JP5701856B2

JP5701856B2 - 電鉄における、２×２７．５ｋＶの屋外モジュール化電気装置を搭載した新型のオートトランス式動力給電システム

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Publication number: JP5701856B2
Application number: JP2012505027A
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Inventors: 余家▲華▼; ▲張▼北斗
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Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2029-04-30
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Description

本発明は電鉄におけるオートトランス（ＡＴ、単巻変圧器）式動力（牽引）給電システムに関する。

国内外の高速鉄道、旅客専用鉄道、重貨物車の動力給電システムは主に２×２７．５ｋＶのＡＴ給電方式を採用して、電力機関車の動力給電の需要を満足させている。ＡＴ給電方式の動力給電システムは主に動力変電所（サブステーション）、区間ポスト（部）、ＡＴポスト、動力ネットワークからなっており、かつフィーダー（給電線）の中間がＡＴポストを通り、末端が区間ポストを通る並列給電方式（図１を参照する）を採用しており、同方式の動力ネットワークはインピーダンスが小さく、動力ネットワーク電圧損失を減少し、給電品質を改善することができる。各部の２×２７．５ｋＶの設備は主に屋内ＧＩＳ充気式スイッチボックスを採用しており、また屋内グリッド間隔配置方式を採用するのもある。

１、既存のＡＴポスト
（１）既存のＡＴポストメインコネクタ
既存のＡＴポストメインコネクタについて図２を参照する。
既存のＡＴポストにおけるＨ１〜Ｈ５はＧＩＳ充気式スイッチボックスで、ＡＴ１、ＡＴ２はオートトランスである。
正常運行の時、Ｈ１における１ＤＬブレーカと１Ｇ隔離スイッチが閉合し、Ｈ２における２ＤＬブレーカと２Ｇ隔離スイッチが閉合し、第１動力変電所の給電する上りライン（アップライン）／下りライン（ダウンライン）動力ネットワークは１ＤＬ、１Ｇ及び２ＤＬ、２Ｇを通じてフィーダー中間の並列給電を実現する。上りライン（または下りライン）動力ネットワークに故障が生じた場合には、１ＤＬ、２ＤＬに遅延開放がなく、動力変電所の（サーキット）ブレーカは開放して、故障を解消する。故障の解消後、動力変電所のブレーカは自動的に閉合し、動力ネットワークに再度給電する。故障が非永久故障の場合、１ＤＬと２ＤＬはそれぞれ電圧で閉合し、並列給電を回復する。故障が永久故障の場合、動力変電所ブレーカは加速して開放して、故障回路を排除するが、この場合、１ＤＬと２ＤＬは開放状態を引き続き保持し、故障回路の回復後、それぞれ閉合し、並列給電を回復する。

Ｈ３における３ＤＬブレーカ、３Ｇ隔離スイッチ及びＡＴ１オートトランスは、Ｈ４における４ＤＬブレーカ、４Ｇ隔離スイッチ及びＡＴ２オートトランスの間で、互いに閉鎖されており、同時に動作できず、互いに固定予備（バックアップ）になっている。正常運行の時、３ＤＬと３Ｇが閉合し、ＡＴ１に電流が運ばれる。ＡＴ１が故障した時、３ＤＬは開放し、ＡＴ１は非稼働になり、予備装置が起動し、４ＤＬと４Ｇは自動的に閉合し、ＡＴ２は動作する。

従って、正常運行の時、Ｈ１、Ｈ２とＨ３、Ｈ４とは、運行方式において、直接な電気的連携がなく、実際に１ＤＬ、１Ｇ、２ＤＬ、２Ｇからなる並列給電ユニットに分解することができるが、３ＤＬ、３Ｇ、ＡＴ１、４ＤＬ、４Ｇ、ＡＴ２からなる独立のＡＴポストは、それぞれ並列給電及びＡＴポストの機能を実現している。よって、既存のＡＴポストは、並列給電ユニット及び改良した集積式ＡＴポストから組み合わせられた電気施設として見なせる。従って、我々は、工事の需要に応じて、製品製造から並列給電ユニットを、鉄道ラインの側に設置された、専用場所が要らない、接触ネットワーク支柱と同じ縦軸線に位置する、かつ側方のクリアランスの要求を満たす独立のモジュール化した電気装置に設計することができる。改良したＡＴポストを、敷地面積が比較的少なく、独立の、汎用性を備えた集積電気装置に設計することができる。これらはいずれも、工場の製造を主とし、現場の施工量を減少し、施工周期を短縮し、土地資源を節約し、工事投資を節約することができる。

（２）既存のＡＴポスト全体平面配置方式
既存のＡＴポスト全体平面配置図について図３を参照する。
既存のＡＴポストは屋内、屋外など２部分の設備からなっており、そのうちオートトランスＡＴ１、ＡＴ２は屋外に配置され、その他の設備はスイッチボックス方式で屋内に配置され、すべての２７．５ｋＶの入力及び出力ワイヤはいずれもケーブル方式を採用している。設備配置の需要に応じて、高圧室、二次設備室（交流・直流電源モニタ。総合自動化システムモニタ。ビデオコントロールモニタ等）、通信室、工具室など主要生産ルームも設置する必要がある。同時に、入力出力ワイヤ用高圧ケーブルが比較的多いので、生産ルームの下にケーブル通路を設置し、ケーブル敷設要求を満足させる必要がある。同タイプのＡＴポストは各種の機能がそろっているが、各種の設備及び生産ルームの配置に応じて、約２０×４０ｍ２の場所を選択して、ＡＴポストの配置需要を満足させる必要があるため、場所選定の難度は大きい。それと同時に、４サイクルの２７．５ｋＶケーブル入力出力ワイヤ、４サイクルのスイッチボックスとＡＴとの２７．５ｋＶ接続ケーブル、及び生産ルームは多くの投資を必要とする。

２、既存の区間ポスト
（１）既存の区間ポストメインコネクタ
既存の区間ポストメインコネクタについて図４を参照する。
正常運行の時、Ｈ１における１１Ｇ隔離スイッチとＨ２における２１Ｇ隔離スイッチは開放する。Ｈ１における１ＤＬブレーカと１Ｇ隔離スイッチは閉合し、Ｈ３における３ＤＬブレーカと３Ｇ隔離スイッチは閉合し、第１動力変電所が給電する上りライン／下りライン動力ネットワークは１ＤＬ、１Ｇ及び３ＤＬ、３Ｇを通じてフィーダー末端への並列給電を実現する。上りライン（または下りライン）動力ネットワークに故障が生じた場合には、１ＤＬ、３ＤＬに遅延開放がなく、動力変電所ブレーカは開放して、故障を解消する。故障の解消後、動力変電所ブレーカは自動的に閉合し、動力ネットワークに再度給電する。故障が非永久故障の場合、１ＤＬと３ＤＬはそれぞれ電圧で閉合し、並列給電を回復する。故障が永久故障の場合、動力変電所ブレーカは加速して開放して、故障回路を排除するが、この場合、１ＤＬと２ＤＬは開放状態を引き続き保持し、故障回路の回復後、それぞれ閉合し、並列給電を回復する。同様、Ｈ２における２ＤＬと２Ｇ及びＨ４における４ＤＬと４Ｇは閉合し、第２動力変電所が給電する上りライン／下りライン動力ネットワークは２ＤＬと２Ｇ及び４ＤＬと４Ｇを通じてフィーダー末端への並列給電を実現する。

Ｈ５における５ＤＬブレーカ、５Ｇ隔離スイッチ及びＡＴ１オートトランスは、Ｈ７における７ＤＬブレーカ、７Ｇ隔離スイッチ及びＡＴ２オートトランスとの間は、互いに閉鎖されており、同時に動作できず、互いに固定バックアップとなっている。正常運行の時、５ＤＬと５Ｇが閉合し、ＡＴ１に電流が運ばれる。ＡＴ１が故障した時、５ＤＬは開放し、ＡＴ１は非稼働になり、予備装置が起動し、７ＤＬと７Ｇが自動的に閉合し、ＡＴ２が動作する。同様に、ＡＴ３、ＡＴ４も同時に動作できず、互いに固定バックアップになっている。

