JP5269525B2 - Electric vehicle with arc horn - Google Patents
Electric vehicle with arc horn Download PDFInfo
- Publication number
- JP5269525B2 JP5269525B2 JP2008221466A JP2008221466A JP5269525B2 JP 5269525 B2 JP5269525 B2 JP 5269525B2 JP 2008221466 A JP2008221466 A JP 2008221466A JP 2008221466 A JP2008221466 A JP 2008221466A JP 5269525 B2 JP5269525 B2 JP 5269525B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- side electrode
- voltage
- ground
- vehicle body
- electric vehicle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
Abstract
Description
本発明は、交流電気車両に関し、特に、アークホーンを備えた電気車両に関する。 The present invention relates to an AC electric vehicle, and more particularly to an electric vehicle including an arc horn.
電車線電圧が25kVなど、対地電圧が比較的高い交流鉄道車両においては、車体あるいは機器類に対する地絡事故を防止するため、国内、海外、いずれの場合にも、それぞれの適用規定により定められた空間絶縁距離ならびに沿面絶縁距離を十分に確保することでアーク放電による大地閃絡事故を防止している。大地閃絡事故を防止するためには、電力供給側の電圧変動範囲の規定、電車線など電力供給側に設けられている避雷器およびアークホーンによる保護動作としての放電開始電圧の設定、および、車両に搭載されている避雷器の放電開始電圧の設定が重要となる。 In AC railway vehicles with a relatively high ground voltage, such as a train line voltage of 25 kV, in order to prevent ground faults with respect to the car body or equipment, it was determined by the respective applicable regulations both in Japan and overseas. By ensuring a sufficient space insulation distance and creepage insulation distance, a ground fault caused by arc discharge is prevented. In order to prevent a ground flash accident, the voltage fluctuation range on the power supply side is specified, the discharge start voltage is set as a protective operation by a lightning arrester and arc horn provided on the power supply side such as a train line, and the vehicle It is important to set the discharge start voltage of the lightning arrester installed in the.
通常、地上側に設けられたアークホーンの放電開始電圧は、乾燥時で、電車線の定格電圧の約4倍、注水時で約3倍程度に設定される。また、避雷器は、電車線の定格電圧の約3倍から4倍の電圧で放電を開始する。アークホーンおよび避雷器のいずれも、雷などによるサージから車両を保護している(例えば、特許文献1)。 Usually, the discharge start voltage of the arc horn provided on the ground side is set to about four times the rated voltage of the train line when dry and about three times when water is poured. The lightning arrester starts discharging at a voltage about 3 to 4 times the rated voltage of the train line. Both the arc horn and the lightning arrester protect the vehicle from a surge caused by lightning or the like (for example, Patent Document 1).
ところが、上記の規定に基づいて十分な絶縁距離を確保してある場合でも、湿度や、空気中に含まれる塩分などの、天候・環境条件によっては、雷サージなどの現象とは無関係な、通常想定されている程度の電圧変動範囲内であるにもかかわらず、たとえば車体の屋上に配置されているパンタグラフと車体屋根との間などにおいて大地閃絡が発生することがまれにあった。ただし、この以前から確認されていた事象は、アークにより相互の品物の表面が、多少、焦げる程度であって、車両点検中の目視確認により、その車両の運用中に閃絡したことが確認される程度のことであって、車両の性能や運用の直接の妨げになるものではなかった。
一方、濃い霧が発生した日は、空気中に含まれる水分が多いため、アーク放電しやすいということは容易に想像される。しかし、実際には、車上、地上とも、特高圧の各部において微小な放電は起きているとしても、著しいアーク放電に至ることはない。それは、容易には不要な大地閃絡をしないような車両設計になっているためであり、実際の交流電化区間における長年の経験においても、その設計に問題はないことが確認されている。 On the other hand, it is easily imagined that arc discharge easily occurs on the day when a thick fog occurs because there is a lot of moisture contained in the air. However, actually, even if a minute discharge occurs in each part of the extra high voltage on the vehicle or on the ground, no significant arc discharge occurs. This is because the vehicle design is such that it does not easily cause an unnecessary earth flash. Many years of experience in the actual AC electrification section have confirmed that there is no problem in the design.
ところが、規定値に対して十分な絶縁距離を確保しているにもかかわらず、車体屋上の特高部位と車体との間に、今までは見られなかった激しいアーク現象を生じ、様々な部位が溶損するケースが最近見られるようになった。このような事故が最近発生するようになった原因を特定するためには、事故が発生したときの空気を持ち帰り、研究所などにおいて、大気の成分や状態を調査・分析することが必要である。しかし、事故が起きたときの空気サンプルを採取することは現実的でなく、実現は困難となる。 However, despite the fact that a sufficient insulation distance is secured against the specified value, a severe arc phenomenon that has not been seen so far has occurred between the extra high part on the car body roof and the car body. Recently, there have been some cases of melting damage. In order to identify the cause of the recent occurrence of such an accident, it is necessary to bring back the air at the time of the accident and to investigate and analyze the atmospheric components and conditions in laboratories. . However, taking an air sample at the time of an accident is not practical and difficult to implement.
特高機器や車体側の絶縁距離に関する設計は、世界的にほぼ統一された規定に基づいて行なわれている。また、実用において、大気中の塩分や湿度の変化によって、多少のアーク放電があったとしても、前述の通り、その程度は微々たるものである。更に、車両に搭載されている特高機器類は、当然、上記のような従来見られなかった激しい放電現象が起きることを想定していない、いわば標準設計品であるから、原因が特定できていないような状況においては、容易に機器の仕様変更ができるものではない。 Designs related to extra high equipment and the insulation distance on the vehicle body side are performed based on almost uniform regulations worldwide. Further, in practice, even if there is some arc discharge due to changes in the salinity and humidity in the atmosphere, as described above, the degree is insignificant. Furthermore, the high-end equipment mounted on the vehicle is of course a standard design product that does not assume the occurrence of a severe discharge phenomenon that has not been seen in the past. In such a situation, it is not easy to change the specifications of the device.
