JPS58194631A - 電車への直流き電システム - Google Patents
電車への直流き電システムInfo
- Publication number
- JPS58194631A JPS58194631A JP7968982A JP7968982A JPS58194631A JP S58194631 A JPS58194631 A JP S58194631A JP 7968982 A JP7968982 A JP 7968982A JP 7968982 A JP7968982 A JP 7968982A JP S58194631 A JPS58194631 A JP S58194631A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rail
- current
- ground
- section
- leakage current
- 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.)
- Granted
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
- B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、電車への直流き電システム、特に電車線、
レール及び変電所のシステム構成に関するものである。
レール及び変電所のシステム構成に関するものである。
従来の電気鉄道では電車線を運転用電流の往路とし、走
行レールを該主電流の帰路として使っており、枕木や道
床の絶縁性がはなはだ不完全なため、レールの導体抵抗
が低いにもかかわらずレールと大地間の絶縁抵抗は天候
により大きく左右され、雨天、特に嵐等の吠態では絶縁
抵抗が著しく低下し、レールから大地への漏洩電流が著
しく増加する。このレールからの漏洩電流は電車負荷電
流、帰線抵抗、変電所間隔の２乗に比例し、漏れ抵抗に
反比例する。したがって漏れ電流を小さくするには原理
的品は前者を小さ−くし、後者を大きくすればよい。漏
洩電流の大きさは数１０ＯＡから１００ＯＡに達するこ
ともある。
行レールを該主電流の帰路として使っており、枕木や道
床の絶縁性がはなはだ不完全なため、レールの導体抵抗
が低いにもかかわらずレールと大地間の絶縁抵抗は天候
により大きく左右され、雨天、特に嵐等の吠態では絶縁
抵抗が著しく低下し、レールから大地への漏洩電流が著
しく増加する。このレールからの漏洩電流は電車負荷電
流、帰線抵抗、変電所間隔の２乗に比例し、漏れ抵抗に
反比例する。したがって漏れ電流を小さくするには原理
的品は前者を小さ−くし、後者を大きくすればよい。漏
洩電流の大きさは数１０ＯＡから１００ＯＡに達するこ
ともある。
第１図及び第２図は従来のき電構成を示す。図において
（１）は変電所、（２）は電車線、（３）はレール、（
４）は電車を示している。第１図（ａ）において変電所
（１）によりＤＫｍ離れた位置において電車（４ａ）（
４ｂ）が運転電流！、をとっているとする。この場合、
電車（４）の存在する付近のレール（３）の対地電位は
正電位となり、変電所（１）の付近のレール（３）の対
地電位は負電位となる。電車（４ａ）（４ｂ）の存在す
る付近ではレール（３）から大地に電流が漏れ、変電所
（１）付近では大地に漏れた電流がレール（３）に帰っ
てくる。
（１）は変電所、（２）は電車線、（３）はレール、（
４）は電車を示している。第１図（ａ）において変電所
（１）によりＤＫｍ離れた位置において電車（４ａ）（
４ｂ）が運転電流！、をとっているとする。この場合、
電車（４）の存在する付近のレール（３）の対地電位は
正電位となり、変電所（１）の付近のレール（３）の対
地電位は負電位となる。電車（４ａ）（４ｂ）の存在す
る付近ではレール（３）から大地に電流が漏れ、変電所
（１）付近では大地に漏れた電流がレール（３）に帰っ
てくる。
第１図（ｂ）〜（ｄ）はその時の各電流、即ちレール（
３）・大地間漏れ電流Ｉいレール（３）を流れる＊ｍｌ
い大地を流れる電流Ｉ！と変電所及び電車の位置との関
係を示す。
３）・大地間漏れ電流Ｉいレール（３）を流れる＊ｍｌ
い大地を流れる電流Ｉ！と変電所及び電車の位置との関
係を示す。
この漏洩電流の作用として通常知られているのは、レー