第１動力変電所が何かの原因で非稼働になった場合、Ｈ１における１１Ｇ隔離スイッチとＨ２における２１Ｇ隔離スイッチとは閉合し、第２動力変電所は１１Ｇ、２１Ｇを通じて第１動力変電所の上りライン／下りライン動力ネットワークに区域を越えて給電する。反対に、第２動力変電所が故障した時、第１動力変電所も１１Ｇ、２１Ｇを通じて区域を越えて給電する。

従って、Ｈ１、Ｈ３、Ｈ５、Ｈ７、ＡＴ１、ＡＴ２及びＨ２、Ｈ４、Ｈ６、Ｈ８、ＡＴ３、ＡＴ４はそれぞれ２つの既存のＡＴポストを構成している。正常運行の時、運行方式において、それらの間に直接な電気的連携がないが、区域を越えて給電する必要があった時、１１Ｇ、２１Ｇ隔離スイッチにより接続して区域を越える給電機能を実現する。従って、既存の区間ポストは２つの既存のＡＴポストと区域を越える給電隔離スイッチから構成されていると考えられる。

既存の区間ポスト及びＡＴポストの機能を分析すれば、我々は、既存の区間ポストを２つの独立の並列給電ユニット、２つの独立の集積式ＡＴポスト、及び、２つの独立の区域を越える給電ユニットがワイヤによって一緒に組み合わせられた電気施設と見なせる。従って、我々は、工事の需要に応じて、製品製造から、並列給電ユニット及び区域を越える給電ユニットをそれぞれ鉄道ラインの側に設置された、専用場所が要らない、接触ネットワーク支柱と同じ縦軸線に位置する、かつ側方のクリアランスの要求を満たす独立のモジュール化された電気装置に設計することができる。改良したＡＴポストを、敷地面積が比較的少なく、独立の、汎用性を備えた集積電気装置に設計することができる。これらはいずれも、工場の製造を主とし、現場の施工量を減少し、施工周期を短縮し、土地資源を節約し、工事投資を節約することができる。

（２）既存の区間ポスト全体平面配置方式
既存の区間ポスト全体平面配置図について図５を参照する。
既存の区間ポストは屋内、屋外など２部分の設備からなっており、そのうちオートトランスＡＴ１〜ＡＴ４は屋外に配置され、その他の設備はスイッチボックス方式で屋内に配置され、すべての２７．５ｋＶ入力及び出力ワイヤはいずれもケーブル方式を採用している。設備配置の需要に応じて、高圧室、二次設備室（交流・直流電源モニタ。総合自動化システムモニタ。ビデオコントロールモニタ等）、通信室、工具室など主要生産ルームも設置する必要がある。同時に、入力出力ワイヤ用高圧ケーブルが比較的多いので、生産ルームの下にケーブル通路を設置し、ケーブル敷設要求を満足させる必要がある。同タイプの区間ポストは各種の機能がそろっているが、各種の設備及び生産ルームの配置に応じて、中セクション（ニュートラルセクション）を設置する駅の近くに約３０×４０ｍ^２の場所を選択して、区間ポストの配置需要を満足させる必要があるため、場所選定の難度は大きい。それと同時に、８サイクルの２７．５ｋＶケーブル入力出力ワイヤ、４サイクルのスイッチボックスとＡＴとの２７．５ｋＶ接続ケーブル、及び生産ルームは多くの投資を必要とする。

３、既存の動力変電所
既存の動力変電所メインコネクタについて図６を参照する。
既存の動力変圧器の２×２７．５ｋＶブレーカ、電圧変圧器、電流変流器、隔離スイッチ等主要設備の中、電線隔離スイッチ、避雷リングが屋外に配置されるほか、その他の設備はいずれもＧＩＳ充気式スイッチボックスを採用して屋内に配置されており、いずれも生産ルームを設置して初めて製品の使用要求をかなうことができる。高圧室２７．５ｋＶ入力出力ワイヤはいずれもケーブル方式を採用しており、入力出力ワイヤの高圧ケーブルが比較的多いので、生産ルームの下にケーブル通路を設置してケーブルの敷設要求を満足させる必要がある。この配置方式は給電信頼性が比較的高いが、土地収用、生産ルーム、ＧＩＳ充気式スイッチボックス、２７．５ｋＶケーブル等は比較的多くの投資が必要である。

４、国内外の２×２７．５ｋＶ設備の製造現状
現在、国内外の既存の電鉄動力給電システムＡＴ給電方式の動力変電所、区間ポスト、ＡＴポストが使用する２×２７．５ｋＶスイッチボックスは主にＳＦ６ガスを充填するＧＩＳ方式を採用しているが、使用過程におけるＳＦ６ガスの漏洩による環境汚染を防止するために、製品製造プロセスには大量な対策を講じているので、製品の製造コストは非常に高く、プロジェクト投資は比較的多い。そして、空気絶縁の２×２７．５ｋＶスイッチボックスは、電気的に安全な距離の要求を満たすために、製品の外形サイズが大きすぎ、比較的大きな場所及び生産ルームを必要としている。屋内グリッド間隔方式を採用する場合、場所の面積及び生産ルームはもっと大きくなる。２×２７．５ｋＶ屋外ブレーカ、電圧変圧器、電流変流器、隔離スイッチ等設備を採用するのもあるが、これらはいずれも単体設備なので、屋外に配置される時、比較的大きな場所を必要とする。２×２７．５ｋＶの屋外の独立部品の組合せ式電気装置を採用するのもあり、屋外配置方式を採用して建物面積と用地面積を減少したが、必要な用地面積は依然として比較的大きい。

従って、次のような開発を行うことが必要である：動力変電所、並列給電ユニット、集積式ＡＴポスト、区域を越える給電ユニット、動力ネットワークからなる、上りライン／下りライン動力ネットワークのフィーダー中間及び末端において並列給電ユニットを通じて並列給電を実現する、２つの動力変電所の間に区域を越える給電ユニットを通じて区域を越える給電を実現する電鉄動力給電システムの新型ＡＴ給電方式を開発して、動力変電所、区間ポスト、ＡＴポスト、動力ネットワークからなる、フィーダーの中間においてＡＴポスト、末端において区間ポストを通じて並列給電を実現する既存の電鉄動力給電システムのＡＴ給電方式を代替する。２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置を開発して、新型ＡＴ給電方式の需要を満足させて、既存のＡＴ区間ポストを代替し、かつフィーダーの末端の並列給電機能を満足させ、２つの隣接動力変電所の間の区域を越える給電需要を満足させる。既存のＡＴポストを代替し、かつフィーダー中間の並列給電機能を満足させる。専用の場所が不要で、鉄道線路の側の場所を自由に選択して取り付けることができる。全屋外の動力変電所配置需要を満足させる。高信頼性、保守不要性を有し、小型化の特徴を有する。並列給電ユニットと整合した、土地の占用面積が比較的小さく、工場化の製造水準が高く、生産ルームが不要で、かつ土地資源、ケーブル投資を節約できる新型集積式ＡＴポストを開発する。並列給電モジュール化電気装置及び区域を越える給電モジュール化電気装置に応用される集積式電源ボックス及び制御ボックス、集積式ＡＴポストに応用される屋外プレハブ式保護計量制御ボックス、動力変電所に応用される屋外プレハブ式保護計量制御ボックスを開発し、これらの製品はモジュール化電気装置やＡＴポスト及び動力変電所の全屋外配置の需要を満足させる必要がある。本発明は、電鉄ＡＴ度応力給電システムの安全な給電、柔軟な給電の需要を満足させる。当番者がいらない、見守り者がいらない要求を満たす。同時に土地資源、生産ルーム、給電線路への投資を節約できる。現場施工量を減少し、施工周期を短縮することができる。

実際のプロジェクトにおいて、動力給電の計算要求により、フィーダー中部の適切な場所に中間並列給電ユニット及び集積式ＡＴポストを設置することができる。フィーダー末端電圧の最適な場所に中セクション、末端並列給電ユニット及び集積式ＡＴポスト、区域を越える給電ユニットを設置することができる。並列給電ユニット、区域を越える給電ユニット、集積式ＡＴポストは既に標準化により設計し、製造されるので、プロジェクトの設計の時、並列給電ユニット、区域を越える給電ユニットを動力ネットワークにおける１つのスイッチ設備と見なし、集積式ＡＴポストを動力変電の１つのスイッチ設備と見なし、単独の設計を行わなく、それらの具体的な取付場所を確定すれば、設計作業量を減少し、設計周期を短縮し、プロジェクト進度を加速することができる。