もちろん、いずれの車両においても、電車線に加わるサージ電圧を吸収するための避雷器は接続されている。しかし、避雷器の放電開始電圧は、一般に雷サージと呼ばれるような、通常ではありえない高い電圧のサージを吸収できるように設定されている。そのため、電車線の電圧変動範囲内で、あるいは、VCBなどの遮断器による開閉サージによって、架線電圧が多少高くなったとしても、避雷器はまったく動作しない。従って、仮に、アーク放電事故が電車線電圧の変動によるものであったとしても、避雷器によって、アーク放電を防げることはできない。 Of course, in any vehicle, a lightning arrester for absorbing a surge voltage applied to the train line is connected. However, the discharge start voltage of the lightning arrester is set so as to be able to absorb a surge of a high voltage that is not usually possible, which is generally called a lightning surge. Therefore, the lightning arrester does not operate at all even if the overhead line voltage becomes somewhat high within the voltage fluctuation range of the train line or due to a switching surge caused by a circuit breaker such as VCB. Therefore, even if the arc discharge accident is due to fluctuations in the train line voltage, the arc arrester cannot be prevented by the lightning arrester.
さらに、避雷器は、通常、碍子の内部に配設された放電機能部を有している。そのため、外部環境の変化が生じた場合でも、例えば、車両の屋上に搭載されている部品の表面や装置間においてアーク放電を起こす状況になったとしても、避雷器は、設計値よりも低い電圧で、本来の機能として放電を開始することもありえない。 Furthermore, the lightning arrester normally has a discharge function part disposed inside the insulator. Therefore, even if the external environment changes, for example, even if arc discharge occurs between the surfaces of parts mounted on the rooftop of the vehicle or between devices, the lightning arrester has a voltage lower than the design value. It is impossible to start discharging as an original function.
一方、地上側に設けられているアークホーンは、元来、雷サージなどが原因で地上の碍子の表面閃絡が発生し、碍子破損事故に至ることを防止するために設けられている。そのため、アークホーンは、通常、碍子表面で観測されるような微小な放電現象が生じていると考えられる場合でも、電車線の電圧変動範囲内程度では、本来のアークホーンの機能としての放電を開始することはない。また、地上側のアークホーンは、一部の特定の碍子に取付けられているだけであるから、車両がアーク放電しやすい環境下にあるときでも、まちがいなく、車両を保護できるとは限らない。 On the other hand, the arc horn provided on the ground side is originally provided to prevent the occurrence of a surface flash of the insulator on the ground due to a lightning surge or the like, resulting in an insulator damage accident. For this reason, the arc horn normally discharges as a function of the original arc horn within the voltage fluctuation range of the train line, even if it is considered that a minute discharge phenomenon as observed on the insulator surface occurs. Never start. Further, since the arc horn on the ground side is only attached to some specific insulators, even when the vehicle is in an environment where arc discharge is likely to occur, it is not necessarily possible to protect the vehicle.
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、高圧電力を受電して走行する電気車両において、あらゆる環境下においても、地絡事故に対して鉄道車両を安全に保護することが可能な電気車両を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to safely protect a railway vehicle against a ground fault even in any environment in an electric vehicle that receives high voltage power and travels. It is to provide a possible electric vehicle.
本発明の態様に係る交流電気車両は、高圧電力を受電して走行する電気車両であって、天井を有する車体と、前記車体に搭載された高圧機器と、前記車体の天井に設けられ、電車線に接触可能なパンタグラフと、前記電車線から前記パンタグラフにより受電した高圧電力を前記高圧機器へ導く高圧回路と、前記高圧回路側に接続された高圧側電極と、前記車体に設けられ前記高圧側電極に間隔を置いて対向しているとともに接地電位に接続された接地側電極とを有し、電車線電圧が異常に上昇した際に放電するアークホーンと、を備えている。 An AC electric vehicle according to an aspect of the present invention is an electric vehicle that receives high-voltage power and travels, and includes a vehicle body having a ceiling, a high-voltage device mounted on the vehicle body, a ceiling of the vehicle body, and a train. A pantograph that can contact a line, a high-voltage circuit that leads high-voltage power received from the train line by the pantograph to the high-voltage device, a high-voltage side electrode connected to the high-voltage circuit side, and the high-voltage side provided on the vehicle body And an arc horn that has a ground-side electrode that is opposed to the electrode at an interval and connected to the ground potential, and that discharges when the train line voltage abnormally rises.
