JP4936932B2 - DC substation for electric railway - Google Patents
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Description
本発明は、直流鉄道車両のき電系統に電力を供給する電気鉄道用直流変電所に関する。 The present invention relates to a DC substation for electric railway that supplies power to a feeding system of a DC railway vehicle.
電気鉄道用直流変電所は、受電設備、整流器設備、き電設備、所内電源設備、直流電源装置、保護・監視・制御装置、遠方監視制御伝送装置等より構成されている。これらの設備、装置は個別に設計、製造、試験され現地で主回路、制御回路が構内ケーブルで接続され、総合的な試験を実施した上で変電所事業者に引渡される。この形態の変電所を分散形変電所と呼びレイアウトの一例を図11(a)に示す。この形態の場合、各設備、装置が分散して配置されるため、各々の点検スペースが必要になり、変電所全体では広い設置面70が必要になる。また各設備間の配線は図11(b)のように、地中にピット(穴)を掘り、そのピットに電力ケーブルや信号ケーブルを通して行われる。 A DC substation for electric railway is composed of power receiving equipment, rectifier equipment, power feeding equipment, on-site power equipment, DC power supply equipment, protection / monitoring / control equipment, remote monitoring control transmission equipment, and the like. These facilities and equipment are individually designed, manufactured and tested, and the main circuit and control circuit are connected locally via local cables, and after comprehensive testing, they are delivered to the substation operator. This type of substation is called a distributed substation and an example of the layout is shown in FIG. In the case of this form, since each equipment and device are arranged in a distributed manner, each inspection space is required, and a wide installation surface 70 is required in the entire substation. In addition, as shown in FIG. 11B, wiring between each facility is performed by digging a pit (hole) in the ground and passing a power cable or a signal cable through the pit.
変電所設置面の面積縮小化などを図る技術としては、下記特許文献1〜3のような技術が開示されている。
従来の変電所は、現地での据付、工事、調整試験など復元後の手間がかかるシステムであった。 The conventional substation was a system that took time and effort after restoration, such as on-site installation, construction, and adjustment tests.
本発明の目的は、直流電気鉄道用変電所に必要となる機能を実質的に全て収納し、建屋を必要とせず、コンパクトで現地での据付・工事期間の短い変電所を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a substation that houses substantially all the functions required for a substation for a DC electric railway, does not require a building, and is compact and has a short on-site installation and construction period. .
本発明の一実施例に係る直流変電所は、所内電源設備、受電設備、整流器設備、き電設備、保護・監視・制御装置、情報伝送装置を含む直流電気鉄道用変電所であって、前記設備及び装置が、一方向に配列された複数の屋外形キュービクルに収納されている。 A DC substation according to an embodiment of the present invention is a substation for a DC electric railway including an on-site power supply facility, a power receiving facility, a rectifier facility, a feeding facility, a protection / monitoring / control device, and an information transmission device, Equipment and devices are housed in a plurality of outdoor cubicles arranged in one direction.
直流電気鉄道用変電所に必要となる機能を収納し、建屋を必要とせず、コンパクトで現地での据付・工事期間の短い変電所を提供することができる。 It is possible to provide substations that store the functions required for DC electric railway substations, do not require buildings, and are compact and have a short installation and construction period.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施例]
図1は本発明による直流変電所の主回路機器と保護継電器、メータ類の概略配置及びその単線結線図を示し、図2は本発明による直流変電所の盤分割構成、盤面機器配置、盤内概略図を示す外形図である。
[First embodiment]
FIG. 1 shows a schematic layout of a main circuit device, a protective relay, and meters of a DC substation according to the present invention, and a single-line connection diagram thereof, and FIG. 2 shows a panel division configuration, a panel surface layout, a panel layout of the DC substation according to the present invention. It is an outline drawing showing a schematic diagram.
この変電所は、電源盤(所内電源設備)1、受電盤(受電設備)2、整流盤(整流器設備)3、正極盤4及び負極盤5(き電設備)、保護・監視・制御装置、情報伝送装置を含む直流電気鉄道用変電所であって、前記設備及び装置が、一方向に配列された複数の屋外形キュービクルに収納され、全体として長方体の形状を有している。
This substation consists of a power panel (in-house power facility) 1, a power receiving panel (power receiving facility) 2, a rectifier panel (rectifier facility) 3, a
電気の流れとしては以下の通りとなる。電力会社より3φ―3W−7.2kVで受電し、整流器用変圧器でき電電圧に見合った電圧に降圧し、整流器で整流し、き電用直流高速度遮断器を介して配電する。図1、2の例はTき電の例である。低圧交流及び直流制御電源は、所内変圧器で7.2kVから低圧に降圧し、交流低圧配電や直流の制御電源に変換して各々提供される。 The flow of electricity is as follows. Power is received from an electric power company at 3φ-3W-7.2kV, and it is stepped down to a voltage commensurate with the electrical voltage generated by a rectifier transformer, rectified by a rectifier, and distributed via a DC high-speed circuit breaker for feeding. The example of FIGS. 1 and 2 is an example of T feeding. The low-voltage AC and DC control power supplies are provided by converting the voltage from 7.2 kV to a low voltage by an in-house transformer and converting it to AC low-voltage distribution or DC control power supply.
