the capacitance of the capacitor 13 is C Farad, and the inductance of the reactor 14 is L Henry, the values of C and L may be selected so as to satisfy Equation 13.
[0048]
[Formula 13]

[0049]
【The invention's effect】
As described above, the rail potential-reducing AC feeder circuit of the present invention is capable of reducing the rail potential because the neutral point of the impedance bond is grounded at the AT location and the intermediate CPW location. As a result, there is an advantage that the AT interval can be extended, and the rail potential is low even in the double line section composed of the upper and lower lines, even if the upper and lower rails are cross-bonded at the CPW location. Even if the electric vehicle is traveling on one line, there is an advantage that work on the other line becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a feeding system, rail current distribution and rail potential distribution in a direct feeding system.
FIG. 2 is a conceptual diagram of multipoint grounding in an AT feeder circuit.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an AT feeder circuit and a rail potential at a position (load point) of an electric vehicle.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a cross bond between upper and lower rails in a double track section.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a ground electrode.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which a series resonance circuit for preventing electrolytic corrosion is inserted into a ground circuit from a neutral point of an impedance bond.
FIG. 7 is a diagram showing a direct feeding type feeding system, rail current distribution, and rail potential distribution;
FIG. 8 is a diagram showing a rail potential distribution when an AT feeding system feeding system and an electric vehicle are in the center between ATs.
[Explanation of symbols]
1 Autotransformer (AT)
2 Trolley wire 3 Rail 4 Impedance bond 5 Track circuit 6 Feed wire 7 Protection wire (PW)
8 CPW
9 Grounding circuit 10 Substation 11 Electric car 12 Cross bond 13 Capacitor 14 Reactor 15 Series resonance circuit

Claims (4)

An AT feeder that raises the feeding voltage of the substation above the train line voltage, steps down the train line voltage by a single-turn transformer (AT) installed at a predetermined distance along the track, and supplies power to the electric vehicle. A multi- point grounding circuit that grounds the neutral point of an impedance bond at an AT point and a CPW point that connects a rail and a protective wire (PW) in the middle at intervals of three or more track circuits in order to reduce rail potential A rail potential-reducing AC feeder circuit comprising: 2. The rail potential-reducing AC feeder circuit according to claim 1, wherein as the ground electrode of the ground circuit, an elevated leg reinforcing bar is used in the elevated section, and a tunnel reinforcing bar or a roadbed reinforcing bar is used in the tunnel section. 2. The rail potential reduction AC feeder circuit according to claim 1, wherein a buried ground wire is used as a ground electrode of the ground circuit. 2. A series resonant circuit comprising a capacitor and a reactor is provided between an impedance bond neutral point and a ground electrode in order to prevent electrolytic corrosion in a section where DC electric railways are parallel. The rail potential-reducing AC feeder circuit according to claim 2 or claim 3.

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