上記構成によれば、あらゆる環境下においても、地絡事故に対して鉄道車両を安全に保護することが可能な電気車両を提供することができる。 According to the above configuration, it is possible to provide an electric vehicle capable of safely protecting a railway vehicle against a ground fault even under any environment.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に電気車両について説明する。
図1は、本実施形態に係る電気車両としての電気機関車を示している。図1に示すように、電気機関車10は、それぞれ車輪14が設けられた一対の台車16と、台車上にばね15を介して支持された車体17と、を備えている。各台車16上で車輪14の近傍には主電動機18が載置されている。主電動機18は、図示しないギアボックスおよびカップリングを介して回転力を車輪14に伝達できるように接続されている。車輪14はレール13上に載置されている。
Hereinafter, an electric vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an electric locomotive as an electric vehicle according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
車体17の天井20には例えば2つのパンタグラフ22が設けられている。各パンタグラフ22は、架空電車線(架線)24と接触する図示の給電位置と、架空電車線から離間する格納位置との間を移動可能に設けられている。天井20上には、特高圧機器、例えば、主遮断器、避雷器等が載置されている。車体17の内部には変圧器が載置されている。車体17の床下には、種々の床下装置25が艤装されている。
For example, two
架空電車線24からパンタグラフ22に供給された高圧の交流電力は、後述する他の電気機器に送られた後、図示しない配線を通して各主電動機18に供給される。主電動機18は供給された電力により駆動し、ギアボックスとカップリングを介して車輪14を回転させ、これにより、電気機関車10はレール13上を走行する。
The high-voltage AC power supplied from the
図2は、電気機関車の高圧回路を概略的に示している。図2に示すように、高圧回路27は、架空電車線24からパンタグラフ22で集電した交流電力を、主遮断器26を介して、主変圧器28の1次側に交流電力を供給し、主変圧器の2次側に接続された電力変換装置30により主電動機18に供給する。これにより、主電動機18が駆動され、電気機関車10が走行する。電力変換装置30は、電力の供給対象となる主電動機の種類により、直流出力の変換装置、交流出力の変換装置などがある。本実施形態では、主電動機18として3相交流電動機が用いられ、電力変換装置30は交流電力を出力する。なお、電力供給先は、車両走行用の主電動機に限らず、例えば乗客用サービス電源を供給するための電源回路としてもよい。
FIG. 2 schematically shows a high-voltage circuit of an electric locomotive. As shown in FIG. 2, the
高圧回路27において、主遮断器26と主変圧器28との間には、避雷器32が接続されている。この避雷器32は、予め所望の開放開始電圧に設定され、雷サージなどの影響から機器を保護している。高圧回路27において、パンタグラフ22と主遮断器26との間にアークホーン34が設けられている。アークホーン34は、高圧側に接続された高圧側電極と車体に接地された接地側電極とを有し、電位的に見ると、パンタグラフ22と車体17との間に設けられている。後述するように、アークホーン34は、電車線電圧が異常に上昇した際にアーク放電し、車体17や、車体17に搭載されている機器を閃絡事故から保護する。
In the
図3は、電気機関車10の天井およびパンタグラフ部分を概略的に示す断面図、図4は、パンタグラフの碍子およびアークホーンを拡大して示している。図3および図4に示すように、パンタグラフ22は、架空電車線24に接触するすり板を支持した舟板40、舟板を昇降可能に支持した上枠41および下枠42、下枠42を回動自在に支持した台枠44を有している。台枠44は、複数の支持碍子46により絶縁支持され、車体17の天井20に設けられた取付台50に取付けられている。各支持碍子46は、ほぼ垂直方向に立設して設けられ、軸方向上端が台枠44にボルト止めされ、軸方向下端が取付台50にボルト止めされている。パンタグラフ22は、図示しない導体を介して高圧回路27に電気的に接続されている。各支持碍子46は、陶磁器、あるいは、ポリマーなどの絶縁物で形成されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a ceiling and a pantograph portion of the
アークホーン34は、高圧回路側に接続された高圧側電極47と、接地電位に接続された接地側電極48とを有している。高圧側電極47および接地側電極48は、それぞれ鉄等の導電性金属により棒状に形成されている。高圧側電極47は、パンタグラフ22の台枠44に接続され、支持碍子46の上端側に位置している。これにより、高圧側電極47は、高圧回路27において、パンタグラフ22と主遮断器26との間に接続されている。高圧側電極47は、台枠44から外側に向かってほぼ水平に延出し、その先端部47aは、車体17の天井20に向かって折曲げられ、ほぼ垂直に延びている。
The
接地側電極48は車体17に接続されている。本実施形態によれば、接地側電極48は、取付台50にボルト止めされ、支持碍子46の近傍に位置している。接地側電極48は、取付台50から高圧側電極47に向かってほぼ垂直に延出している。接地側電極48の先端部は、所定の間隔Lを置いて、高圧側電極47の先端部47aと対向している。この間隔Lは、電気機関車10が配置される地域の環境条件に応じて、最適な大きさに設定される。すなわち、間隔Lは、電気機関車10が配置される地域において、高圧側電極47と接地側電極48との間で正常なアーク放電が行われる大きさに設定されている。
The
上記のように構成された電気機関車10によれば、一方の電極が接地側に接続されたアークホーンを車体に設けることにより、電車線電圧が異常に上昇した際、アークホーンにより正常なアーク放電を行い、車体および車体に搭載されている機器、支持碍子等を閃絡事故から保護することができる。鉄道車両は、例えば、地上の電力送電線と異なり、運用範囲が必ずしも限定されていないため、環境の悪い地域や、地上設備が十分でない地域への走行が考えられる。前述した電気機関車によれば、アークホーン34が車両に搭載されているため、万が一地上にアークホーンや避雷器が設けられていない交流電化区間を走行する場合においても、車両の機器や車体がアークによる被害を受けることはない。
According to the
本実施形態によると、主遮断器26が開いている状態、すなわち、パンタグラフ22を初めて格納位置から給電位置へ上昇させ架空電車線24に接続する際、万が一大きなサージが発生した場合でも、車体に搭載したアークホーン34により正常なアーク放電が行われ、車両に搭載した機器や、車体などに被害を及ぼすことがない。すなわち、本実施形態によれば、地上側に設けられているアークホーンや避雷器では保護動作が行われず、特高電圧部位と車体との間で閃絡事故を起こしていたような環境の中にあったとしても、車両に搭載した機器や、車体などを閃絡事故から保護することができる。
According to the present embodiment, even when a large surge occurs when the
パンタグラフ22を支持している支持碍子46は、陶磁器、あるいは、ポリマーなどの絶縁物であるが、微少なモレ電流が支持碍子の表面を流れている。地上側のアークホーンや避雷器で吸収できなかった場合において、あるいは、地上側にそれらがなかった場合において、支持碍子の絶縁を破壊するような急激な電圧変動が生じた場合、あるいは、空気中の絶縁が保てないような環境条件の変化が生じた場合には、車体に設けられたアークホーン34で正常なアーク放電が行われ、支持碍子の破損を防止するとともに機器や車体を保護することができる。
以上のことから、あらゆる環境下においても、地絡事故に対して鉄道車両を安全に保護することが可能な電気車両を提供することができる。
The
From the above, it is possible to provide an electric vehicle capable of safely protecting a railway vehicle against a ground fault even under any environment.