ルやその付属品及びケーブル、水道管、ガス管竿の地中
埋設金属体の電蝕であるが、さらに、通信線に対する誘
導障害あるいに地磁気観測所に対するしよう乱の問題等
がある。
ルやその付属品及びケーブル、水道管、ガス管竿の地中
埋設金属体の電蝕であるが、さらに、通信線に対する誘
導障害あるいに地磁気観測所に対するしよう乱の問題等
がある。
大地電流に関して電気設備技術基準第２５７条に規定さ
れているように地磁気観測所または地球電気観測所に対
して観測上の障害を及ぼさないようにする必要がある。
れているように地磁気観測所または地球電気観測所に対
して観測上の障害を及ぼさないようにする必要がある。
従来の直流電気鉄道の直流き電回路は第２図に示すよう
に並列き電を行っており、電気的に正、負極とも並列に
つながっている。従ってレールより大地に洩れた漏洩電
流は広範囲に及び、漏洩電流によって生ずる磁力が自然
界の地磁気に大きく影響をおよぼす。電気鉄道から波及
する磁界はビオ・サバールの法則によって計算されるが
、電車□線（２）の電流方向とレール（３）の電流方向
は反対であるから遠方において大部分の磁界は互いに打
消すが、上記電車線（２）の電流とレール（３〕の電流
との差の電流及び上−ル、（３）’・大地間の漏洩電流
による磁界が地磁気に影響する。上記差ｎ流は地表面に
磁界の垂直分力を生じ、漏洩電流の地中に向かう成分が
、磁界の水平分力を生じる。
に並列き電を行っており、電気的に正、負極とも並列に
つながっている。従ってレールより大地に洩れた漏洩電
流は広範囲に及び、漏洩電流によって生ずる磁力が自然
界の地磁気に大きく影響をおよぼす。電気鉄道から波及
する磁界はビオ・サバールの法則によって計算されるが
、電車□線（２）の電流方向とレール（３）の電流方向
は反対であるから遠方において大部分の磁界は互いに打
消すが、上記電車線（２）の電流とレール（３〕の電流
との差の電流及び上−ル、（３）’・大地間の漏洩電流
による磁界が地磁気に影響する。上記差ｎ流は地表面に
磁界の垂直分力を生じ、漏洩電流の地中に向かう成分が
、磁界の水平分力を生じる。
変電所（１）からの漏洩電流を抑制するには帰線抵抗の
減少、変電所間隔の短縮、レールと大地間の絶縁抵抗の
増加、あるいは第４軌条方式、交流電化方式の採用が考
えられる。
減少、変電所間隔の短縮、レールと大地間の絶縁抵抗の
増加、あるいは第４軌条方式、交流電化方式の採用が考
えられる。
新線計画ある。いは電化区間であれば、第４軌条方式の
採用、新線計画であればレールと大地間の絶縁抵抗の増
加が可能であり、新線計画でかつ、運転間隔、駅間隔、
表定速度等の大きい輸送網であれば交流電化方式の採用
が考えられる。一方、＋１ 都市近郊、郊外等の輸送交通網における電化、直流区間
の延長あるいは直流電車の乗入れ等の区間に対しては直
流電化となる。
採用、新線計画であればレールと大地間の絶縁抵抗の増
加が可能であり、新線計画でかつ、運転間隔、駅間隔、
表定速度等の大きい輸送網であれば交流電化方式の採用
が考えられる。一方、＋１ 都市近郊、郊外等の輸送交通網における電化、直流区間
の延長あるいは直流電車の乗入れ等の区間に対しては直
流電化となる。
漏洩電流を抑制するため、帰線抵抗、を減らすにはレー
ルにき電線を併設すれば原理的には可能であるが併設き
電線のサイズが非常に大きくなり経済的でなく、また変
電所間隔を短縮すれば、漏れ電流はある程度抑制できる
が、電車負荷電流の大きい場合あるいは、運転間隔が短
かい場合等においてはレールが全線にわたりつながって
いるため大地電流を広範囲にばらまいてしまい、あまり
効果が得られない問題がある。 − この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、電車線、レールに絶縁セクション
を設けると共に絶縁セクションで分割きれた区間毎に直
流側が電気的に絶縁された＼ 直流き電設備を１１１Ｌ又は複数組設置することにより
、漏洩電流を抑制できる直流き電システムを提供するこ
とを目的としている。
ルにき電線を併設すれば原理的には可能であるが併設き
電線のサイズが非常に大きくなり経済的でなく、また変
電所間隔を短縮すれば、漏れ電流はある程度抑制できる
が、電車負荷電流の大きい場合あるいは、運転間隔が短
かい場合等においてはレールが全線にわたりつながって
