JPH066073U - 直流電化システムの直流高圧接地保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レール非接地式で且つ大地高抵抗の直流電化
システムにおいて、隣接する交流受電区間のうち片方の
受電区間が停電した時に、大地を通して流れる戻り電流
によって直流高圧接地リレーが不要動作し、各整流器の
動作が停止してしまうことを避ける。 【構成】 交流母線４，６に交流不足電圧継電器１４，
１５を各々設け、その動作信号によりオン制御される常
開接点１４ａ，１５ａと該接点に直列接続される直流電
源１６，１９と、前記接点１４ａ，１５ａのオン時に励
磁されるコイル１７，１８，２０，２１と、一線地絡判
別継電器１２ａ，１２ｂ，１２ｄ，１２ｅのコイルの両
端間に各々接続され、前記コイル１７，１８，２０，２
１の励磁時にオン制御される常開接点１７ａ，１８ａ，
２０ａ，２１ａとを設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は直流電化システムの直流高圧接地保護回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

現在大都市地下鉄等はほとんど直流１５００Ｖ以下の電化となっている。この 直流電化システムでは３相交流を整流器等で直流に変成したものを直流電源とし 、整流器の正極側をトロリー線または第３軌条に、負極側をレールに各々接続し て加圧し、電車負荷に見合った電流を電車に供給している。この場合負極側はレ ールを経由して整流器の負極側に戻ってくるが、レールは大地の上に設置されて いるため、レールを流れる電流の他に、大地を経由する分流電流（漏洩電流又は ｓｔｒａｙ ｃｕｒｒｅｎｔ）が存在する。実用線区ではこの大地経由の電流を 積極的に流す（電車の電位を大地と同じに保つため）直接接地方式と、大地経由 電流をなるべく少なくし電蝕の可能性を少なくする非接地方式（フローティング 方式）とがある。

【０００３】 一般に地下鉄の場合レールは直接大地に設置されず、枕木の代わりにコンクリ ートスラブに直接取り付けられ、このスラブは大地間に振動対策用防振ゴムパッ トを介して設置される。即ち大地−レール間は高抵抗で絶縁された情況にある。 このような地下鉄直流電化システムにおいて、正極側のトロリー線又は第３軌条 等の大地に対する接地事故を検出するには、電流検出方式では負荷電流に比べあ まりにも少ない値のため実用化出来ず、現在一般的にはレール−大地間の電位差 を検出する電圧検出方式で保護が実用化されている。

【０００４】 例えば正極側が大地に接地すると大地が正電位となり、レールの負極電位と大 地（正極）間に電位差が発生する。この電位差値でもって正常時と事故時とを弁 別している。

【０００５】 レール非接地方式で、且つ大地間高抵抗で構成される長大区間の地下鉄は例え ば図２のように構成されている。図２において１は第１交流受電系の変圧器、２ は第２交流受電系の変圧器である。変圧器１の二次側はしゃ断器３および交流母 線４を介して各直流変電所ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３に接続されている。変圧器２ の二次側はしゃ断器５および交流母線６を介して各直流変電所ＳＳ４，ＳＳ５に 接続されている。前記各直流変電所はしゃ断器（７ａ〜７ｅ）、変圧器（８ａ〜 ８ｅ）、整流器（９ａ〜９ｅ）で構成されている。

【０００６】 前記各整流器９ａ〜９ｅの正極側はトロリー線１０に接続され、負極側はレー ル１１に接続されている。レール１１および各整流器９ａ〜９ｅの負極の共通接 続点と大地の間には、一線地絡判別継電器（直流高圧接地リレー）１２ａ〜１２ ｅが各々接続されている。前記交流母線４と６の間は延長給電用しゃ断器１３に よって接続されている。

【０００７】 上記のように構成された回路では、長大区間につき交流の元電線は数箇所の受 電点から成り、それを当該区間の直流変電所へ自営配電している。直流側は電鉄 につき常時全整流器が並列状態でき電されている。交流側は当該区間毎に独立を しており、例えば第１交流受電系（交流母線４側）が停電した場合、延長給電用 しゃ断器１３を投入し、電力を第２交流受電系の交流母線６区間から交流母線４ 区間へ供給し、列車運行の障害をなくしている。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