既存の電鉄動力給電システムのＡＴ給電方式の敷地面積が大きく、投資コストが高く、保守が不便であるなどの欠陥を克服するために、本発明は、専用場所、入力出力ケーブル通路及び給電線、生産ルーム、輸送道路が要らない並列給電及び区域を越える給電に応用されるモジュール化電気装置、及びＡＴポストと動力変電所の敷地面積を減少し、投資コストを下げ、高信頼性、保守不要性を備えた２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置を搭載した電鉄動力給電システムの新型ＡＴ給電方式を開発した。

本発明が技術課題を解決するために採用する技術プログラムは次の通りである：
２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置を搭載した電鉄新型ＡＴ給電方式の動力給電システムで、次の構造を備えている：電鉄側に設置された動力変電所を含んでおり、前記動力変電所の出力側は上りライン／下りライン動力ネットワークとつながり、且つ、前記上りライン／下りライン動力ネットワークはそれぞれ接触掛設Ｔ線と電線Ｆ線を含んでおり、上りライン／下りライン動力ネットワークのフィーダーの中間及び末端には並列給電機能を備えた並列設備が設置されており、２つの隣接する動力変電所の上りライン／下りライン動力ネットワークのフィーダーの間の中セクションのところに区域を越えて給電する機能を備えた区域を越える設備が設置されており、前記並列設備はＡＴ設備とつながっている。前記並列設備は第１並列給電ユニット、第２並列給電ユニット、第３並列給電ユニット、及び、第４並列給電ユニットを含んでおり、前記区域を越える設備は第１区域を越える給電ユニット及び第２区域を越える給電ユニットを含んでおり、前記ＡＴ設備は第１集積式ＡＴポスト、第２集積式ＡＴポスト、第３集積式ＡＴポスト及び第４集積式ＡＴポストであり、前記第１並列給電ユニットは前記第１集積式ＡＴポストとつながっており、前記第２並列給電ユニットは前記第２集積式ＡＴポストとつながっており、前記第３並列給電ユニットは前記第３集積式ＡＴポストとつながっており、且つ、前記第４並列給電ユニットは前記第４集積式ＡＴポストとつながっている。

前記第１並列給電ユニット、第２並列給電ユニット、第３並列給電ユニット及び第４並列給電ユニットは並列給電用モジュール化電気装置であり、前記並列給電用モジュール化電気装置は上りライン第１入力端、上りライン第２入力端、下りライン第１入力端及び下りライン第２入力端を含んでおり、前記上りライン第１入力端と上りライン第２入力端はそれぞれ前記上りライン動力ネットワークのＴ線とＦ線とつながっており、前記下りライン第１入力端と下りライン第２入力端は前記下りライン動力ネットワークのＴ線及びＦ線とつながっている。

前記並列給電用モジュール化電気装置は支持手段（サポート）、支持手段に取り付けられた上りライン並列第１分岐回路、下りライン並列第１分岐回路、上りライン並列第２分岐回路、下りライン並列第２分岐回路、並列給電制御ボックス及び並列給電電源ボックスを含んでおり、前記上りライン並列第１分岐回路と下りライン並列第１分岐回路とは直列しており、前記上りライン並列第２分岐回路と下りライン並列第２分岐回路とは直列している。

前記上りライン並列第１分岐回路は並列給電上りライン第１隔離スイッチ、並列給電上りライン第１電流変流器、並列給電上りライン第１ブレーカ及び並列給電上りライン第１小型変圧器とヒューズを含んでおり、前記並列給電上りライン第１隔離スイッチ、並列給電上りライン第１電流変流器、並列給電上りライン第１ブレーカは直列しており、前記並列給電上りライン第１小型変圧器とヒューズとは直列しており、上りライン第１ヒューズの入力端は前記並列給電用モジュール化電気装置の上りライン第１入力端とつながっている。

前記下りライン並列第１分岐回路は並列給電下りライン第１隔離スイッチ、並列給電下りライン第１電流変流器、並列給電下りライン第１ブレーカ及び並列給電下りライン第１小型変圧器とヒューズを含んでおり、前記並列給電下りライン第１隔離スイッチ、並列給電下りライン第１電流変流器、並列給電下りライン第１ブレーカは直列しており、前記並列給電下りライン第１小型変圧器とヒューズとは直列しており、下りライン第１ヒューズの入力端は前記並列給電用モジュール化電気装置の下りライン第１入力端とつながっている。

前記上りライン並列第２分岐回路は並列給電上りライン第２隔離スイッチ、並列給電上りライン第２電流変流器、並列給電上りライン第２ブレーカ及び並列給電上りライン第２電圧変圧器とヒューズを含んでおり、前記並列給電上りライン第２隔離スイッチ、並列給電上りライン第２電流変流器、並列給電上りライン第２ブレーカは直列しており、前記並列給電上りライン第２電圧変圧器とヒューズとは直列しており、上りライン第２ヒューズの入力端は前記並列給電用モジュール化電気装置の上りライン第２入力端とつながっている。

前記下りライン並列第２分岐回路は並列給電下りライン第２隔離スイッチ、並列給電下りライン第２電流変流器、並列給電下りライン第２ブレーカ及び並列給電下りライン第２電圧変圧器とヒューズを含んでおり、前記並列給電下りライン第２隔離スイッチ、並列給電下りライン第２電流変流器、並列給電下りライン第２ブレーカは直列しており、前記並列給電下りライン第２電圧変圧器とヒューズとは直列しており、下りライン第２ヒューズの入力端は前記並列給電用モジュール化電気装置の下りライン第２入力端とつながっている。

前記並列給電上りライン第１電流変流器、並列給電下りライン第１電流変流器、並列給電上りライン第２電流変流器と並列給電上りライン第２電圧変圧器、並列給電下りライン第２電流変流器と並列給電下りライン第２電圧変圧器の二次出力端はいずれも並列給電制御ボックスとつながっており、前記並列給電上りライン第１小型変圧器、並列給電下りライン第１小型変圧器の二次出力端は前記並列給電電源ボックスとつながっている。並列給電制御ボックスの上りライン並列第１分岐回路と下りライン並列第１分岐回路の有圧測定信号は並列給電電源ボックスから受信する。

前記上りライン並列第１分岐回路と下りライン並列第１分岐回路の接続ノードは同並列給電ユニットと対応する集積式ＡＴポストのＴ入力端とつながっており、前記上りライン並列第２分岐回路と下りライン並列第２分岐回路の接続ノードは同並列給電ユニットと対応する集積式ＡＴポストのＦ入力端とつながっている。

前記集積式ＡＴポストは第１ＡＴ変圧器、第２ＡＴ変圧器及びＡＴポスト用モジュール化電気装置を含んでおり、前記ＡＴポスト用モジュール化電気装置第１入力端Ｔと第２入力端Ｆは並列給電用モジュール化電気装置の出力端Ｔ線及びＦ線とつながっており、前記ＡＴポスト用モジュール化電気装置は前記第１ＡＴ変圧器及び第２ＡＴ変圧器とつながっており、前記第１ＡＴ変圧器及び第２ＡＴ変圧器のアース端子は帰線及び接地網とつながっており、前記第１ＡＴ変圧器と第２ＡＴ変圧器の間にはファイアウォールが設置されている。

前記ＡＴポスト用モジュール化電気装置は支持手段、支持手段に取り付けられたＴ線第１分岐回路、Ｆ線第１分岐回路、Ｔ線第２分岐回路及びＦ線第２分岐回路を含んでいる。

前記Ｔ線第１分岐回路はＴ線第１ブレーカ、Ｔ線第１電流変流器、Ｔ線第１隔離スイッチ及びＴ線第１小型変圧器とヒューズを含んでおり、前記Ｔ線第１ブレーカ、Ｔ線第１電流変流器、Ｔ線第１隔離スイッチは直列しており、前記Ｔ線第１小型変圧器とヒューズとは直列しており、Ｔ線第１ヒューズの入力端は前記Ｔ線入力端とつながっており、前記Ｔ線第１隔離スイッチの出力端は前記第１ＡＴ変圧器Ｔ線入力端とつながっている。

前記Ｆ線第１分岐回路はＦ線第１ブレーカ、Ｆ線第１電流変流器、Ｆ線第１隔離スイッチ及びＦ線第１小型変圧器とヒューズを含んでおり、前記Ｆ線第１ブレーカ、Ｆ線第１電流変流器、Ｆ線第１隔離スイッチは直列しており、前記Ｆ線第１小型変圧器とヒューズとは直列しており、Ｆ線第１ヒューズの入力端は前記Ｆ線入力端とつながっており、前記Ｆ線第１隔離スイッチの出力端は前記第１ＡＴ変圧器Ｆ線入力端とつながっている。

