JP4482729B2 - 切替セクション装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば新幹線鉄道における交流き電設備としてき電突き合せ箇所に設置される切替セクション装置に関し、さらに詳しくは、中セクションの残留電荷を低減することができると共に、当該中セクションの電圧を測定することができる切替セクション装置に関するものである。

切替セクション装置は、２本のき電線間に配置される中セクションと、当該中セクションと２本の上記き電線との間にそれぞれ介設される２個の切替交流遮断器とを備えて構成される。上記２本のき電線にはそれぞれ異なる交流電源からの電力が供給されており、電車の運行に伴って上記２個の切替交流遮断器を予め定める順序に従って、かつ比較的短時間（３００ｍｓｅｃ程度）で切替えることによって、中セクションへの電力の供給と遮断とが繰返されている。このとき、一方の切替交流遮断器を閉じて一方の交流電源から電力を供給した後に、他方の交流電源に切替えるべく上記一方遮断器を開いた際には、中セクションには切替遮断時の交流電源の電圧値に対応した電荷（最大値は電源電圧の波高値に対応した値）が残留する。この状態で他方の切替交流遮断器を閉じると、その瞬間には上記値の数倍の過電圧が中セクションに発生することになる。また、中セクションへの電力供給の切替り頻度は、１日に約２００回程度であり、従って切替りに伴い上記過電圧も繰返して発生することになる。

また上記切替交流遮断器として真空遮断器を用いた場合、遮断器投入時に高周波再発弧振動が発生し、これが原因で車両故障が発生することがある。このため、故障対策として、コンデンサと抵抗とリアクトル等から成るＣＲ装置を設置している（例えば、特許文献１参照）。

上記ＣＲ装置は、真空遮断器の高周波再発弧振動周期を、所定の時定数のＣ（キャパシタ）及びＲ（抵抗）によって長くすることで、高周波発弧振動を抑制すると共に、中セクションに生じる過電圧を小さくし、地上機器及び車両の絶縁への悪影響を小さくしている。

また、切替セクション装置は、新幹線などの電気鉄道におけるき電突き合わせ箇所に配置されるものであり、重要な設備である。特に、中セクションへの電力供給の切替え時間は、一定値に収まるように調整することが必要であるが、上記切替え時間の測定は、測定用の専用車両を走行させて行っており、必要なときに即座に測定することは困難である。そこで、中セクションに測定装置を常時接続しておく必要性が生じる。

上記のような課題を解決するため、特許文献２においては、図２に示すように、ＣＲ装置２３と計測用変圧器２４とをそれぞれ中セクション２１とレール２２との間に接続するようにしている。
特開平２−７７３３９号公報 特開平１１−２０８３２１号公報（図１、説明）

しかしながら、この従来の装置では、ＣＲ装置２３と計測用変圧器２４とをそれぞれ別々に設ける必要のあることから、設置スペースが大となり、また多くのコストを要するという問題がある。また、ＣＲ装置２３には、コンデンサ２６の電荷を放電するための放電抵抗２５が設けられているが、その抵抗が大きく（３００ＭΩ程度）、コンデンサ２６の電荷をすみやかに低減することが困難であるとの欠点もある。

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、コンデンサの電荷を良好に低減できると共に、設置スペースを少なくできる切替セクション装置を提供することにある。また、中セクションの電圧を随意に測定することができる切替セクション装置を提供することもこの発明の目的である。

請求項１の切替セクション装置は、２本のき電線５Ａ、５Ｂ間に配置される中セクション１と、上記２本のき電線５Ａ、５Ｂにそれぞれ電力を供給する互いに異なる交流電源６Ａ、６Ｂからの電力を電車の進行に伴って選択的に切替えて上記中セクション１に供給する一対の切替遮断器２Ａ、２Ｂとを備える切替セクション装置において、中セクション１に一端が接続されたコンデンサ１１と、一端が上記コンデンサ１１の他端に接続され他端がレール７又は接地電位に接続されたリアクトル１２と、上記リアクトル１２に並列に接続された第１抵抗１３と、１次巻線の一端が上記コンデンサ１１の一端に接続された変圧器１４と、上記１次巻線の他端に一端が接続され、他端が上記コンデンサ１１の他端に接続された第２抵抗１５とを具備することを特徴としている。