盤は左から電源盤1、受電盤2、整流装置盤3、正極盤4、負極盤5の5面(盤)構成からなる。各盤の目的と収納機器は以下の通りである。
The panel is composed of a
図3は本発明の電源盤1を示し、電源盤1は主回路用品として負荷開閉器6、所内変圧器7、直流電源装置8、低圧主幹用遮断器9、配電用遮断器10が収納されている。保護・監視・制御用品としては、図1、図2(c)、2(d)のように低圧電圧計11、電流計12、共通要素的な故障表示器13、制御用スイッチ14、故障表示ランプ(集約)15などが取り付けられている。この盤で3φ−3W−210・105V交流とDC110Vの電源を生成している。これら電源は、本変電所の照明、メータ、スイッチなどの電源として使用される。尚、直流電源装置8には停電などに備えてバッテリー65が設けられている(図1参照)。
FIG. 3 shows a
電源盤1の左側面には、図2(a)のように直流電源装置8用の扉49が設けられており、台車付きの直流電源装置8の出し入れが可能なようになっている。また電車用変電所は無人変電所であることが多いため、遠方でも監視制御ができるように指令所との信号のやりとりができるよう伝送装置50をこの盤に収納する(図2(c)参照)。
A
受電盤2には、主回路用品として図1のように、受電断路器15、VT16、受電遮断器17、CT18、整流器用遮断器19が収納されている。保護・監視・制御用品としては図1のように、受電過電流継電器20、受電不足電圧継電器21、整流器設備保護用過電流継電器22、受電系マルチメーター23、整流器系マルチメーター24、図2(c)、2(d)のように受電系の故障表示器13、制御用スイッチ14、遮断器、断路器用状態表示ランプ25(盤内)、26(盤面)などが取り付けられている。図1のように電力会社からの電力は、柱上に設置したPAS54とMOF55を経由し本変電設備に地中ケーブルを介して供給される。受電盤2の主回路用品は図2(b)の平面図に示すとおり、盤内母線27,28で電源盤と整流装置盤に電気的に接続されている。このような盤内母線は盤間の壁面を貫通し、例えば電源盤と整流装置盤を接続している。ここで母線とは、電力を伝送するための導体を示す。
As shown in FIG. 1, the
図4は本発明の整流装置盤3を示し、この整流装置盤3は主回路用品として図1のように、6パルス用整流器用変圧器29、30と、12パルス整流器31が収納されている。尚、12パルス整流器31は12個の整流素子で構成されるが、図1では4個の素子として簡略して示している。整流装置盤3は保護・監視・制御用品として、図2(c)、図2(d)のように整流器用変圧器と整流器の保護のためダイヤル温度計32と、故障表示ランプ(集約)15が設けられている。
FIG. 4 shows a rectifying
整流器用変圧器29、30により、電力会社から受電した7.2kV交流電力を、使用するき電電圧(600V、750V、1500V)に降圧し、整流器31で12パルス整流する。図4の例は比較的小容量の例で正面側に整流器用変圧器29、30、背面側に整流器31を収納している例であるが、容量の大きい変電所の場合、整流装置盤を整流器用変圧器盤と整流器盤に分離するケースもある。
The
整流器用変圧器29、30及び整流器31の通常動作時の発熱量は比較的大きい。整流装置盤3は本変電設備の中で最も発熱量が大きい盤である。従来は、整流装置盤と他の盤の間に空間を設け、変圧器と整流器の熱が他の盤に悪影響を与えるのを防いでいた。本願の整流装置盤3の屋根には図2(a)、2(d)に示すように、換気口52が設けられ、扉には空気吸入口66が設けられる。整流器用変圧器29、30及び整流器31が発熱すると、外気との温度差が生じ内部の空気が自然対流する。すなわち、熱せられた空気が換気口52から外部へ放出されると共に外気が吸入口66から流入する。このようにして、冷却用のファンなどを用いずに整流装置盤3の内部が冷却される。従って整流装置盤3を受電盤2及び正極盤4に近接して(スペースを設けずに)配置することができる。
The amount of heat generated during normal operation of the
整流装置盤3は図2(b)のように、正極盤4、負極盤5に盤内母線33、34で電気的に接続されている。
As shown in FIG. 2B, the rectifying
正極盤4には主回路用品として図1のように、直流高速度遮断器35、△ICT36、き電用断路器37、避雷器用断路器38、避雷器39が収納されている。監視用品としては直流高速度遮断器と、き電断路器の状態表示26(盤面)が設けられている(図2(d)参照)。図1のように本盤は電車線へ外線ケーブル40を介して電気的に接続される。
As shown in FIG. 1, the
負極盤5には、主回路用品として図1のように、負極用断路器41、DCPT42、DCPT用ヒューズ断路器43が収納されており、保護・監視・制御用品としては、図2(c)のように故障選択装置44、故障選択装置用電源部45、地絡過電圧継電器46(図1参照)、き電電流計12、電圧計11、保持電流計47、き電系の故障表示器13、制御用スイッチ14、遮断器、断路器用状態表示ランプ25(盤内)、26(盤面:図2(d)参照)などが取り付けられている。図1のように負極盤5はレールへ外線ケーブル48を介して電気的に接続される。
As shown in FIG. 1, the