いるため大地電流を広範囲にばらまいてしまい、あまり
効果が得られない問題がある。 − この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、電車線、レールに絶縁セクション
を設けると共に絶縁セクションで分割きれた区間毎に直
流側が電気的に絶縁された＼ 直流き電設備を１１１Ｌ又は複数組設置することにより
、漏洩電流を抑制できる直流き電システムを提供するこ
とを目的としている。
以下、この発明の一実施例を第８図に示す。図において
（１ａＸ１ｂ）（１ｃＸ１ｄＸ１ｅ）（Ｉｆ ）は変電
所、（２ａ）（２ｂＸ２ｃ）（２ｄ）は電車線、（８ａ
）（ｌｂ）（８ｃ）（８ｄ）はレール、（４ａ ）（４
ｂ ）は電車、（５ａＸ５ｂ）（５ｃ）は電車線絶縁セ
クションで、各電車線（２ａ）〜（２ｄ）を電気的に絶
縁している。（６ａ）（６ｂ）（６ｃ）はレール絶縁セ
クションで、各レール（８ａ）〜（８ｄ）を電気的に絶
縁している。図は絶縫セクＬヨンで電気的に分割された
区間の両端にシリコン整流器を用いた変電所（１ｔ）Ｘ
１ｃ）、（ｌｄ）（ｌｅ） 、・・・を設けた例である
。かかる構成における本発明の作用効果を以下に説明す
る。電車線（２）、及びレール（３）にそれぞれ電車線
絶縁セクション（５ａ）（５ｂＸ５ｃ）及びレール絶縁
セクション（６ａ）（６ｂＸ６ｃ）を設けているため、
例えば電車（４ａ）、 （４ｂ）の電車負荷電流はレー
ル（８ｂ）、（８Ｃ）から大地に洩れはするが、電車（
４ａ ）、 （４ｂ）の存在する区間の変電所（１ｂ）
（１ｃ） 。
（１ａＸ１ｂ）（１ｃＸ１ｄＸ１ｅ）（Ｉｆ ）は変電
所、（２ａ）（２ｂＸ２ｃ）（２ｄ）は電車線、（８ａ
）（ｌｂ）（８ｃ）（８ｄ）はレール、（４ａ ）（４
ｂ ）は電車、（５ａＸ５ｂ）（５ｃ）は電車線絶縁セ
クションで、各電車線（２ａ）〜（２ｄ）を電気的に絶
縁している。（６ａ）（６ｂ）（６ｃ）はレール絶縁セ
クションで、各レール（８ａ）〜（８ｄ）を電気的に絶
縁している。図は絶縫セクＬヨンで電気的に分割された
区間の両端にシリコン整流器を用いた変電所（１ｔ）Ｘ
１ｃ）、（ｌｄ）（ｌｅ） 、・・・を設けた例である
。かかる構成における本発明の作用効果を以下に説明す
る。電車線（２）、及びレール（３）にそれぞれ電車線
絶縁セクション（５ａ）（５ｂＸ５ｃ）及びレール絶縁
セクション（６ａ）（６ｂＸ６ｃ）を設けているため、
例えば電車（４ａ）、 （４ｂ）の電車負荷電流はレー
ル（８ｂ）、（８Ｃ）から大地に洩れはするが、電車（
４ａ ）、 （４ｂ）の存在する区間の変電所（１ｂ）
（１ｃ） 。
（ｔｄＸｌｅ）にしか漏洩電流は帰らないため、漏洩電
流が広範囲に広がることを防止できると共に大地を流れ
る漏洩電流も少なくなる。例えば、電車（４ａ）の電車
負荷電流がレール（８ｂ）から大地に漏れ、電車の存在
しない区間のレール（８ａ）、変電所（ｌａ）。
流が広範囲に広がることを防止できると共に大地を流れ
る漏洩電流も少なくなる。例えば、電車（４ａ）の電車
負荷電流がレール（８ｂ）から大地に漏れ、電車の存在
しない区間のレール（８ａ）、変電所（ｌａ）。
電車線（２ａ）を経由して、電車の存在する区間の電車
線（２ｂ）、変電所（１ｂ）に帰ってくる回路は形成さ
れないので漏洩電流の広がる範囲が少なくなる。
線（２ｂ）、変電所（１ｂ）に帰ってくる回路は形成さ
れないので漏洩電流の広がる範囲が少なくなる。
またレールが大地に電気的に接続される区間が短かくな
るため大地に対する漏洩抵抗も大きくなり（大地に対す
る漏洩抵抗は、複数の漏洩抵抗が並列接続されているの
で）、漏洩電流を小さくすることができる。大地電流は
絶縁セクションで区切られた区間で発生し、その区間内
で消滅するため、地磁気に対する磁界の影響を極めて小
さくできるメリットがある。
るため大地に対する漏洩抵抗も大きくなり（大地に対す
る漏洩抵抗は、複数の漏洩抵抗が並列接続されているの
で）、漏洩電流を小さくすることができる。大地電流は
絶縁セクションで区切られた区間で発生し、その区間内
で消滅するため、地磁気に対する磁界の影響を極めて小
さくできるメリットがある。
次に、従来方式の第２図と、この発明の一実施例の第８
図とを具体的に比較して説明する。第２図、第８図にお
いて電車は６−Ｋｍ 、 １８−ＨＫｍの位置に２編成