アークホーン34の形状は、上述した実施形態に限定されることなく、種々変形可能である。図5は、先端形状の異なる種々のアークホーンを例示している。図5(a)に示すアークホーン34によれば、高圧側電極47の先端部47aおよび接地側電極48の先端部48aは、それぞれ垂直方向に対して外側に傾斜して延びている。
The shape of the
図5(b)に示すアークホーン34によれば、高圧側電極47の先端部47aは垂直方向に延び、接地側電極48の先端部48aは、水平方向に延びている。図5(c)に示すアークホーン34によれば、高圧側電極47の先端部47aおよび接地側電極48の先端部48aは、それぞれループ状に形成されている。
According to the
電気車両が配置される地域の環境に応じて、あるいは、濃霧が発生しやすい時期に応じて、前述した実施形態におけるアークホーン、あるいは、図5に示すような種々の形状のアークホーンの中から、最適なものを選んで採用することで、アークホーンの機能を最大限に発揮することができる。前述したように、アークホーン34の高圧側電極47および接地側電極48は、ボルト止めにより、パンタグラフ22あるいは車体に取り付けられている。そのため、アークホーン34は、ボルトを外すことにより、容易に、他の形状のアークホーンと交換可能となっている。
Depending on the environment of the area where the electric vehicle is arranged, or depending on the time when fog is likely to occur, the arc horn in the above-described embodiment or the arc horn of various shapes as shown in FIG. By selecting and using the optimum one, the arc horn function can be maximized. As described above, the high-
また、上記構成では、アークホーンの電極全体を交換する構成としたが、図6および図7に示す第2の実施形態のように、高圧側電極47および接地側電極48の先端部47a、48aを電極の基端部分に対して脱着自在な構成とし、先端部のみを形状の異なる他の先端部と交換可能としてもよい。この場合、高圧側電極あるいは接地側電極のいずれか一方のみを、その先端部を交換可能な構成としてもよい。
In the above configuration, the entire arc horn electrode is replaced. However, as in the second embodiment shown in FIGS. 6 and 7, the
次に、第3の実施形態に係る電気機関車について説明する。
図8は、第3の実施形態に係る電気機関車のアークホーンおよび高圧回路を概略的に示し、図9は、アークホーンの一方の電極を位置調整した状態を示している。
Next, an electric locomotive according to a third embodiment will be described.
FIG. 8 schematically shows an arc horn and a high-voltage circuit of an electric locomotive according to the third embodiment, and FIG. 9 shows a state in which the position of one electrode of the arc horn is adjusted.
第3の実施形態によれば、アークホーン34を構成する高圧側電極47および接地側電極48の内、少なくとも一方は移動可能に設けられ、これら両電極間の間隔を調整可能に構成されている。ここでは、接地側電極48が車体17に対して昇降可能に設けられている。すなわち、車体17の天井20に固定された取付台50には、支持ブロック52が固定され、接地側電極48は、揺動アーム54を介して支持ブロックに支持されている。揺動アーム54が回動することにより、接地側電極48は、ほぼ垂直方向に昇降し、高圧側電極47との間隔Lが変化する。接地側電極48は、接地線55を通して車体17に電気的に接続されている。
According to the third embodiment, at least one of the high-
取付台50には、揺動アーム54を回動させる駆動手段として、例えば、パイロットモータ56が設けられている。また、高圧回路27において、主遮断器26とアークホーン34との間に電圧検出装置58が接続されている。パンタグラフ22と同電位の電圧検出装置58は、架空電車線24の電圧を検出し、その検出した電圧に対応する制御信号をパイロットモータ56に供給する。パイロットモータ56は、送られた制御信号に基づいて作動して揺動アーム54を回動させ、接地側電極48を昇降させる。これにより、アークホーン34における高圧側電極47と接地側電極48との間隔Lを、検出した電車線電圧に適した間隔に調整する。
The mounting
例えば、交流電圧15kV区間と交流電圧25kV区間とを直通運転可能な電気車両の場合、今走行している区間の電車線電圧が、15kV、25kVのいずれであるかを電圧検出装置58により検出し、その検出結果に対応する制御信号cをパイロットモータ56に送る。パイロットモータ56は、送られた制御信号に基づいて、接地側電極48を昇降させ、アークホーン間の間隔を電車線電圧に適した間隔L25あるいはL15に設定する。図8に示すように、交流電圧25kV区間では、接地側電極48を下降させ、アークホーン34の間隔をL25とする。また、図9に示すように、交流電圧15kV区間では、接地側電極48を上昇させ、アークホーン34の間隔をL25よりも短いL15とする。
For example, in the case of an electric vehicle capable of directly operating an
なお、高圧側電極47を可動にすることも可能であるが、例えば、制御信号を供給するために25kVに対しての信号線の絶縁を確保する必要がある。
Although the high-
上記のように構成された第3の実施形態によれば、アークホーンの電極間の間隔を容易に調整することができ、電気車両が走行する環境に合わせて、最適な電極間隔を設定することができる。第3の実施形態において、電気機関車の他の構成は、前述した第1の実施形態と同一であり、同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。第3の実施形態においても、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 According to the third embodiment configured as described above, the distance between the electrodes of the arc horn can be easily adjusted, and the optimum electrode distance can be set according to the environment in which the electric vehicle travels. Can do. In the third embodiment, the other configuration of the electric locomotive is the same as that of the first embodiment described above, and the same reference numerals are given to the same portions, and detailed description thereof is omitted. Also in the third embodiment, it is possible to obtain the same effects as those in the first embodiment.