また各盤間には、制御信号、故障信号、状態信号、アナログ信号などの各種信号のやりとりがあるため、各盤の盤間端子を介して信号ケーブルが接続できるようになっている。つまりこれら信号ケーブルは、盤内で盤間端子に接続され、盤間端子から盤間の壁面を貫通し、隣の盤の盤間端子に接続され、そして目的の装置に接続される。このように、盤間をむすぶ信号ケーブルならびに主回路機器の母線は、盤間の壁面を貫通して配線されるので、従来のように盤間配線用のピットを地中に設ける必要がない。 In addition, since various signals such as control signals, failure signals, status signals, and analog signals are exchanged between the panels, signal cables can be connected via the inter-panel terminals of each panel. That is, these signal cables are connected to the inter-board terminals in the board, penetrate the wall surface between the boards from the inter-board terminals, are connected to the inter-board terminals of the adjacent board, and are connected to the target device. In this way, the signal cables that pass between the boards and the buses of the main circuit equipment are wired through the wall surfaces between the boards, so that there is no need to provide pits for wiring between boards as in the prior art.
また負極盤5には、隣接変電所からの延長き電ができるよう、図1のようにタイ断路器60を実装できるスペースが設けてある。
Further, the
図5に本発明の各盤の断面図を示す。 FIG. 5 shows a cross-sectional view of each board of the present invention.
上部には屋根51と換気口52(整流装置盤3のみ)、前後に屋外用の扉53a、53bが設けられている。正面扉53a内側には機器内部パネル53cがあり、前記した保護継電器、メータ、故障表示器、スイッチ類、状態表示ランプなどヒューマンインターフェース用の機器が取り付けられている。この内部パネル53cの無い盤には仕切板53dが設けられており、保守員などが主回路機器等に感電しないよう保護される構造となっている。各キュービクルの境界部の断面形状、サイズは実質的に同一であるので、必要に応じて任意のキュービクルを容易に追加あるいは分離できる。
A
図6に本発明の輸送形態の一例を示す。本発明の変電所はコンパクトなので、トレーラに一体で輸送できる大きさである。例えば図1に示す変電所で、床のサイズは3000mm以下×6200mm以下、重量は12t以下である。工場で組立完了し、総合試験を実施した後に、変電所全長に渡る吊用の2つの支柱57で吊り下げて移動可能である。この支柱57は例えば断面L字形のアングルである。この変電所は、現地で復元する箇所も少ないので、現地での調整試験内容も大幅に削減できることになる。
FIG. 6 shows an example of the transportation mode of the present invention. Since the substation of the present invention is compact, it can be transported integrally with a trailer. For example, in the substation shown in FIG. 1, the floor size is 3000 mm or less × 6200 mm or less, and the weight is 12 t or less. After assembly is completed at the factory and a comprehensive test is carried out, it can be moved by being suspended by two
図7は、本実施例に係る変電所を設置するために必要となる設置面のサイズを示す図である。この変電所は、例えばき電電圧が1500Vの場合2000kW以下、600Vの場合1000kW以下の中小容量変電所として使用される。図11のような従来の分散型変電所に比べ、出力容量が同程度であれば、設置面積は30%ほど削減できる。 FIG. 7 is a diagram illustrating the size of the installation surface necessary for installing the substation according to the present embodiment. This substation is used as a small-to-medium capacity substation, for example, when the feeding voltage is 1500 V, 2000 kW or less, and when 600 V, 1000 kW or less. Compared with the conventional distributed substation as shown in FIG. 11, if the output capacity is about the same, the installation area can be reduced by about 30%.