前記Ｔ線第２分岐回路はＴ線第２ブレーカ、Ｔ線第２電流変流器及びＴ線第２隔離スイッチを含んでおり、前記Ｔ線第２ブレーカ、Ｔ線第２電流変流器、Ｔ線第２隔離スイッチは直列しており、前記Ｔ線第２ブレーカの入力端は前記Ｔ線入力端とつながっており、前記Ｔ線第２隔離スイッチの出力端は前記第２ＡＴ変圧器Ｔ線入力端力端とつながっている。

前記Ｆ線第２分岐回路はＦ線第２ブレーカ、Ｆ線第２電流変流器及びＦ線第２隔離スイッチを含んでおり、前記Ｆ線第２ブレーカ、Ｆ線第２電流変流器、Ｆ線第２隔離スイッチは直列しており、前記Ｆ線第２ブレーカの入力端は前記Ｆ線入力端とつながっており、前記Ｆ線第２隔離スイッチの出力端は前記第２ＡＴ変圧器Ｆ線入力端とつながっている。

前記Ｔ線第１電流変流器、Ｔ線第１小型変圧器、Ｆ線第１電流変流器、Ｆ線第１小型変圧器、Ｔ線第２電流変流器及びＦ線第２電流変流器の二次出力端はいずれも集積式ＡＴポスト屋外プレハブ式保護計量制御ボックスとつながっている。

好ましくは、前記第１区域を越える給電ユニットと第２区域を越える給電ユニットはいずれも区域を越える給電用モジュール化電気装置であり、前記区域を越える給電用モジュール化電気装置は区域を越える第１入力端、区域を越える第２入力端、区域を越える第１出力端及び区域を越える第２出力端を含んでおり、前記区域を越える給電モジュール化電気装置は支持手段、支持手段に取り付けられた区域を越える第１分岐回路、区域を越える第２分岐回路、区域を越える制御ボックス及び区域を越える電源ボックスを含んでいる。

前記区域を越える第１分岐回路は区域を越える第１左側隔離スイッチ、区域を越える第１ブレーカ、区域を越える第１電流変流器、区域を越える第１右側隔離スイッチ、区域を越える第１左側小型変圧器とヒューズ、区域を越える第１右側小型変圧器とヒューズを含んでおり、前記区域を越える第１左側隔離スイッチ、区域を越える第１ブレーカ、区域を越える第１電流変流器及び区域を越える第１右側隔離スイッチは直列しており、前記区域を越える第１左側小型変圧器とヒューズとは直列しており、区域を越える第１左側ヒューズの入力端は前記区域を越える第１入力端とつながっており、前記区域を越える第１右側小型変圧器とヒューズとは直列しており、区域を越える第１右側ヒューズの入力端は前記区域を越える第１出力端とつながっている。

前記区域を越える第２分岐回路は区域を越える第２左側隔離スイッチ、区域を越える第２ブレーカ、区域を越える第２電流変流器、区域を越える第２右側隔離スイッチ、区域を越える第２左側電圧変圧器とヒューズ、区域を越える第２右側電圧変圧器とヒューズを含んでおり、前記区域を越える第２左側隔離スイッチ、区域を越える第２ブレーカ、区域を越える第２電流変流器及び区域を越える第２右側隔離スイッチは直列しており、前記区域を越える第２左側電圧変圧器とヒューズとは直列しており、区域を越える第２左側ヒューズの入力端は前記区域を越える第２入力端とつながっており、前記区域を越える第２右側電圧変圧器とヒューズとは直列しており、区域を越える第２右側ヒューズの入力端は前記区域を越える第２出力端とつながっている。

前記区域を越える第１電流変流器、区域を越える第２電流変流器、区域を越える第２左側電圧変圧器及び区域を越える第２右側電圧変圧器の二次出力端は前記区域を越える制御ボックスとつながっており、前記区域を越える第１左側小型変圧器及び区域を越える第１右側小型変圧器の二次出力端は前記区域を越える電源ボックスとつながっている。区域を越える制御ボックスの区域を越える第１分岐回路左側及び右側の電圧測定信号は区域を越える電源ボックスから受信する。

前記動力変電所動力変圧器２×２７．５ｋＶ側及び上りライン／下りライン電線出力側はいずれも出力用モジュール化電気装置であり、前記出力用モジュール化電気装置は支持手段、支持手段に取り付けられた出力ブレーカ、出力電流変流器、出力隔離スイッチを含んでいる。前記出力用モジュール化電気装置はＴ線とＦ線など２つの入力端、Ｔ線とＦ線など２つの出力端を含んでおり、前記出力用モジュール化電気装置は２つの出力分岐回路を含んでおり、各出力分岐回路は直列した出力ブレーカ、出力電流変流器及び出力隔離スイッチである。動力変圧器２×２７．５ｋＶ側出力用モジュール化電気装置の２つの入力端はそれぞれ動力変圧器のＴ線出力端及びＦ線出力端とつながっており、動力変圧器２×２７．５ｋＶ側出力用モジュール化電気装置の２つの出力端はそれぞれ動力変電所屋外Ｔ母線及びＦ母線とつながっており、上りライン／下りライン電線出力用モジュール化電気装置の２つの入力端はそれぞれ動力変電所屋外Ｔ母線及びＦ母線とつながっており、上りライン／下りライン電線出力用モジュール化電気装置の２つの出力端はそれぞれ上りライン／下りライン電線避雷リングのＴ線入力端及びＦ線入力端とつながっており、上りライン／下りライン電線出力用２つのモジュール化電気装置の間に予備コネクション隔離スイッチが設置されている。

前記出力電流変流器の二次出力端は前記動力変電所屋外プレハブ式保護計量制御ボックスとつながっている。

更に前記並列給電用モジュール化電気装置、ＡＴポスト用モジュール化電気装置、区域を越える用モジュール化電気装置、動力変電所用モジュール化電気装置において、エポキシ樹脂で各回路部品を一緒に封止し組み合わせている。

前記並列給電用モジュール化電気装置、区域を越える用モジュール化電気装置制御ボックスにおいて、制御、保護、遠隔及び通信等二次設備を一緒に集積している。前記並列給電用モジュール化電気装置、区域を越える用モジュール化電気装置電源ボックスにおいて、交流、直流自己用電等二次設備を一緒に集積している。

集積式ＡＴポスト総合自動化システム、交流直流自己用電システム、遠隔及び通信等二次設備を一緒に集積している。

動力変電所総合自動化システム、交流直流自己用電システム、遠隔及び通信等二次設備を一緒に集積している。

本発明の技術構想としては、動力変電所、並列給電ユニット、集積式ＡＴポスト、区域を越える給電ユニット、動力ネットワークからなる、電鉄動力給電システムの新型ＡＴ給電方式を開発して、動力変電所、区間ポスト、ＡＴポスト、動力ネットワークからなる、上りライン／下りライン動力ネットワークのフィーダーの中間においてＡＴポスト、末端において区間ポストを通じて並列給電を実現する既存の電鉄動力給電システムのＡＴ給電方式を代替する。

既存のＡＴポスト、区間ポストを代替し、電鉄ＡＴ給電方式の動力給電システムＡＴポスト、区間ポストの並列給電機能を備えた、専用場所が不要で、鉄道線の側に場所を自由に選択して取り付けることができる、接触ネットワーク支柱と同じ縦軸線に位置する、かつ側面限界要求をかなった、高信頼性、保守不要性を持つ、小型化の特徴を持つ、同時に土地資源、生産ルーム、給電線路への投資を節約できる２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置を開発する。

従来のＡＴポスト、区間ポストを代替し、かつ既存のＡＴポスト機能を備えた、土地占用面積が小さく、工場化製造レベル高く、生産ルームが不要で、当番者と見守り者がいらなく、現場施工量を減少し、施工周期を短縮した、２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置とオートトランス、屋外プレハブ式保護計量制御ボックスからなる新型メインコネクタ構造型式の、全屋外配置の、汎用性を備えた集積式ＡＴポストを開発する。