次に、第4の実施形態に係る電気機関車について説明する。図10は、第4の実施形態に係る電気機関車のアークホーンおよび碍子周りの構成を概略的に示している。本実施形態は、モレ電流に応じてアークホーンの電極間隔を調整するように構成されている。 Next, an electric locomotive according to a fourth embodiment will be described. FIG. 10 schematically shows a configuration around an arc horn and an insulator of an electric locomotive according to the fourth embodiment. This embodiment is configured to adjust the electrode interval of the arc horn according to the mole current.
図10に示すように、パンタグラフ22を支持している支持碍子46の下端は、絶縁台60を介して車体の天井20に取付けられている。支持碍子46は、接地線62を介して車体17に接地されている。車体17には、接地線62を流れる電流、つまり、支持碍子46の表面を流れる微小な漏れ電流を検出する電流検知装置64が設けられている。
As shown in FIG. 10, the lower end of the
アークホーン34を構成する高圧側電極47および接地側電極48の内、少なくとも一方は移動可能に設けられ、これら両電極間の間隔を調整可能に構成されている。ここでは、接地側電極48が車体17に対して昇降可能に設けられている。車体17の天井20には、支持ブロック52が固定され、接地側電極48は、揺動アーム54を介して支持ブロックに支持されている。揺動アーム54が回動することにより、接地側電極48は、ほぼ垂直方向に昇降し、高圧側電極47との間隔Lが変化する。接地側電極48は、接地線55を通して車体17に電気的に接続されている。
天井20には、揺動アーム54を回動させる駆動手段として、例えば、パイロットモータ56が設けられている。
At least one of the high-
For example, a
通常、問題のない範囲で、支持碍子46の表面には微少の漏れ電流が流れているが、電圧や環境の状況に応じて、その漏れ電流が大きくなる場合がある。放電検知装置として機能する電流検知装置64は、接地線62を流れる漏れ電流の増加を検知し、その検知した電流に対応する制御信号cをパイロットモータ56に供給する。パイロットモータ56は、送られた制御信号に基づいて作動して揺動アーム54を回動させ、接地側電極48を昇降させる。これにより、アークホーン34における高圧側電極47と接地側電極48との間隔Lを、電圧や環境の状況に適した大きさに調整する。すなわち、アークホーン34の電極間隔Lを小さくすることでアークホーンにおける正常なアーク放電を促し、支持碍子46表面での異常なアーク放電などの発生を抑え、機器や車体を保護する。
Normally, a slight leakage current flows on the surface of the
上記のように構成された第4の実施形態によれば、アークホーンの電極間の間隔を漏れ電流に応じて調整することができ、電気車両が走行する環境に合わせて、最適な電極間隔を設定することができる。従って、異常なアーク放電などの発生を抑え、車体に搭載された機器や車体自身を閃絡事故から保護することができる。 According to the fourth embodiment configured as described above, the distance between the electrodes of the arc horn can be adjusted according to the leakage current, and the optimum electrode distance can be set according to the environment in which the electric vehicle is traveling. Can be set. Accordingly, it is possible to suppress the occurrence of abnormal arc discharge and the like, and to protect the devices mounted on the vehicle body and the vehicle body from a flash accident.
第4の実施形態において、電気機関車の他の構成は、前述した第1の実施形態と同一であり、同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。そして、第4の実施形態においても、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 In the fourth embodiment, the other configuration of the electric locomotive is the same as that of the first embodiment described above, and the same reference numerals are given to the same portions, and detailed description thereof is omitted. And also in 4th Embodiment, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired.
前述した第3および第4の実施形態において、駆動手段は、パイロットモータに限らず、エアシリンダ等を用いてもよい。エアシリンダ等の空気圧を駆動源とする場合、絶縁空気碍間や絶縁チューブなどを用いて駆動源とエアシリンダとを接続することにより、高圧側電極を可動式とすることも可能である。更に、アークホーンの電極間の間隔を調整できれば良く、可動側電極の移動方向は、垂直方向に限らず、他の方向としてもよい。 In the third and fourth embodiments described above, the driving means is not limited to the pilot motor, and an air cylinder or the like may be used. When air pressure such as an air cylinder is used as a drive source, the high-voltage side electrode can be made movable by connecting the drive source and the air cylinder using an insulating air gap or an insulating tube. Furthermore, it is only necessary to adjust the distance between the electrodes of the arc horn, and the moving direction of the movable side electrode is not limited to the vertical direction but may be other directions.