上記のような系統運営中の問題点は、例えば第１交流受電系（交流母線４側） が停電した瞬間に停電区間外の一線地絡判別継電器１２ｄ，１２ｅが不要動作す ることにある。不要動作の原因は正常区間側の整流器９ｅから並列接続の交流停 電区間へ電力が供給されるとき、図３に示すようにレール抵抗と大地抵抗との分 流比によっては大地を流れて帰る負極電流が多くなり、一線地絡判別継電器１２ ｅが事故でもないのに不要動作を行い、当該整流器９ｅを鋭錠トリップしてしま い、結局全区間の直流変電所のしゃ断器がなだれ的にトリップしてしまう事故が 発生する。尚図３において図２と同一部分は同一符号を以て示している。

【０００９】 本考案は上記の点に鑑みてなされたものでその目的は、直流高圧接地リレーの 不要動作をなくすことができる直流電化システムの直流高圧接地保護回路を提供 することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、（１）交流電力が供給されるとともに延長給電用しゃ断器で区分さ れた第１、第２交流母線を有する第１、第２交流受電系と、前記第１、第２交流 母線と直流き電線の間に複数並設された整流器と、非接地のレールと大地との間 に複数並設され、地絡電流検出時に前記整流器の動作を停止させる直流高圧接地 リレーとを有した直流電化システムの直流高圧接地保護回路において、前記第１ 、第２交流母線に各々接続され、交流受電停電時に動作する第１、第２停電検出 リレーと、前記第１、第２停電検出リレーの動作信号によって前記直流高圧接地 リレーの動作を抑制する保護回路とを備えたことを特徴とし、 （２）前記保護回路は、前記第１、第２停電検出リレーの動作時に各々励磁さ れる第１、第２のコイルと、前記各直流高圧接地リレーのコイルの両端間に各々 接続され、前記第１、第２のコイルの励磁時にオン制御される常開接点とを有し てなることを特徴としている。

【００１１】

【作用】

いま例えば第１交流受電系が停電すると、第２交流受電系の第２交流母線に連 なる整流器の正極側から直流き電線、電車、レール、大地、直流高圧接地リレー 、レールを介して前記整流器の負極側へ電流が流れる。このときレール抵抗と大 地抵抗との分流比によっては、大地を流れて整流器の負極側へもどる電流が増加 し、直流高圧接地リレーが不要動作する恐れがある。しかしながら第１交流受電 系が停電してから延長給電用しゃ断器が投入されるまでの間、第１停電検出リレ ーが動作するので、保護回路は直流高圧接地リレーの動作を抑制する。これによ って直流高圧接地リレーが不要動作して整流器の動作が停止してしまう事態は避 けられる。

【００１２】 次に延長給電指令により延長給電用しゃ断器が投入されると、第２交流母線か ら第１交流母線へ電力が供給されて第１停電検出リレーが復帰し、直流高圧接地 リレーの動作抑制が解除され、もとの状態に戻る。直流高圧接地リレーの動作抑 制は、交流受電停電時に限定して行っているので、本来の保護目的である正常受 電時における接地事故を確実に検出し保護することができる。

【００１３】

【実施例】

以下図面を参照しながら本考案の一実施例を説明する。図１において図２と同 一部分は同一符号を以て示している。図１において交流母線４，６には交流不足 電圧継電器１４，１５が各々設けられている。直流電源１６の正極線には前記交 流不足電圧継電器１４の常開接点１４ａが介挿されている。直流電源１６の正負 極端間には交流不足電圧継電器のコイル１７，１８が並列に接続されている。直 流電源１９の正極線には、前記交流不足電圧継電器１５の常開接点１５ａが介挿 されている。直流電源１９の正負極端間には交流不足電圧継電器のコイル２０， ２１が並列に接続されている。

【００１４】 一線地絡判別継電器１２ａ〜１２ｅとレール１１の間には図示極性のダイオー ド２２ａ〜２２ｅが各々接続されている。一線地絡判別継電器１２ａ，１２ｂの 各検出コイルの両端間には前記コイル２０，２１の常開接点２０ａ，２１ａが各 々接続されている。一線地絡判別継電器１２ｄ，１２ｅの各検出コイルの両端間 には前記コイル１７，１８の常開接点１７ａ，１８ａが各々接続されている。

【００１５】 尚図中、整流器９ａ〜９ｅの正極、負極は図２と同様にトロリー線、レールに 各々接続されるものである（図示省略）。

【００１６】 上記のように構成された回路において、いま例えば第１交流受電系が停電する と、第２交流受電系の交流母線６に連なる整流器９ｄ，９ｅの正極側からトロリ ー線、電車（図示省略）、レール１１、大地、一線地絡判別継電器１２ｄ，１２ ｅ、レール１１を介して前記整流器９ｄ，９ｅの負極側へ電流が流れる。