２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置は動力変電所に使用すると、動力変電所全屋外配置方式の需要を満足でき、動力変電所の敷地面積を減少し、生産ルームを省略し、入力出力ケーブルへの投資を減少するうえ、安全給電の需要を満足でき、現場施工量を減少し、施工周期を短縮することができる。

２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置は区域を越える給電に使用する時、中セクション付近の鉄道線の側に設置して、区域を越える給電隔離スイッチを代替し、区域を越える給電機能を実現することができる。専用な場所がいらなく、土地資源を節約できるうえ、モジュール化電気装置のショート電流切断の能力を生かして、区域を越える給電信頼性を向上することができる。

制御、保護、交流直流自己用電、通信、遠隔を一体にした、２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置にマッチングした二次設備である屋外電源ボックス及び制御ボックスを開発して並列給電ユニット、区域を越える給電ユニットに応用して、２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置の応用需要を満足させる。

ＡＴポスト総合自動化システム、交流直流自己用電システム、遠隔及び通信を一体にした、２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置にマッチングした二次設備であるＡＴポスト屋外プレハブ式保護計量制御ボックスを開発し集積式ＡＴポストを応用して、ＡＴポストの２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置を応用するときの全屋外配置の需要を満足させる。

動力変電所総合自動化システム、交流直流自己用電システム、遠隔及び通信を一体にした、動力変電所１１０ｋＶ（または２２０ｋＶ）設備、及び、２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置にマッチングした二次設備である動力変電所屋外プレハブ式保護計量制御ボックスを開発し、動力変電所に応用して、動力変電所が２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置を応用する時の全屋外配置の需要を満足させる。

２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置は、２×２７．５ｋＶ屋外ブレーカ、電流変流器、隔離スイッチ、小型変圧器（または電圧変圧器）及び相応の構造物、操作機構を含めるうえ、屋外の電気的に安全な距離の要求を満たしている。

集積式ＡＴポストは２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置、オートトランス、屋外プレハブ式保護計量制御ボックス、及び相応の構造物、ファイアウォール機能を備えたオープン可能な鋼構造ウォールを含めるうえ、屋外の電気的に安全な距離の要求、遠隔と総合自動化の要求を満たしている。

本発明の有益な効果は主に次の通りである：本発明は既存の区間ポスト、ＡＴポストを代替し、かつ並列給電用モジュール化電気装置及び区域を越える給電用モジュール化電気装置は専用場所、入力出力ケーブル通路と給電ケーブル、生産ルーム、輸送道路が要らない。集積式ＡＴポスト、動力変電所は敷地面積を減少し、生産ルームが要らないので、投資コストを低減でき、高信頼性と保守不要性を備え、工場の製造レベルが高く、施工周期が短いなどの特徴を持っている。

既存の電鉄ＡＴ給電方式の動力給電システム上りライン／下りライン動力ネットワークフィーダー中間がＡＴポストを通じて、末端が区間ポストを通じて並列給電する見取り図。既存の電鉄ＡＴ給電方式の動力給電システムＡＴポストメインコネクタ。既存の電鉄ＡＴ給電方式の動力給電システムＡＴポストの全体平面配置図で、サイズはｍｍ。既存の電鉄ＡＴ給電方式の動力給電システム区間ポストメインコネクタ。既存の電鉄ＡＴ給電方式の動力給電システム区間ポストの全体平面配置図で、サイズはｍｍ。既存の電鉄ＡＴ給電方式の動力給電システム動力変電所メインコネクタ。２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置を採用した新型ＡＴ給電方式電気原理図。２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置を採用した並列給電ユニット電気原理図。２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置を採用した区域を越える給電ユニット電気原理図。２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置を採用した集積式ＡＴポストメインコネクタ。２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置を採用した集積式ＡＴポスト全体平面配置図で、うちサイズはｍｍ。２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置を採用した動力変電所メインコネクタ。並列給電ユニットの屋外モジュール化電気装置に適用する構造見取り図。集積式ＡＴポストの屋外モジュール化電気装置に適用する構造見取り図。区域を越える給電ユニットの屋外モジュール化電気装置に適用する構造見取り図。動力変電所の屋外モジュール化電気装置に適用する構造見取り図。

以下、添付した図に合わせて本発明を更に説明する。

図７〜図１６によるものは、２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置を搭載した電鉄新型ＡＴ給電方式の動力給電システムで、次の構造を備えている：電鉄側に設置された動力変電所（送電所）を含んでおり、前記動力変電所の出力側は上りライン／下りライン動力ネットワークとつながり、及び前記上りライン／下りライン動力ネットワークはそれぞれ接触掛設Ｔ線と電線Ｆ線を含んでおり、上りライン／下りライン動力ネットワークのフィーダーの中間及び末端には並列給電機能を備えた並列設備が設置されており、２つの隣接する動力変電所の上りライン／下りライン動力ネットワークのフィーダーの間の中セクションのところに区域を越えて給電する機能を備えた区域を越える設備が設置されており、前記並列設備はＡＴ設備とつながっている。前記並列設備は第１並列給電ユニット、第２並列給電ユニット、第３並列給電ユニット、第４並列給電ユニットを含んでおり、前記区域を越える設備は第１区域を越える給電ユニット及び第２区域を越える給電ユニットを含んでおり、前記ＡＴ設備は第１集積式ＡＴポスト、第２集積式ＡＴポスト、第３集積式ＡＴポスト、第４集積式ＡＴポストであり、前記第１並列給電ユニットは前記第１集積式ＡＴポストとつながっており、前記第２並列給電ユニットは前記第２集積式ＡＴポストとつながっており、前記第３並列給電ユニットは前記第３集積式ＡＴポストとつながっており、前記第４並列給電ユニットは前記第４集積式ＡＴポストとつながっている。

前記並列給電用モジュール化電気装置は支持手段、支持手段に取り付けられた上りライン並列第１分岐回路、下りライン並列第１分岐回路、上りライン並列第２分岐回路、下りライン並列第２分岐回路、並列給電制御ボックス及び並列給電電源ボックスを含んでおり、前記上りライン並列第１分岐回路と下りライン並列第１分岐回路とは直列しており、前記上りライン並列第２分岐回路と下りライン並列第２分岐回路とは直列している。

前記ＡＴポスト用モジュール化電気装置は支持手段、支持手段に取り付けられたＴ線第１分岐回路とＦ線第１分岐回路、Ｔ線第２分岐回路とＦ線第２分岐回路を含んでいる。

前記第１区域を越える給電ユニットと第２区域を越える給電ユニットはいずれも区域を越える給電用モジュール化電気装置であり、前記区域を越える給電用モジュール化電気装置は区域を越える第１入力端と区域を越える第２入力端、区域を越える第１出力端と区域を越える第２出力端を含んでおり、前記区域を越える給電モジュール化電気装置は支持手段、支持手段に取り付けられた区域を越える第１分岐回路、区域を越える第２分岐回路、区域を越える制御ボックス及び区域を越える電源ボックスを含んでいる。

前記動力変電所動力変圧器２×２７．５ｋＶ側及び上りライン／下りライン電線出力側はいずれも出力用モジュール化電気装置であり、前記出力用モジュール化電気装置は支持手段、支持手段に取り付けられた出力ブレーカ、出力電流変流器、出力隔離スイッチを含んでおり、前記出力用モジュール化電気装置はＴ線とＦ線など２つの入力端、Ｔ線とＦ線など２つの出力端を含んでおり、前記出力用モジュール化電気装置は２つの出力分岐回路を含んでおり、各出力分岐回路は直列した出力ブレーカ、出力電流変流器及び出力隔離スイッチである。動力変圧器２×２７．５ｋＶ側出力用モジュール化電気装置の２つの入力端はそれぞれ動力変圧器のＴ線出力端及びＦ線出力端とつながっており、動力変圧器２×２７．５ｋＶ側出力用モジュール化電気装置の２つの出力端はそれぞれ動力変電所屋外Ｔ母線及びＦ母線とつながっており、上りライン／下りライン電線出力用モジュール化電気装置の２つの入力端はそれぞれ動力変電所屋外Ｔ母線及びＦ母線とつながっており、上りライン／下りライン電線出力用モジュール化電気装置の２つの出力端はそれぞれ上りライン／下りライン電線避雷リングのＴ線入力端及びＦ線入力端とつながっており、上りライン／下りライン電線出力用２つのモジュール化電気装置の間に予備コネクション隔離スイッチが設置されている。

前記並列給電用モジュール化電気装置、ＡＴポスト用モジュール化電気装置、区域を越える用モジュール化電気装置、動力変電所用モジュール化電気装置において、エポキシ樹脂で各回路部品を一緒に封止し組み合わせている。

図１０では、集積式ＡＴポストはＡＴ変圧器に給電するブレーカ及び隔離スイッチのみを備えて、並列給電するブレーカ及び隔離スイッチをＡＴポスト内に設置しないことを実現している。１ＢＴ、１ＢＦで従来採用される電圧変圧器を代替して、それぞれ上りライン／下りライン動力ネットワークのＴ線とＦ線とから電力を受ければ、必要な電圧量の要求を満たす上、ブレーカと隔離スイッチの操作機構に必要な電力要求を満たす。

集積式ＡＴは２サイクルの２７．５ｋＶケーブル入力出力ワイヤしかなく、改進前のＡＴポストより２サイクルの２７．５ｋＶケーブル入力出力ワイヤを減少した。

図１１によると、ブレーカ及び隔離スイッチはＡＴ変圧器とコンパクト方式で配置されており、２台のＡＴ変圧器の間にファイアウォールが設置されている。ＡＴ変圧器に近いウォールはファイアウォール型式を採用しており、同ファイアウォールはゲートを有するように構築され、設備輸送の需要を満足させている。総合自動化システム、ビデオモニタリングシステム、遠隔及び通信システム等二次制御と保護設備、１０／０．４ｋＶ変圧器及び交流直流補助電源システムはいずれも屋外プレハブ式保護計量制御ボックスに配置されている。同プレハブ式保護計量制御ボックスは、工場で製造されルと共に二次試験で完成される。ファイアウォールも工場で製造を完成され、工場化製造を主としており、現場では、インフラと連合テストだけは行われているので、現場施工量は減少し、施工周期は短縮され、工事投資は節約された。

図７、８、９の点線枠では、電鉄における動力給電システムの新型ＡＴ給電方式上りライン／下りラインの動力ネットワークフィーダーの中間、末端の並列給電及び集積式ＡＴポスト、区域を越える給電実施プログラムが提供される。

国内の複線鉄道の中、北京に向かう列車は上りラインで、北京を離れる列車は下りラインである。同様、動力ネットワークも上りラインと下りラインに分けられる。動力給電システムは動力変電所におけるブレーカを通じて上りライン／下りライン動力ネットワークに給電する。図７によると、第１動力変電所が給電する上りライン／下りライン動力ネットワークは並列給電ユニット２における隔離スイッチ及びブレーカを通じてフィーダーの末端並列給電を実現して、動力ネットワーク電圧損失を減少し、給電品質を改善している。上りライン（または）下りライン動力ネットに故障が生じた場合には、並列給電ユニット２の２台のブレーカに遅延開放がなく、動力変電所ブレーカは開放して、故障を解消する。故障の解消後、動力変電所ブレーカは自動的に閉合し、動力ネットワークに再度給電する。故障が非永久故障の場合、並列給電ユニット２の２台のブレーカはそれぞれ有圧閉合し、並列給電を回復する。同様、第１動力変電所が給電する上りライン／下りライン動力ネットワークは並列給電ユニット１における隔離スイッチ及びブレーカを通じてフィーダー中間並列給電を実現する。

第２動力変電所が給電する上りライン／下りライン動力ネットワークも並列給電ユニット３（または４）における隔離スイッチ及びブレーカを通じてフィーダー末端（または中間）の並列給電を実現している。

図７によると、新たなＡＴ給電方式は、並列給電ユニット、集積式ＡＴポスト、及び、区域を越える給電ユニットからなる。並列給電ユニット１、並列給電ユニット２、並列給電ユニット３、並列給電ユニット４はそれぞれ４つの独立ユニットであり、それらの間にいかなる電気上の連携がなく、それぞれフィーダーの中間または末端の鉄道線の側に設置されて、接触ネットワーク支柱と同じ縦軸線に位置し、側方のクリアランスの要求を満たすことができる。

区域を越える給電を考慮した場合には、図７の要求により、中セクションに隔離（または負荷）スイッチを設置してよく、図１５に示された１台ブレーカソリューションの「２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置」で隔離（または負荷）スイッチを代替して、隣接する動力変電所が非稼働となった時、区域を越える給電の機能を実現させてもよい。モジュール化電気装置で隔離（または負荷）スイッチを代替して、ブレーカを通じて区域を越える給電動力ネットワークへの保護を実現し、区域を越える給電の時の区域を越えるフィーダーの突発故障による停電範囲を縮小することができる。

図７、８、１０の方式で並列給電ユニットと集積式ＡＴポストを設置すれば、２つのＡＴポストは合わせて４サイクルの２７．５ｋＶケーブル入力出力ワイヤを設置するが、既存のＡＴポストと区間ポストより４サイクルの２７．５ｋＶのケーブル入力出力ワイヤを減少させた。同時に高圧スイッチとオートトランスとの間の８サイクルの２７．５ｋＶケーブル入力出力ワイヤを省略した。

図８、１３によると、並列給電用モジュール化電気装置は支持手段、支持手段に取り付けられた隔離スイッチ、ブレーカ、小型変圧器とヒューズ、電圧変圧器とヒューズ、電流変流器、避雷器、制御ボックス及び電源ボックスを含んでおり、前記２台の隔離スイッチ、２台のブレーカ及び２台の電流変流器は直列している。２台の小型変圧器とヒューズとは直列しており、ヒューズの入力端はそれぞれモジュール化電気装置２端の動力ネットワークのＴ線入力端とつながっており、小型変圧器で電圧変圧器を代替すれば、モジュール化電気装置の電気的要求を満たすだけでなく、保護電圧量の要求をも満たすこともできる。２台の電圧変圧器とヒューズとは直列しており、ヒューズの入力端はそれぞれモジュール化電気装置２端の動力ネットワークのＦ線入力端とつながって、保護電圧量の要求をかなっている。

図９、１５によると、区域を越える給電用モジュール化電気装置は支持手段、支持手段に取り付けられた隔離スイッチ、ブレーカ、小型変圧器とヒューズ、電圧変圧器とヒューズ、電流変流器、避雷器、制御ボックス及び電源ボックスを含んでおり、前記２台の隔離スイッチ、１台のブレーカ及び１台の電流変流器は直列している。２台の小型変圧器とヒューズとは直列しており、ヒューズの入力端はそれぞれモジュール化電気装置２端の動力ネットワークのＴ線入力端とつながっており、小型変圧器で電圧変圧器を代替すれば、モジュール化電気装置の用電要求を満たす上、保護電圧量の要求を満たすこともできる。２台の電圧変圧器とヒューズとは直列しており、ヒューズの入力端はそれぞれモジュール化電気装置２端の動力ネットワークのＦ線入力端とつながって、保護電圧量の要求を満たしている。

図１０、１４によると、集積式ＡＴポスト用モジュール化電気装置は支持手段、支持手段に取り付けられた隔離スイッチ、ブレーカ、小型変圧器とヒューズ、電流変流器、避雷器を含んでおり、前記２台の隔離スイッチ、２台のブレーカ及び２台の電流変流器は直列している。２台の小型変圧器とヒューズとは直列しており、ヒューズの入力端はそれぞれモジュール化電気装置中間のＴ線とＦ線入力端とつながっており、小型変圧器で電圧変圧器を代替すれば、モジュール化電気装置の電気的要求を満たすだけでなく、保護電圧量の要求を満たすこともできる。

図７、８、１０によると、並列給電ユニットと対応する集積式ＡＴポストとは、近く配置された場合、並列給電用モジュール化電気装置の小型変圧器とヒューズ、制御ボックスと電源ボックスを省略して、電圧変圧器で依然として保護電圧量の要求を満たすことができる。集積式ＡＴポスト屋外プレハブ式（既製）保護計量制御ボックスから並列給電用モジュール化電気装置の隔離スイッチ、ブレーカに操作電源を提供する。並列給電用モジュール化電気装置の制御、保護、交流直流自己用電、通信、遠隔等を集積式ＡＴポスト屋外プレハブ式保護計量制御ボックスに集積して、交流直流自己用電と通信設備を共用でき、投資を減少できる。

図１２の点線枠は電鉄新型ＡＴ給電方式の動力給電システムにおける動力変電所実施プログラムを提供した。

図１２によると、既存の動力変電所の屋内に配置されるスイッチボックス方式で取り付けられる動力変圧器２×２７．５ｋＶ側のブレーカ、電圧変圧器、電流変流器、隔離スイッチ等主要設備を屋外に配置し、点線枠によりそれぞれ独立のモジュール化電気装置を組み合わせて、動力ネットワークに給電すれば、給電需要を満足させるうえ、土地、生産ルームへの投資を節約することができる。

図１６によると、動力変電所用モジュール化電気装置は支持手段、支持手段に取り付けられた隔離スイッチ、ブレーカ、電流変流器を含んでおり、前記１台の隔離スイッチ、１台のブレーカ及び１一台の電流変流器は直列している。

Claims

電鉄において、２×２７．５ｋＶ屋外モジュール化電気装置を搭載した新型のオートトランス方式の動力給電システムであって、
電鉄側に設置された動力変電所を含んでおり、前記動力変電所の出力側は上りライン／下りライン動力ネットワークとつながり、前記上りライン／下りライン動力ネットワークはそれぞれ接触掛設Ｔ線と給電ラインＦ線を含んでおり、前記上りライン／下りライン動力ネットワークのフィーダーの中間及び末端には並列式に給電する機能を備えた並列設備が設置されており、２つの隣接する前記動力変電所の前記上りライン／下りライン動力ネットワークの前記フィーダー間の中セクションのところに区域を越えて給電する機能を備えた区域を越える設備が設置されており、前記並列設備はオートトランス（ＡＴ）設備とつながっている動力給電システムにおいて、
前記並列設備は第１並列給電ユニット、第２並列給電ユニット、第３並列給電ユニット、及び、第４並列給電ユニットを含んでおり、前記区域を越える設備は第１区域を越える給電ユニット及び第２区域を越える給電ユニットを含んでおり、前記ＡＴ設備は第１集積式ＡＴポスト、第２集積式ＡＴポスト、第３集積式ＡＴポスト、及び、第４集積式ＡＴポストであり、前記第１並列給電ユニットが前記第１集積式ＡＴポストとつながり、前記第２並列給電ユニットが前記第２集積式ＡＴポストとつながり、前記第３並列給電ユニットが前記第３集積式ＡＴポストとつながり、前記第４並列給電ユニットが前記第４集積式ＡＴポストとつながっており、
前記第１並列給電ユニット、第２並列給電ユニット、第３並列給電ユニット及び第４並列給電ユニットは並列給電用モジュール化電気装置であり、前記並列給電用モジュール化電気装置は上りライン第１入力端、上りライン第２入力端、下りライン第１入力端及び下りライン第２入力端を含んでおり、前記上りライン第１入力端と前記上りライン第２入力端はそれぞれ前記上りライン動力ネットワークのＴ線とＦ線とつながっており、前記下りライン第１入力端と前記下りライン第２入力端は前記下りライン動力ネットワークのＴ線及びＦ線とつながっており、
前記並列給電用モジュール化電気装置は支持手段、前記支持手段に取り付けられた上りライン並列第１分岐回路、下りライン並列第１分岐回路、上りライン並列第２分岐回路、下りライン並列第２分岐回路、並列給電制御ボックス及び並列給電電源ボックスを含んでおり、前記上りライン並列第１分岐回路と前記下りライン並列第１分岐回路とは直列しており、前記上りライン並列第２分岐回路と前記下りライン並列第２分岐回路とは直列しており、
前記上りライン並列第１分岐回路は並列給電上りライン第１隔離スイッチ、並列給電上りライン第１電流変流器、並列給電上りライン第１ブレーカ及び並列給電上りライン第１小型変圧器と上りライン第１ヒューズを含んでおり、前記並列給電上りライン第１隔離スイッチ、前記並列給電上りライン第１電流変流器、及び、前記並列給電上りライン第１ブレーカは直列しており、前記並列給電上りライン第１小型変圧器と前記上りライン第１ヒューズとは直列しており、前記上りライン第１ヒューズの入力端は前記並列給電用モジュール化電気装置の前記上りライン第１入力端とつながっており、
前記下りライン並列第１分岐回路は、並列給電下りライン第１隔離スイッチ、並列給電下りライン第１電流変流器、並列給電下りライン第１ブレーカ及び並列給電下りライン第１小型変圧器と下りライン第１ヒューズを含んでおり、前記並列給電下りライン第１隔離スイッチ、前記並列給電下りライン第１電流変流器、及び、前記並列給電下りライン第１ブレーカは直列しており、前記並列給電下りライン第１小型変圧器と前記下りライン第１ヒューズとは直列しており、前記下りライン第１ヒューズの入力端は前記並列給電用モジュール化電気装置の前記下りライン第１入力端とつながっており、
前記上りライン並列第２分岐回路は、並列給電上りライン第２隔離スイッチ、並列給電上りライン第２電流変流器、並列給電上りライン第２ブレーカ及び並列給電上りライン第２電圧変圧器と上りライン第２ヒューズを含んでおり、前記並列給電上りライン第２隔離スイッチ、前記並列給電上りライン第２電流変流器、及び、前記並列給電上りライン第２ブレーカは直列しており、前記並列給電上りライン第２電圧変圧器と前記上りライン第２ヒューズとは直列しており、前記上りライン第２ヒューズの入力端は前記並列給電用モジュール化電気装置の前記上りライン第２入力端とつながっており、
前記下りライン並列第２分岐回路は、並列給電下りライン第２隔離スイッチ、並列給電下りライン第２電流変流器、並列給電下りライン第２ブレーカ及び並列給電下りライン第２電圧変圧器と下りライン第２ヒューズを含んでおり、前記並列給電下りライン第２隔離スイッチ、前記並列給電下りライン第２電流変流器、及び、前記並列給電下りライン第２ブレーカは直列しており、前記並列給電下りライン第２電圧変圧器と前記下りライン第２ヒューズとは直列しており、前記下りライン第２ヒューズの入力端は前記並列給電用モジュール化電気装置の前記下りライン第２入力端とつながっており、
前記並列給電上りライン第１電流変流器、前記並列給電下りライン第１電流変流器、前記並列給電上りライン第２電流変流器と前記並列給電上りライン第２電圧変圧器、前記並列給電下りライン第２電流変流器と前記並列給電下りライン第２電圧変圧器の二次出力端はいずれも前記並列給電制御ボックスとつながっており、前記並列給電上りライン第１小型変圧器、並列給電下りライン第１小型変圧器の二次出力端は前記並列給電電源ボックスとつながっており、前記並列給電制御ボックスの上りライン並列第１分岐回路と下りライン並列第１分岐回路の電圧検知信号を前記並列給電電源ボックスから受信し、
前記上りライン並列第１分岐回路と前記下りライン並列第１分岐回路との接続ノードは、並列給電ユニットと対応する集積式ＡＴポストのＴ入力端とつながっており、前記上りライン並列第２分岐回路と前記下りライン並列第２分岐回路の接続ノードは前記並列給電ユニットと対応する集積式ＡＴポストのＦ入力端とつながっている、ことを特徴とする動力給電システム。
前記集積式ＡＴポストは第１ＡＴ変圧器、第２ＡＴ変圧器及びＡＴポスト用モジュール化電気装置を含んでおり、前記ＡＴポスト用モジュール化電気装置第１入力端Ｔと第２入力端Ｆは並列給電用モジュール化電気装置の出力端Ｔ線及びＦ線とつながっており、前記ＡＴポスト用モジュール化電気装置は前記第１ＡＴ変圧器及び前記第２ＡＴ変圧器とつながっており、前記第１ＡＴ変圧器及び前記第２ＡＴ変圧器のアース端子は帰線及び接地網とつながっており、前記第１ＡＴ変圧器と第前記２ＡＴ変圧器の間にはファイアウォールが設置されており、
前記ＡＴポスト用モジュール化電気装置は支持手段、該支持手段に取り付けられたＴ線第１分岐回路、Ｆ線第１分岐回路、Ｔ線第２分岐回路及びＦ線第２分岐回路を含んでおり、