図11は、第5の実施形態に係る電気機関車のアークホーンを示している。本実施形態によれば、アークホーン34の少なくとも一方、例えば、高圧側電極47は、中空の管状に形成され、その先端部47aは、基端部に対して回動自在に支持されている。高圧側電極47の基端部には、給気部として、加圧空気を供給するエアシリンダ66が接続されている。
FIG. 11 shows an arc horn of an electric locomotive according to the fifth embodiment. According to the present embodiment, at least one of the
図11(a)に示すように、通常、高圧側電極47の先端部47aは、図示しない接地側電極の先端部に向かって、ほぼ垂直に延び、接地側電極との間隔が最も短くなっている。図11(b)に示すように、エアシリンダ66から高圧側電極47の内部に加圧空気を供給すると、先端部47aの形状が変化する。ここでは、先端部47aが外側に回動する。これにより、高圧側電極47の先端部47aと接地側電極の先端部との間隔が増大し、使用環境に適した間隔に調整することができる。
As shown in FIG. 11A, the
図12は、第6の実施形態に係る電気機関車のアークホーンを示している。本実施形態によれば、アークホーン34の少なくとも一方、例えば、高圧側電極47は、中空の金属管を折り曲げて形成され、その先端部47aは、ループ状に形成されている。高圧側電極47の基端部には、給気部として、加圧空気を供給するエアシリンダ66が接続されている。
FIG. 12 shows an arc horn of an electric locomotive according to the sixth embodiment. According to the present embodiment, at least one of the
図12(a)に示すように、通常、高圧側電極47の先端部47aは、径の小さな細長いループ形状をなし、図示しない接地側電極の先端部に向かって、ほぼ垂直に延びている。これにより、先端部47aの先端は、接地側電極に向かって尖った形状を有しているとともに、接地側電極との間隔が最も短く、アーク放電を発生し易い状態となっている。図12(b)に示すように、エアシリンダ66から高圧側電極47の内部に加圧空気を供給すると、先端部47aの形状が変化する。すなわち、先端部47aは、径の大きなリング状に変化するとともに、高圧側電極47の先端部47aと接地側電極の先端部との間隔が増大する。これにより、アークホーン34は、図12(a)の状態に比較して、アーク放電し難い状態となる。このように、加圧空気により高圧側電極47の先端部の形状を変化させることにより、電気機関車の使用環境に適したアーク放電状態に調整することができる。
As shown in FIG. 12A, the
上述した第5および第6の実施形態において、電気機関車の他の構成は、前述した第1の実施形態と同一であり、同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。そして、第5および第6の実施形態においても、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。第5および第6の実施形態において、第4の実施形態と同様に、電流検知装置により漏れ電流が検出された際、給気部を作動させて、電極の先端部を変形させ、アークホーンの電極間の間隔を調整するようにしてもよい。 In the fifth and sixth embodiments described above, the other configurations of the electric locomotive are the same as those of the first embodiment described above, and the same parts are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted. Description is omitted. And also in 5th and 6th embodiment, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired. In the fifth and sixth embodiments, as in the fourth embodiment, when a leakage current is detected by the current detection device, the air supply unit is operated to deform the tip of the electrode, and the arc horn You may make it adjust the space | interval between electrodes.
一方、電気機関車が交流区間から直流区間に乗り入れる場合、あるいは、交流区間であっても、雷サージの可能性がないなど、閃絡のおそれがない区間を走行する場合、アークホーンの高圧側電極、接地側電極の少なくとも一方を、アーク放電が発生しない位置へ収納してもよい。 On the other hand, when the electric locomotive enters the DC section from the AC section, or when traveling in a section where there is no possibility of a lightning surge such as no possibility of lightning surge even in the AC section, At least one of the electrode and the ground side electrode may be housed in a position where arc discharge does not occur.
図13は、第7の実施形態に係る電気機関車のアークホーンを示している。本実施形態によれば、アークホーン34の高圧側電極47は、パンタグラフ22の台枠44に対して、先端部47aが接地側電極48に向かってほぼ垂直に延びる作動位置と、先端部がほぼ水平に延びる格納位置との間を回動可能に設けられている。高圧側電極47は、作動位置において、接地側電極48との間で放電が可能であり、また、収納位置において、接地側電極から離間して放電不能な状態となる。台枠44には、高圧側電極47を回動させる駆動手段として、例えば、エアシリンダ68が設けられ、高圧側電極47に接続されている。
FIG. 13 shows an arc horn of an electric locomotive according to the seventh embodiment. According to this embodiment, the high-
接地側電極48は、車体の取付け台50に、先端部48aが接地側電極48に向かってほぼ垂直に延びる作動位置と、先端部がほぼ水平に延びる格納位置との間を回動可能に設けられている。接地側電極48は、作動位置において、高圧側電極47との間で放電が可能であり、また、収納位置において、高圧側電極から離間して放電不能な状態となる。取付け台50には、接地側電極48を回動させる駆動手段として、例えば、エアシリンダ70が設けられ、接地側電極48に接続されている。
The
電気機関車が交流区間を走行する場合、あるいは、閃絡の可能性がある区間を走行する場合、アークホーンの高圧側電極47および接地側電極48はそれぞれ図13(a)に示す作動位置に保持される。また、電気機関車が交流区間から直流区間に乗り入れる場合、あるいは、閃絡のおそれがない区間を走行する場合、図13(b)に示すように、アークホーンの高圧側電極47および接地側電極48の少なくとも一方は、エアシリンダ68、70により、動作位置から格納位置へ格納される。
交直流車両の場合は、車両の高圧回路が直流に切替えられたことを条件に、アークホーン34の少なくとも一方の電極を格納位置に収納すればよい。
When the electric locomotive travels in an AC section or travels in a section where there is a possibility of flashing, the high-
In the case of an AC / DC vehicle, it is only necessary to store at least one electrode of the
第7の実施形態において、電気機関車の他の構成は、前述した第1の実施形態と同一であり、同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。そして、第7の実施形態においても、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 In the seventh embodiment, the other configurations of the electric locomotive are the same as those of the first embodiment described above, and the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted. And also in 7th Embodiment, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired.
前述した実施形態では、主変圧器を含む特高圧機器が車両の外側、例えば、天井に設けられている場合について説明したが、これらの特高圧機器が車両内に設けられている電気車両も提供されている。 In the above-described embodiment, the case where the special high voltage device including the main transformer is provided outside the vehicle, for example, on the ceiling has been described, but an electric vehicle in which these special high voltage devices are provided in the vehicle is also provided. Has been.