存在し、それぞれ２５００Ａ の負荷電流をとっており
、路線長は１８Ｋｍ、変電所は８ケ所で、２Ｋｍ、 ９
Ｋｍ 、 １６Ｋｍの位置にあり、レールの抵抗は２１
．８ｍ１ｖ鴇、レールの漏洩抵抗は０．５Ｑ／Ｋｒｎと
したときの漏洩電流は第４図、第５図のようになる。
図とを具体的に比較して説明する。第２図、第８図にお
いて電車は６−Ｋｍ 、 １８−ＨＫｍの位置に２編成
存在し、それぞれ２５００Ａ の負荷電流をとっており
、路線長は１８Ｋｍ、変電所は８ケ所で、２Ｋｍ、 ９
Ｋｍ 、 １６Ｋｍの位置にあり、レールの抵抗は２１
．８ｍ１ｖ鴇、レールの漏洩抵抗は０．５Ｑ／Ｋｒｎと
したときの漏洩電流は第４図、第５図のようになる。
第４図は第２図における従来の直流き型構成での電流−
距離の関係を示すもので、第４図（ａ）は漏洩電流■１
、（ｂ）は大地電流Ｉ８を示す。第５図は第８図におけ
る本発明の一実施例における電流−距離ト（７） の関係を示すもので、第５図（ａ）は漏洩電流■い（ｂ
）は大地電流ｌ、を示す。第４１図、第５図の大地電流
Ｉ６を比較すると、従来方式の場合を示す第４図の大地
電流１．は正の期間が長くかつ絶対値も３００Ａ近くと
なっているが、本発明の実施例の場合を示す第５図の大
地電流Ｉｍは正の期間も短かく、絶対値も１２０Ａ程度
となっている。なお、第４図（ｂ）、第５図（ｂ）にお
ける大地電流■８は、矢印で示すように左方向に流れる
電流を正、同じく右方向に流れる電流を負でそれぞれ示
しである。
距離の関係を示すもので、第４図（ａ）は漏洩電流■１
、（ｂ）は大地電流Ｉ８を示す。第５図は第８図におけ
る本発明の一実施例における電流−距離ト（７） の関係を示すもので、第５図（ａ）は漏洩電流■い（ｂ
）は大地電流ｌ、を示す。第４１図、第５図の大地電流
Ｉ６を比較すると、従来方式の場合を示す第４図の大地
電流１．は正の期間が長くかつ絶対値も３００Ａ近くと
なっているが、本発明の実施例の場合を示す第５図の大
地電流Ｉｍは正の期間も短かく、絶対値も１２０Ａ程度
となっている。なお、第４図（ｂ）、第５図（ｂ）にお
ける大地電流■８は、矢印で示すように左方向に流れる
電流を正、同じく右方向に流れる電流を負でそれぞれ示
しである。
以上より明らかな様に本発明による漏洩電流、大地電流
の抑制効果は、従来方式のものより優れており、これは
電車線及びレールに絶縁セクションを設けると共に、セ
クションで分離された区間毎に電気的に独立した直流き
電設備を設けている事によるものである。
の抑制効果は、従来方式のものより優れており、これは
電車線及びレールに絶縁セクションを設けると共に、セ
クションで分離された区間毎に電気的に独立した直流き
電設備を設けている事によるものである。
その他、本発明は上記し、かつ図面に示す実施例に限定
されるものではなく、要旨を変更しない ↑゛え範
囲内で適宜変形して実施し得ることはもち論である。
されるものではなく、要旨を変更しない ↑゛え範
囲内で適宜変形して実施し得ることはもち論である。
（８）
以上のように、この発明によれば電車線及びレールに絶
縁セクションを設けて電車線及びレールを電気的に独立
した複数の区間に分割し、この絶縁セクションで分割さ
れた区間毎に直流き電設備を設置したので、漏洩電流を
経済的に抑制することができる効果がある。
縁セクションを設けて電車線及びレールを電気的に独立
した複数の区間に分割し、この絶縁セクションで分割さ
れた区間毎に直流き電設備を設置したので、漏洩電流を
経済的に抑制することができる効果がある。
第１図は漏洩電流の発生原理を示す図で、その電流Ｉ８
を夫々示す図である。第２図は従来の直流き電システム
を示す回路図、第８図はこの発明による電車への直流き
電システムの一実施例示す回路図、第４図１ｊ従来の漏
洩電流特性を示す図で、その（ａ）は■、を、（ｂ）は
■８を夫々示す図である。第５図は第４図に示すこの発
明の一実施例の場合における漏洩電流特性を示す図で、
その（ａ）はＩＬを、（ｂ）はＩ８を夫々示す図である
。 図において、（ｌａ）（１ｂＸ１ｃＸ１ｄ）（１ｅＸ１
ｆ）は直流き電設備である変電所、（２ａＸ２ｂ）（２
ｃ）（２ｄ）は電車線、（８ａ）（８ｂＸ８ｃ）（８ｄ
）はレール、（４ａ）（４ｂ）は電車、（５ａ）（５ｂ
Ｘ５ｃ）は電車線絶縁セクション、（６ａ）（６ｂ）（