前記Ｔ線第１分岐回路はＴ線第１ブレーカ、Ｔ線第１電流変流器、Ｔ線第１隔離スイッチ及びＴ線第１小型変圧器とＴ線第１ヒューズを含んでおり、前記Ｔ線第１ブレーカ、前記Ｔ線第１電流変流器、前記Ｔ線第１隔離スイッチは直列しており、前記Ｔ線第１小型変圧器と前記Ｔ線第１ヒューズとは直列しており、前記Ｔ線第１ヒューズの入力端は前記Ｔ線入力端とつながっており、前記Ｔ線第１隔離スイッチの出力端は前記第１ＡＴ変圧器Ｔ線入力端とつながっており、
前記Ｆ線第１分岐回路はＦ線第１ブレーカ、Ｆ線第１電流変流器、Ｆ線第１隔離スイッチ及びＦ線第１小型変圧器とＦ線第１ヒューズを含んでおり、前記Ｆ線第１ブレーカ、前記Ｆ線第１電流変流器、前記Ｆ線第１隔離スイッチは直列しており、前記Ｆ線第１小型変圧器と前記Ｆ線第１ヒューズとは直列しており、前記Ｆ線第１ヒューズの入力端は前記Ｆ線入力端とつながっており、前記Ｆ線第１隔離スイッチの出力端は前記第１ＡＴ変圧器Ｆ線入力端とつながっており、
前記Ｔ線第２分岐回路はＴ線第２ブレーカ、Ｔ線第２電流変流器及びＴ線第２隔離スイッチを含んでおり、前記Ｔ線第２ブレーカ、前記Ｔ線第２電流変流器、前記Ｔ線第２隔離スイッチは直列しており、前記Ｔ線第２ブレーカの入力端は前記Ｔ線入力端とつながっており、前記Ｔ線第２隔離スイッチの出力端は前記第２ＡＴ変圧器Ｔ線入力端力端とつながっており、
前記Ｆ線第２分岐回路はＦ線第２ブレーカ、Ｆ線第２電流変流器及びＦ線第２隔離スイッチを含んでおり、前記Ｆ線第２ブレーカ、前記Ｆ線第２電流変流器、前記Ｆ線第２隔離スイッチは直列しており、前記Ｆ線第２ブレーカの入力端は前記Ｆ線入力端とつながっており、前記Ｆ線第２隔離スイッチの出力端は前記第２ＡＴ変圧器Ｆ線入力端とつながっており、
前記Ｔ線第１電流変流器、前記Ｔ線第１小型変圧器、前記Ｆ線第１電流変流器、前記Ｆ線第１小型変圧器、前記Ｔ線第２電流変流器及び前記Ｆ線第２電流変流器の二次出力端はいずれも集積式ＡＴポスト屋外プレハブ式保護計量制御ボックスとつながっている、ことを特徴とする請求項１記載の動力給電システム。
前記第１区域を越える給電ユニットと第２区域を越える給電ユニットはいずれも区域を越える給電用モジュール化電気装置であり、前記区域を越える給電用モジュール化電気装置は区域を越える第１入力端、区域を越える第２入力端、区域を越える第１出力端及び区域を越える第２出力端を含んでおり、前記区域を越える給電モジュール化電気装置は支持手段、前記支持手段に取り付けられた区域を越える第１分岐回路、区域を越える第２分岐回路、区域を越える制御ボックス及び区域を越える電源ボックスを含んでおり、
前記区域を越える第１分岐回路は区域を越える第１左側隔離スイッチ、区域を越える第１ブレーカ、区域を越える第１電流変流器、区域を越える第１右側隔離スイッチ、区域を越える第１左側小型変圧器と第１左側ヒューズ、区域を越える第１右側小型変圧器と第１右側ヒューズを含んでおり、前記区域を越える第１左側隔離スイッチ、前記区域を越える第１ブレーカ、前記区域を越える第１電流変流器及び前記区域を越える第１右側隔離スイッチは直列しており、前記区域を越える第１左側小型変圧器と前記第１左側ヒューズとは直列しており、区域を越える前記第１左側ヒューズの入力端は前記区域を越える第１入力端とつながっており、前記区域を越える第１右側小型変圧器と前記第１右側ヒューズとは直列しており、区域を越える前記第１右側ヒューズの入力端は前記区域を越える第１出力端とつながっており、
前記区域を越える第２分岐回路は区域を越える第２左側隔離スイッチ、区域を越える第２ブレーカ、区域を越える第２電流変流器、区域を越える第２右側隔離スイッチ、区域を越える第２左側電圧変圧器と第２左側ヒューズ、区域を越える第２右側電圧変圧器と第２右側ヒューズを含んでおり、前記区域を越える第２左側隔離スイッチ、前記区域を越える第２ブレーカ、前記区域を越える第２電流変流器及び前記区域を越える第２右側隔離スイッチは直列しており、前記区域を越える第２左側電圧変圧器と前記第２左側ヒューズとは直列しており、区域を越える前記第２左側ヒューズの入力端は前記区域を越える第２入力端とつながっており、前記区域を越える第２右側電圧変圧器と前記第２右側ヒューズとは直列しており、区域を越える前記第２右側ヒューズの入力端は前記区域を越える第２出力端とつながっており、
前記区域を越える第１電流変流器、前記区域を越える第２電流変流器、前記区域を越える第２左側電圧変圧器及び前記区域を越える第２右側電圧変圧器の二次出力端は前記区域を越える制御ボックスとつながっており、前記区域を越える第１左側小型変圧器及び前記区域を越える第１右側小型変圧器の二次出力端は前記区域を越える電源ボックスとつながっており、前記区域を越える制御ボックスの区域を越える第１分岐回路左側及び右側の電圧検知信号を、前記区域を越える電源ボックスから受信する、ことを特徴とする請求項１又は２記載の動力給電システム。
前記動力変電所の動力変圧器の２×２７．５ｋＶ側及び上りライン／下りラインの給電線出力側はいずれも出力用モジュール化電気装置であり、前記出力用モジュール化電気装置は支持手段、該支持手段に取り付けられた出力ブレーカ、出力電流変流器及び出力隔離スイッチを含み、前記出力用モジュール化電気装置は、Ｔ線とＦ線など２つの入力端、Ｔ線とＦ線など２つの出力端を含んでおり、前記出力用モジュール化電気装置は、２つの出力分岐回路を含んでおり、各出力分岐回路は、直列した出力ブレーカ、出力電流変流器及び出力隔離スイッチであり、前記動力変圧器の２×２７．５ｋＶ側出力用モジュール化電気装置の２つの入力端はそれぞれ動力変圧器のＴ線出力端及びＦ線出力端とつながっており、前記動力変圧器の２×２７．５ｋＶ側出力用モジュール化電気装置の２つの出力端はそれぞれ前記動力変電所の屋外Ｔ母線及びＦ母線とつながっており、上りライン／下りライン給電線出力用モジュール化電気装置の２つの入力端はそれぞれ前記動力変電所の屋外Ｔ母線及びＦ母線とつながっており、前記上りライン／下りライン給電線出力用モジュール化電気装置の２つの出力端はそれぞれ上りライン／下りライン給電線避雷リングのＴ線入力端及びＦ線入力端とつながっており、前記上りライン／下りライン給電線出力用モジュール化電気装置の２つの間に予備コネクション隔離スイッチが設置されており、
前記出力電流変流器の二次出力端は、前記動力変電所の屋外プレハブ式保護計量制御ボックスとつながっている、ことを特徴とする請求項１又は２記載の動力給電システム。
前記並列給電用モジュール化電気装置の回路要素を、エポキシ樹脂で、全て固定し、封止し、１つに組み合わせている、ことを特徴とする請求項１記載の動力給電システム。
前記集積式ＡＴポストにおいて、ＡＴポスト用モジュール化電気装置、オートトランス、屋外プレハブ式保護計量制御ボックス、及び、相応の構造物、ファイアウォール機能を備えたオープン可能な鋼構造ウォールを一体に集積していることを特徴とする請求項２記載の動力給電システム。
ＡＴポスト用モジュール化電気装置において、エポキシ樹脂で各回路部品を固定し封止し一体に組み合わせていることを特徴とする請求項２又は６記載の動力給電システム。
前記区域を越える用モジュール化電気装置において、エポキシ樹脂で各回路部品を固定し封止し一体に組み合わせている、ことを特徴とする請求項３記載の動力給電システム。
前記動力変電所の動力変圧器２×２７．５ｋＶ側及び上りライン／下りライン給電線出力側出力用モジュール化電気装置において、エポキシ樹脂で各回路部品を固定し封止し一体に組み合わせていることを特徴とする請求項４記載の動力給電システム。