【００１７】 このときレール抵抗と大地抵抗との分流比によっては、大地を流れて整流器の 負極側へもどる電流が増加し、前記継電器１２ｄ，１２ｅが不要動作する恐れが ある。しかしながら第１交流受電系が停電してから延長給電用しゃ断器１３が投 入されるまでの間、交流母線４側の交流不足電圧継電器１４が動作するので、該 接点１４ａがオン制御されてコイル１７，１８が励磁され常開接点１７ａ，１８ ａがオン制御され、一線地絡判別継電器１２ｄ，１２ｅの検出コイルが短絡され 、その動作は抑制される。これによって一線地絡判別継電器１２ｄ，１２ｅが不 要動作して整流器９ｄ，９ｅの動作が停止してしまう事態は避けられる。

【００１８】 次に延長給電指令により延長給電用しゃ断器１３が投入されると交流母線４側 の交流不足電圧継電器１４が復帰し、一線地絡判別継電器１２ｄ，１２ｅの動作 抑制が解除され、もとの状態に戻る。

【００１９】 尚前記方式を採らずに、一線地絡判別継電器１２ａ〜１２ｅの動作に時延タイ マーを加え、動作を遅くしてその間に延長給電用しゃ断器１３を投入する方法が あるが、そのようにすると正常受電時のトロリー線の接地事故（本来の保護目的 ）のときも時延タイマー分が加算され保護レベルを低下させるので、好ましくな い。

【００２０】 本考案における一線地絡判別継電器の動作抑制は、交流受電停電時に限定して 行っているので、本来の保護目的である正常受電時における接地事故を確実に検 出し保護することができる。

【００２１】 尚前記実施例では隣接系統の停電を知る手段として図１のようにパイロットワ イヤーで情報を送る方式を用いたが、これに限らず他の情報伝達手段を用いて保 護回路を構成しても良い。

【００２２】

【考案の効果】

以上のように本考案によれば、直流電化システムの第１、第２交流母線に各々 接続され、交流受電停電時に動作する第１、第２停電検出リレーと、該第１、第 ２停電検出リレーの動作信号によって直流高圧接地リレーの動作を抑制する保護 回路とを設けたので、交流受電停電時に他の健全受電区間内の直流高圧接地リレ ーの不要動作を防ぐことができ、健全区間内の整流器が動作停止してしまうこと を避けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す回路図。

【図２】従来の直流電化システムの一例を示す回路図。

【図３】大地を流れて帰る電流の様子を示す説明図。

【符号の説明】

１、２、８ａ〜８ｅ…変圧器 ４、６…交流母線 ９ａ〜９ｅ…整流器 １０…トロリー線 １１…レール １２ａ〜１２ｅ…一線地絡判別継電器 １３…延長給電用しゃ断器 １４、１５…交流不足電圧継電器 １７、１８、２０、２１…交流不足電圧継電器のコイル １７ａ、１８ａ、２０ａ、２１ａ…常開接点 ＳＳ１〜ＳＳ５…直流変電所

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電力が供給されるとともに延長給電
   用しゃ断器で区分された第１、第２交流母線を有する第
   １、第２交流受電系と、前記第１、第２交流母線と直流
   き電線の間に複数並設された整流器と、非接地のレール
   と大地との間に複数並設され、地絡電流検出時に前記整
   流器の動作を停止させる直流高圧接地リレーとを有した
   直流電化システムの直流高圧接地保護回路において、 前記第１、第２交流母線に各々接続され、交流受電停電
   時に動作する第１、第２停電検出リレーと、 前記第１、第２停電検出リレーの動作信号によって前記
   直流高圧接地リレーの動作を抑制する保護回路とを備え
   たことを特徴とする直流電化システムの直流高圧接地保
   護回路。
2. 【請求項２】 前記保護回路は、前記第１、第２停電検
   出リレーの動作時に各々励磁される第１、第２のコイル
   と、前記各直流高圧接地リレーのコイルの両端間に各々
   接続され、前記第１、第２のコイルの励磁時にオン制御
   される常開接点とを有してなることを特徴とする請求項
   １に記載された直流電化システムの直流高圧接地保護回
   路。