このように本発明に係る変電所は、各盤がそれぞれキュービクルに収まり、全体として長方体の形状を有している。各キュービクルの断面形状及びサイズは図5に示すように同一である。また、変電所のいずれかの盤間を分割した形で製作及び試験を行い、分割した変電所を例えば複数のトレーラで現地まで運び、分割した盤間を現地で接続して使用することもできる。従って、系統が若干増えて面数すなわち盤の数が増えても分割を増やすことで、これまでの分散形装置に比べ現地での復元、試験工程を大幅に削減できることができる。電気鉄道のき電方式には、T方き電、上下一括き電、上下一括方面別き電などのき電方式があるが、本発明に係る変電所は、これらき電方式の変電所として構成可能である。 As described above, in the substation according to the present invention, each panel is housed in a cubicle and has a rectangular shape as a whole. The cross-sectional shape and size of each cubicle are the same as shown in FIG. In addition, it is possible to manufacture and test in a form where one of the panels of the substation is divided, carry the divided substation to the site by, for example, a plurality of trailers, and connect the divided panels to the site for use. . Therefore, even if the number of systems is slightly increased and the number of planes, that is, the number of panels is increased, the number of divisions can be increased, so that on-site restoration and testing processes can be greatly reduced as compared with conventional distributed devices. Electric railway feeding systems include T-feeding, upper and lower collective feeding, upper and lower collective feeding, etc., but the substation according to the present invention is a substation of these feeding systems. It is configurable.
尚、本発明に係る変電所における各盤の配列順序は、図1を参照して説明したように、電流が流れる(処理される)順番に一致している。このような配列により、盤間をむすぶ母線及び信号ケーブルの配線長を必要最小限に抑えることができる。 In addition, the arrangement | sequence order of each board in the substation which concerns on this invention corresponds with the order through which an electric current flows (processed), as demonstrated with reference to FIG. With such an arrangement, it is possible to minimize the wiring length of the bus and the signal cable between the boards.
(効果)
以上説明したように、本実施例によれば、所内電源設備、受電設備、整流器設備、き電設備、保護・監視・制御装置、情報伝送装置を含む直流電気鉄道用変電所であって、前記設備及び装置が、一方向に配列された複数の屋外形キュービクルに収納する構成としているため、従来の変電所で必要であった各装置間のメンテナンス空間をなくすことが出来るので、装置のコンパクト化をすることが出来る。
(effect)
As described above, according to the present embodiment, a substation for a DC electric railway including an on-site power supply facility, a power receiving facility, a rectifier facility, a feeding facility, a protection / monitoring / control device, an information transmission device, Since the equipment and equipment are housed in multiple outdoor cubicles arranged in one direction, the maintenance space between each equipment required in conventional substations can be eliminated, making the equipment more compact. You can
また、発熱量が多い整流器用変圧器29、30及び整流器31を収納する整流装置盤3は、装置の正面に外気を取り込む吸入口66を設け、屋根に外気を排出する換気口52を設けているので、変圧器29、30及び整流器31を冷却し温まった外気は、直接屋根上の換気口52から排出される。そのため、整流器用変圧器29、30や整流器31から発生する熱が、隣接する装置へ伝わりにくくなるので、従来の変電所のように整流装置盤と他の盤との間に空間を設ける必要がなくなる。
Further, the
以上のように、本実施例によれば、これまで各装置を分散配置していた場合に比べて、コンパクト、据付・工事期間短縮、建屋不要により短期間、低コストの変電所を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a substation that is compact, has a shorter installation / construction period, and requires a shorter period of time and a lower cost than the case where each device has been distributed in the past. Can do.
[第2実施例]
図8は本発明による直流変電所の第2実施例の構成を示す図である。電源盤、受電盤の高圧部分は第1実施例と同じであるが、上下一括方面別き電に対応できるよう、整流器用直流高速度遮断器56を1台、き電用直流高速度遮断器35を2台、延長き電できるようにき電のタイ断路器を1台に収納したケースを示す。54P盤58、54F2盤59が増え、全部で7面構成となる。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a second embodiment of the DC substation according to the present invention. The high-voltage part of the power supply panel and the power receiving panel is the same as in the first embodiment, but one DC high-
(効果)
この実施例の場合も第1実施例と同様に、これまで各装置を分散配置していた場合に比べて、コンパクト、据付・工事期間短縮、建屋不要により短期間、低コストの変電所を提供することができる。
(effect)
In the case of this embodiment, as in the case of the first embodiment, compared to the case where each device has been distributed in the past, a compact, shorter installation / construction period, and a shorter period of time and a lower cost substation are provided. can do.