請求項２の切替セクション装置は、上記変圧器１４の２次側に電圧測定装置を接続したことを特徴としている。

請求項３の切替セクション装置は、上記コンデンサ１１、リアクトル１２、第１抵抗１３、変圧器１４及び第２抵抗１５を同一のケース１６内に収納したことを特徴としている。

上記請求項１の切替セクション装置では、コンデンサ１１の蓄積電荷は、コンデンサ１１、変圧器１４の１次巻線、第２抵抗１５の閉回路が構成されるため、第１抵抗１３に負担をかけず、第２抵抗１５を通じて速やかに低減される。従って、非常に簡易な構成で中セクション１の残留電荷の低減を実現することができる。

上記請求項２の切替セクション装置では、中セクション１の電圧を必要な時に測定できるようになる。例えば、通常時であれば中セクション１に交流電源６Ａ、６Ｂから所定の電力（電圧）が供給されているか否かを確認することができ、切替遮断器２Ａ、２Ｂの開閉時であれば中セクション１に生じる電圧が変化するタイミングを読取ることによって遮断器２Ａ、２Ｂの切替え時間を知ることができる。

上記請求項３の切替セクション装置では、また、コンデンサ１１、リアクトル１２、第１抵抗１３、変圧器１４及び第２抵抗１５を同一ケース１６に収納したので、設置スペースを少なくできる。

次にこの発明の切替セクション装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態の構成を示す回路図である。中セクション１は、２本のき電線５Ａ、５Ｂの間に配置されている。一方のき電線５Ａには、３０ｋＶの交流電源６Ａからの電力が常時供給され、他方き電線５Ｂには、同様に３０ｋＶの交流電源６Ｂからの電力が常時供給されている。また、２つの交流電源６Ａ、６Ｂからの電力はそれぞれ切替遮断器２Ａ、２Ｂにも与えられており、切替遮断器２Ａ、２Ｂの開閉によっていずれか一方の電力が中セクション１に供給される。この場合、切替遮断器２Ａ、２Ｂをき電線５Ａ、５Ｂと中セクション１との間にそれぞれ介設し、き電線５Ａ、５Ｂを介して交流電源６Ａ、６Ｂからの電力を中セクション１に供給するようにしている。また、この切替セクション装置は、中セクション１に一端が接続されたコンデンサ１１と、一端が上記コンデンサ１１の他端に接続され他端がレール７（又は接地電位）に接続されたリアクトル１２と、上記リアクトル１２に並列に接続された第１抵抗１３と、１次巻線の一端が上記コンデンサ１１の一端に接続された変圧器１４と、上記変圧器１４の１次巻線の他端に一端が接続され、他端が上記コンデンサ１１の他端に接続された第２抵抗１５とを具備する。すなわち、中セクション１と、ほぼ接地電位であるレール７との間には、直列接続されたコンデンサ１１とリアクトル１２とが介設され、上記コンデンサ１１に対して、変圧器１４の１次巻線と第２抵抗１５の直列接続構成が並列接続され、また上記リアクトル１２に対して第１抵抗が並列接続されている。そしてこれにより、真空遮断器で実現される切替遮断器２Ａ、２Ｂの高周波再発弧振動周期を長くすることで高周波再発弧振動を抑制すると共に、中セクション１に生じる過電圧を小さくし、地上機器及び車両の絶縁への悪影響を小さくする。ここで、上記第２抵抗１５は、例えば１５０ＫΩ程度とし、また、第１抵抗１３は、例えば１５０Ω程度としている。つまり第２抵抗１５を第１抵抗１３よりも高抵抗値にしている。

まず、切替セクション装置における中セクション１への電力供給動作を説明する。電車は、き電線５Ａから中セクション１に進入し、き電線５Ｂへ通過するものとする。電車進入待機状態では、切替遮断器２Ａが閉じており、切替遮断器２Ｂは開いている。従って、この状態では中セクション１には交流電源６Ａからの電力が供給されている。今、電車が中セクション１に進入完了すると、切替遮断器２Ａを開く。その後、一定時間（３００ｍｓｅｃ程度）経過後に、切替遮断器２Ｂを閉じる。従って、この状態では、中セクション１には交流電源６Ｂからの電力が供給されている。電車が中セクション１を通過してき電線５Ｂに進入完了すると、切替遮断器２Ｂを開き、さらに一定時間経過後に切替遮断器２Ａを閉じて、電車進入待機状態に復帰する。尚、切替遮断器２Ａ、２Ｂの開閉制御は、図示しない制御手段からの切替信号に基づいて行われる。

上記切替セクション装置においては、コンデンサ１１の蓄積電荷は、コンデンサ１１、計測用変圧器１４の１次巻線、第２抵抗１５の閉回路が構成されるため、第１抵抗１３に負担をかけず、第２抵抗１５を通じて、図２の場合よりも速やかに低減される。また、コンデンサ１１、リアクトル１２、第１抵抗１３、変圧器１４及び第２抵抗１５を同一ケース１６に収納でき、このような構成を採用した場合には、設置スペースを少なくできる。さらに、計測用変圧器１４の２次巻線の端子Ｕ１、Ｖ１に電圧測定装置（図示せず）を接続することにより、中セクション１の電圧を検出できる。

以上のように本実施の形態によれば、非常に簡易な構成で中セクション１の残留電荷の低減を実現することができる。また、通常時に変圧器１４を流れる電流は少なく、従って発熱が少なく、省エネルギー性に優れると共に、部品の寿命も長くなりメンテナンス上も有利である。さらに、可動部分がないため騒音が少なく、また可動部分の保守、交換等を行う必要がなく、メンテナンスコストを削減することができる。

また、電圧測定装置を接続したことによって、中セクション１の電圧を必要な時に測定できるようになる。例えば、通常時であれば中セクション１に交流電源６Ａ、６Ｂから所定の電力（電圧）が供給されているか否かを確認することができ、切替遮断器２Ａ、２Ｂの開閉時であれば中セクション１に生じる電圧が変化するタイミングを読取ることによって遮断器２Ａ、２Ｂの切替え時間を知ることができる。

以上この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態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。

本発明の切替セクション装置の実施形態を示す回路図である。 従来例を示す回路図である。

符号の説明

１ 中セクション
２Ａ 切替遮断器
２Ｂ 切替遮断器
５Ａ き電線
５Ｂ き電線
６Ａ 交流電源
６Ｂ 交流電源
７ レール
１１ コンデンサ
１２ リアクトル
１３ 第１抵抗
１４ 計測用変圧器
１５ 第２抵抗
１６ 変圧器

Claims (3)

1. ２本のき電線（５Ａ）（５Ｂ）間に配置される中セクション（１）と、上記２本のき電線（５Ａ）（５Ｂ）にそれぞれ電力を供給する互いに異なる交流電源（６Ａ）（６Ｂ）からの電力を電車の進行に伴って選択的に切替えて上記中セクション（１）に供給する一対の切替遮断器（２Ａ）（２Ｂ）とを備える切替セクション装置において、中セクション（１）に一端が接続されたコンデンサ（１１）と、一端が上記コンデンサ（１１）の他端に接続され他端がレール（７）又は接地電位に接続されたリアクトル（１２）と、上記リアクトル（１２）に並列に接続された第１抵抗（１３）と、１次巻線の一端が上記コンデンサ（１１）の一端に接続された変圧器（１４）と、上記１次巻線の他端に一端が接続され、他端が上記コンデンサ（１１）の他端に接続された第２抵抗（１５）とを具備することを特徴とする切替セクション装置。
2. 上記変圧器（１４）の２次側に電圧測定装置を接続したことを特徴とする請求項１の切替セクション装置。
3. 上記コンデンサ（１１）、リアクトル（１２）、第１抵抗（１３）、変圧器（１４）及び第２抵抗（１５）を同一のケース（１６）内に収納したことを特徴とする請求項１又は請求項２の切替セクション装置。