６Ｃ）はレール絶縁セクションである。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人 葛 野 信 − 第１頁の続き ０発 明 者 水谷次雄 神戸市兵庫区和田崎町１丁目１ 番２号三菱電機株式会社制御製 作所内 ■出 願 人 関東鉄道株式会社 土浦市真鍋１丁目１０番８号 ０出 願 人 三菱電機株式会社 東京都千代田区丸の内２丁目２ 番３号 １′（。
を夫々示す図である。第２図は従来の直流き電システム
を示す回路図、第８図はこの発明による電車への直流き
電システムの一実施例示す回路図、第４図１ｊ従来の漏
洩電流特性を示す図で、その（ａ）は■、を、（ｂ）は
■８を夫々示す図である。第５図は第４図に示すこの発
明の一実施例の場合における漏洩電流特性を示す図で、
その（ａ）はＩＬを、（ｂ）はＩ８を夫々示す図である
。 図において、（ｌａ）（１ｂＸ１ｃＸ１ｄ）（１ｅＸ１
ｆ）は直流き電設備である変電所、（２ａＸ２ｂ）（２
ｃ）（２ｄ）は電車線、（８ａ）（８ｂＸ８ｃ）（８ｄ
）はレール、（４ａ）（４ｂ）は電車、（５ａ）（５ｂ
Ｘ５ｃ）は電車線絶縁セクション、（６ａ）（６ｂ）（
６Ｃ）はレール絶縁セクションである。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人 葛 野 信 − 第１頁の続き ０発 明 者 水谷次雄 神戸市兵庫区和田崎町１丁目１ 番２号三菱電機株式会社制御製 作所内 ■出 願 人 関東鉄道株式会社 土浦市真鍋１丁目１０番８号 ０出 願 人 三菱電機株式会社 東京都千代田区丸の内２丁目２ 番３号 １′（。
Claims (2)
- （１）直流き電設備から電車線及びレールを介して電車
に直流を供給するものにおいて、上記電車線及びレール
に絶縁セクションを設けて上記電車−及びレールの何れ
も電気的に独立した複数の区間とし、各区間に直流を供
給する。ことを特徴とする電車への直流き電システム。 - （２）電気的に独立した複数の区間のうち両端の区間を
除く他の区間においては該区間の両端部に直流を供給す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電車へ
の直流き電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7968982A JPS58194631A (ja) | 1982-05-10 | 1982-05-10 | 電車への直流き電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7968982A JPS58194631A (ja) | 1982-05-10 | 1982-05-10 | 電車への直流き電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58194631A true JPS58194631A (ja) | 1983-11-12 |
| JPH045566B2 JPH045566B2 (ja) | 1992-01-31 |
Family
ID=13697166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7968982A Granted JPS58194631A (ja) | 1982-05-10 | 1982-05-10 | 電車への直流き電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58194631A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7246899B2 (ja) * | 2018-11-22 | 2023-03-28 | 株式会社日立製作所 | 電力供給システム、供給電力管理装置、及び供給電力管理方法 |
-
1982
- 1982-05-10 JP JP7968982A patent/JPS58194631A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH045566B2 (ja) | 1992-01-31 |
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