[第3実施例]
図9は本発明による直流変電所の第3実施例の構成を示す図である。第3実施例は、第1実施例の構成に変圧器・電池盤6が追加されており、この変圧器・電池盤6は変換器61、蓄電池装置62、変換器/蓄電池保護用の直流高速度遮断器63と選択故障装置64を含む。
[Third embodiment]
FIG. 9 is a diagram showing the configuration of a third embodiment of the DC substation according to the present invention. In the third embodiment, a transformer /
図10に蓄電池装置62の充放電ロジックを示す。一般に整流器は軽負荷時に出力電圧が上がり、重負荷時に出力電圧が下がる電圧特性をもっている。本発明はこの特性を利用して、直流母線67の電圧を常時計測し、所定電圧V1以上になっているとき(軽負荷時あるいは無負荷時)に充電し、所定電圧V1以下になっている時(重負荷時あるいは負荷時)に放電する。電圧V1は、定格き電電圧が1500Vの場合、例えば1000V〜1590Vである。
FIG. 10 shows the charge / discharge logic of the
(効果)
第3実施例によれば、重負荷時に蓄電池62から電力供給することで、整流装置盤3の整流器のピーク電力をカットすることができ、一般に過負荷容量を持っている整流器の定格容量低減が可能である。整流器容量を下げることで、整流器用変圧器の容量も下げられ、整流装置盤3の大きさを縮小化できる。加えて受電電力量も減少できるので、契約電力を下げ変電所事業者の使用電力料金も下げることができる。
(effect)
According to the third embodiment, the peak power of the rectifier of the
以上の説明はこの発明の実施の形態であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができるものである。 The above description is an embodiment of the present invention, and does not limit the apparatus and method of the present invention, and various modifications can be easily implemented.
1…電源盤、2…受電盤、3…整流装置盤、4…正極盤、5…負極盤、6…負荷開閉器、7…所内変圧器、8…直流電源装置、9…低圧用主幹遮断器、10…配電用遮断器、11…電圧計、12…電流計、13…故障表示器、14…制御用スイッチ、15…故障表示ランプ、16…VT、17…受電用遮断器、18…CT、19…整流器用遮断器、20…受電過電流継電器、21…受電不足継電器、22…整流器設備保護用過電流継電器、23…受電系マルチメータ、24…整流器系マルチメータ、25…遮断器、断路器状態表示ランプ(盤内)、26…遮断器、断路器状態表示ランプ(盤面)、27…盤内母線(受電盤〜電源盤)、28…盤内母線(受電盤〜整流装置盤)、29…1群6パルス用整流器用変圧器、30…2群6パルス用整流器用変圧器、31…12パルス整流器、32…ダイヤル温度計、33…盤内母線(整流装置盤〜負極盤)、34…盤内母線(整流装置盤〜正極盤)、35…直流高速度遮断器、36…△ICT、37…き電用断路器、38…避雷器用断路器、39…避雷器、40…外線ケーブル、41…負極用断路器、42…DCPT、43…DCPT用ヒューズ断路器、44…故障選択装置、45…故障選択装置用電源、46…地絡過電圧継電器、47…保持電流器、48…外線ケーブル(負極)、49…直流電源装置用扉、50…伝送装置、51…屋根、52…換気口、53…扉、54…PAS、55…MOF、56…整流器用高速気遮断器、57…吊用アングル、58…54P盤、59…54F2盤、60…タイ断路器、61…変換器、62…電池、63…変換器用直流高速度遮断器、64…変換器・電池保護用故障選択装置、65…バッテリー、66…空気吸入口、67…直流母線。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記整流器設備が収納されるキュービクルには、前記複数のキュービクルが配列される方向に平行な側面と、屋根部には換気口が設けられていることを特徴とする請求項2記載の直流変電所。 The rectifier equipment includes a rectifier transformer and a rectifier, and the equipment is disposed in the order of in-house power supply equipment, power receiving equipment, rectifier equipment, power feeding equipment,
The DC substation according to claim 2, wherein the cubicle in which the rectifier equipment is accommodated is provided with a side surface parallel to a direction in which the plurality of cubicles are arranged, and a ventilation opening in the roof portion. .
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