図14は、第8の実施形態に係る電気機関車を示している。本実施形態によれば、主変圧器を含む特高圧機器およびアークホーン34は、車両内部に配設されている。図14に示すように、電気機関車10は車体17を備え、この車体17の天井20は接地線55を介して車体に電気的に接続されている。天井20にはパンタグラフ22が設けられている。
FIG. 14 shows an electric locomotive according to the eighth embodiment. According to the present embodiment, the extra high voltage equipment including the main transformer and the
また、車体17内には、特高圧機器、例えば、主変圧器28や、主遮断器26、避雷器32等が載置されているとともに、アークホーン34が設けられている。想定していない部位とアークホーンとの間でアーク放電してしまう可能性があるため、車体17内には、絶縁箱を構成する高圧機器枠72が配置され、特高圧機器およびアークホーン34は、この高圧機器枠72内に設けられている。
Further, in the
電気機関車10の高圧回路27は、架空電車線24からパンタグラフ22で集電した交流電力を、主遮断器26を介して、主変圧器28の1次側に交流電力を供給し、主変圧器の2次側に接続された電力変換装置により主電動機に供給する。これにより、主電動機が駆動され、電気機関車10が走行する。
The high-
高圧回路27において、主遮断器26と主変圧器28との間には、避雷器32が接続されている。避雷器32の接地側は、接地線55を介して車体17に接続されている。この避雷器32は、予め所望の開放開始電圧に設定され、雷サージなどの影響から機器を保護している。高圧回路27において、パンタグラフ22と主遮断器26との間にアークホーン34が設けられている。アークホーン34は、高圧側に接続された高圧側電極と車体に接地された接地側電極とを有し、電位的に見ると、パンタグラフ22と車体17との間に設けられている。
In the
パンタグラフ22の台枠44は、複数の支持碍子46により天井20上に絶縁支持されている。各支持碍子46は、ほぼ垂直方向に立設して設けられ、軸方向上端が台枠44にボルト止めされ、軸方向下端が天井20にボルト止めされている。複数の支持碍子46の内の1つ支持碍子46aは、天井20を貫通して車体17内部まで延出している。パンタグラフ22は、支持碍子46a内を通って延びる図示しない導体を介して高圧回路27に電気的に接続されている。各支持碍子46、46aは、陶磁器、あるいは、ポリマーなどの絶縁物で形成されている。
The
アークホーン34は、高圧回路側に接続された高圧側電極47と、接地電位に接続された接地側電極48とを有している。高圧側電極47および接地側電極48は、それぞれ鉄等の導電性金属により棒状に形成されている。高圧側電極47は、車体17内において、支持碍子46aの下端に固定され、高圧回路27に接続されている。これにより、高圧側電極47は、高圧回路27において、パンタグラフ22と主遮断器26との間に接続されている。
The
接地側電極48は車体17に配設され、天井20の内面側に設けられた取付け台50に固定されている。接地側電極48は、接地線55を介して車体17に接地されている。接地側電極48の先端部は、所定の間隔Lを置いて、高圧側電極47の先端部と対向している。この間隔Lは、電気機関車10が配置される地域の環境条件に応じて、最適な大きさに設定される。すなわち、間隔Lは、電気機関車10が配置される地域において、高圧側電極47と接地側電極48との間で正常なアーク放電が行われる大きさに設定されている。
The
なお、車体17内において、高圧機器枠72の外側には点検用通路76が形成され、この通路を点検者が通過可能となっている。また、高圧機器枠72の一部には、内部アクセス扉74が設けられ、この内部アクセス扉74を通して、高圧機器枠72内の特高圧機器を点検可能となっている。内部アクセス扉74には、図示しない感電防止インターロックが設けられている。
In the
上記のように構成された電気機関車10においても、一方の電極が接地側に接続されたアークホーン34を車体に設けることにより、電車線電圧が異常に上昇した際、アークホーンにより正常なアーク放電を行い、車体および車体に搭載されている機器、支持碍子等を閃絡事故から保護することができる。また、万が一、地上にアークホーンや避雷器が設けられていない交流電化区間を走行する場合においても、車両の機器や車体がアークによる被害を受けることを防止できる。
Also in the
第8の実施形態において、電気機関車の他の構成は、前述した第1の実施形態と同一であり、同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。そして、第8の実施形態においても、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 In the eighth embodiment, the other configuration of the electric locomotive is the same as that of the first embodiment described above, and the same reference numerals are given to the same portions, and detailed description thereof is omitted. In the eighth embodiment, the same effects as those in the first embodiment can be obtained.
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要
旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示され
ている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実
施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実
施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
アークホーンの高圧側電極は、パンタグラフに限らず、パンタグラフと主遮断器とを接続する屋上導体の途中や、主遮断器などに接続してもよい。また、アークホーンは、高圧回路において、主遮断器と主変圧器との間に、もう1つ設けられていても良い。前述した実施形態では、回路構成が簡単な交流専用車両を例に説明したが、これに限らず、本発明は、直流区間への走行も可能な交直流車両にも適用することができる。 The high voltage side electrode of the arc horn is not limited to the pantograph, but may be connected to the middle of the rooftop conductor connecting the pantograph and the main circuit breaker, to the main circuit breaker, or the like. Moreover, another arc horn may be provided between the main circuit breaker and the main transformer in the high voltage circuit. In the embodiment described above, an AC-dedicated vehicle having a simple circuit configuration has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to an AC / DC vehicle that can travel to a DC section.
10…電気機関車、17…車体、18…主電動機、20…天井、22…パンタグラフ、
24…架空電車線、26…主遮断器、27…高圧回路、28…主変圧器、
30…電力変換装置、32…避雷器、34…アークホーン、44…台枠、
46…支持碍子、47…高圧側電極、48…接地側電極、47a、48a…先端部、
64…電流検知装置、66,68,70…エアシリンダ、72…高圧機器枠
DESCRIPTION OF
24 ... overhead train line, 26 ... main circuit breaker, 27 ... high voltage circuit, 28 ... main transformer,
30 ... Power converter, 32 ... Lightning arrester, 34 ... Arc horn, 44 ... Underframe,
46 ... support insulator, 47 ... high voltage side electrode, 48 ... grounding side electrode, 47a, 48a ... tip,
64 ... Current detection device, 66, 68, 70 ... Air cylinder, 72 ... High pressure equipment frame
Claims (13)
天井を有する車体と、
前記車体に搭載された高圧機器と、
前記車体の天井に設けられ、電車線に接触可能なパンタグラフと、
前記電車線から前記パンタグラフにより受電した高圧電力を前記高圧機器へ導く高圧回路と、
前記高圧回路側に接続された高圧側電極と、前記車体に設けられ前記高圧側電極に間隔を置いて対向しているとともに接地電位に接続された接地側電極とを有し、電車線電圧が異常に上昇した際に放電するアークホーンと、
を備えた電気車両。 An electric vehicle that travels by receiving high-voltage power,
A vehicle body having a ceiling;
High-pressure equipment mounted on the vehicle body;
A pantograph provided on the ceiling of the vehicle body and capable of contacting a train line;
A high voltage circuit for guiding high voltage power received from the train line by the pantograph to the high voltage device;
A high-voltage side electrode connected to the high-voltage circuit side; and a ground-side electrode provided on the vehicle body and opposed to the high-voltage side electrode at a distance and connected to a ground potential, An arc horn that discharges when it rises abnormally,
Electric vehicle equipped with.
前記高圧側電極は、前記パンタグラフに接続され前記碍子の一端側に位置し、
前記接地側電極は、前記車体の天井に設置されている請求項1ないし10のいずれか1項に記載の電気車両。 An insulator installed on the ceiling of the vehicle body and supporting the pantograph; and a conductor extending through the insulator and constituting the high-voltage circuit,
The high-voltage side electrode is connected to the pantograph and located on one end side of the insulator,
The electric vehicle according to claim 1, wherein the ground side electrode is installed on a ceiling of the vehicle body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008221466A JP5269525B2 (en) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | Electric vehicle with arc horn |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008221466A JP5269525B2 (en) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | Electric vehicle with arc horn |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010057315A JP2010057315A (en) | 2010-03-11 |
JP5269525B2 true JP5269525B2 (en) | 2013-08-21 |
Family
ID=42072647
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008221466A Expired - Fee Related JP5269525B2 (en) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | Electric vehicle with arc horn |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5269525B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014209557A1 (en) * | 2014-05-20 | 2015-11-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for operating a pantograph unit of a rail vehicle |
DE102017217638B4 (en) * | 2017-10-04 | 2020-07-09 | Schunk Carbon Technology Gmbh | Sliding contact device and method |
CN108872912A (en) * | 2018-08-28 | 2018-11-23 | 中车兰州机车有限公司 | The test device of power locomotive top insulation detection device |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3343741B2 (en) * | 1992-05-26 | 2002-11-11 | 西日本旅客鉄道株式会社 | pantograph |
JPH0731003A (en) * | 1993-07-12 | 1995-01-31 | Central Japan Railway Co | Current collector for mobile |
-
2008
- 2008-08-29 JP JP2008221466A patent/JP5269525B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010057315A (en) | 2010-03-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100595988C (en) | Automatic parking secure protection device for mobile device using secure sliding line | |
CN104600597A (en) | Motor train unit high pressure equipment box and motor train unit | |
JP5269525B2 (en) | Electric vehicle with arc horn | |
JP2011166961A (en) | Ac electric-train | |
CN100544994C (en) | Railway vehicle | |
CN101604841B (en) | Arc extinguishing control device for contact net | |
JP5284738B2 (en) | Protective ground switch and railway vehicle | |
RU189696U1 (en) | POWER ELECTRICAL DIAGRAM OF ELECTRIC TRAINS OF DOUBLE FOOD | |
CN107785868A (en) | The transformer leakage protection system of real-time earthing water conservancy diversion | |
JP2018191407A (en) | Ground fault protection system and ground fault protection device in substation for railroad track | |
CN111162464A (en) | 3kV direct-current high-voltage box of electric locomotive | |
JP3801962B2 (en) | Impulse power supply stop device for railway vehicles | |
JP2004291712A (en) | Abnormal voltage protecting device of electric overhead line | |
EP0652836B1 (en) | System sectioning point for electric railway catenaries | |
JP2009199968A (en) | Modified structure for atmospheric disconnecting switch considering prevention of bird-harmful accident | |
CN204558937U (en) | A kind of motor train unit high-voltage equipment box and motor train unit | |
KR101798997B1 (en) | Power on/off apparatus for supply line of electric train | |
CN218876910U (en) | Internal insulation high-voltage system and train | |
CN201528197U (en) | Contact network arc suppression control device | |
CN102673427A (en) | Device for eliminating overvoltage of passing neutral section through silicon carbide fiber rope | |
JP5241593B2 (en) | Energizer | |
JP2019167026A (en) | Abnormal voltage protection device of electric car track | |
CN110293846B (en) | Method and system for controlling train alternating current bus contactor and train | |
KR102151040B1 (en) | Rolling stock ground fault detection and railway vehicle having the same | |
JP2006087196A (en) | Structure of application of follow current circuit breaker in three-phase two-circuit power transmission steel tower |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110513 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130129 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130327 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130416 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130508 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5269525 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |