JPS5845374B2 - 直流式電気鉄道の給電方法 - Google Patents
直流式電気鉄道の給電方法Info
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- JPS5845374B2 JPS5845374B2 JP15336178A JP15336178A JPS5845374B2 JP S5845374 B2 JPS5845374 B2 JP S5845374B2 JP 15336178 A JP15336178 A JP 15336178A JP 15336178 A JP15336178 A JP 15336178A JP S5845374 B2 JPS5845374 B2 JP S5845374B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電気鉄道の給電方法に係り、特に交流電力を直
流電力に変換して電気車の駆動源として供給する直流式
電気鉄道の給電方法に関するものである。
流電力に変換して電気車の駆動源として供給する直流式
電気鉄道の給電方法に関するものである。
従来、一般に鉄道線路に沿って適当な間隔で設備された
直流変電所には1組ないし数組の変換装置を設け、各変
換装置の正極側は変換装置専用の直流しゃ断器(以下こ
れを変換装置用直流しゃ断器と称する)に接続し、負極
側は直接に共通の導体(以下これを負極母線と称する)
に接続しでいる。
直流変電所には1組ないし数組の変換装置を設け、各変
換装置の正極側は変換装置専用の直流しゃ断器(以下こ
れを変換装置用直流しゃ断器と称する)に接続し、負極
側は直接に共通の導体(以下これを負極母線と称する)
に接続しでいる。
すなわち、各変電装置は変電所内で並列に接続されて直
流変電所の直流電源を構成しており、一方、電車線路は
一般に隣接変電所間および線路別に区分(以下これを給
電回線と称する)され、前記区分された給電回線の電車
線は各回線専用の直流しゃ断器(以下これを給電用直流
しゃ断器と称する)を介して各変電所でそれぞれの正極
母線に接続され、レールは負極母線に接続される。
流変電所の直流電源を構成しており、一方、電車線路は
一般に隣接変電所間および線路別に区分(以下これを給
電回線と称する)され、前記区分された給電回線の電車
線は各回線専用の直流しゃ断器(以下これを給電用直流
しゃ断器と称する)を介して各変電所でそれぞれの正極
母線に接続され、レールは負極母線に接続される。
すなわち、一般に前記区分された電車線路には隣接する
変電所が並列に電力を供給する給電回路が構成されてお
り、給電回路を構成する前記直流しゃ断器は、空気中で
電流をしゃ断する電極を有する機械的構造のもので、電
流しゃ断時に消耗する電極の手入れ、保修に変電所保守
労力の大部分が費され、また各変電所は各給電回路を通
しで一般に並列に接続されているため、並列する任意の
変電所内における正極母線での短絡電流は、事故変電所
より供給する事故電流に、隣接変電所より各給電回線を
通して供給される事故電流が加わるので事故時の被害を
拡大するおそれがある。
変電所が並列に電力を供給する給電回路が構成されてお
り、給電回路を構成する前記直流しゃ断器は、空気中で
電流をしゃ断する電極を有する機械的構造のもので、電
流しゃ断時に消耗する電極の手入れ、保修に変電所保守
労力の大部分が費され、また各変電所は各給電回路を通
しで一般に並列に接続されているため、並列する任意の
変電所内における正極母線での短絡電流は、事故変電所
より供給する事故電流に、隣接変電所より各給電回線を
通して供給される事故電流が加わるので事故時の被害を
拡大するおそれがある。
上述の問題点を解決するために、第1図に示すような給
電方法が考えられる。
電方法が考えられる。
すなわち第1図において、1,2および3は直流変電所
、4は3相交流送電線、5a、5b及び5cは3相交流
しゃ断器、6a 、6b及び6cは変換装置用変圧器、
7a、7bは順電力変換装置、8は逆電力変換装置であ
る。
、4は3相交流送電線、5a、5b及び5cは3相交流
しゃ断器、6a 、6b及び6cは変換装置用変圧器、
7a、7bは順電力変換装置、8は逆電力変換装置であ
る。
9a 、9bおよび9cは変換装置用断路器、10a〜
10dはそれぞれ直流スイッチであって、これらの直流
スイッチ10a〜10dは互に逆並列接続されたサイリ
スタ11とダイオード12を有する。
10dはそれぞれ直流スイッチであって、これらの直流
スイッチ10a〜10dは互に逆並列接続されたサイリ
スタ11とダイオード12を有する。
14a〜14dは給電用断路器、15は変電所用直流正
極母線、16は変電所用負極母線、17al 、17a
2,17b1,17b2は区分された電車区間、18□
、182はレールである。
極母線、16は変電所用負極母線、17al 、17a
2,17b1,17b2は区分された電車区間、18□
、182はレールである。
第1図は変電所正極母線、原電力変換装置単独給電の一
般の給電回路に3箇所の変電所が並列に電力を供給する
例で、変電所2に逆電力変換装置を設備し、電車線路で
は電力回生制御中の電気車が運転される場合の例である
。
般の給電回路に3箇所の変電所が並列に電力を供給する
例で、変電所2に逆電力変換装置を設備し、電車線路で
は電力回生制御中の電気車が運転される場合の例である
。
第1図において電気車のカ行運転用電力は各変電所にお
いて一般の商用周波3相交流送電線4より交流しゃ断器
5a 、5bを通して受電された3相交流電圧を変圧器
6a 、6bで適当な電圧に変換し、順変換装置7a、
γbにより直流電力に変換して、正極母線15、各区分
された電車線路17a、 、17a2.17b1,1
zb2により電気車19a 、19bに供給される。
いて一般の商用周波3相交流送電線4より交流しゃ断器
5a 、5bを通して受電された3相交流電圧を変圧器
6a 、6bで適当な電圧に変換し、順変換装置7a、
γbにより直流電力に変換して、正極母線15、各区分
された電車線路17a、 、17a2.17b1,1
zb2により電気車19a 、19bに供給される。
電力回生運転中の電気車19a、19bの回生電力は電
車線路17al 、 17b2および17a、。
車線路17al 、 17b2および17a、。
17b2に連なる各回生用ダイオード12を経て変電所
2の直流正極母線15に至り、逆電力変換装置8により
、それぞれ3相電力に変換され、変圧器6C1しゃ断器
5Cを経て3相交流送電線4に供給される。
2の直流正極母線15に至り、逆電力変換装置8により
、それぞれ3相電力に変換され、変圧器6C1しゃ断器
5Cを経て3相交流送電線4に供給される。
この第1図に示す従来例の直流式電気鉄道の給電方法に
よれば、直流高速度しゃ断器の代りにサイリスクスイッ
チ11と回生用ダイオード12を逆並列接続してなる直
流スイッチ10a〜10aを用いたから、き電設備の保
守が簡易化されるとともに、何らかの原因により電車線
の任意点で短絡事故等を生じた様な場合、事故点を健全
相より除去するに要する所要時間は直流高速度しゃ断器
を使用する場合に比べて非常に短縮され、事故の拡大を
未然に防止できると云う利点がある。
よれば、直流高速度しゃ断器の代りにサイリスクスイッ
チ11と回生用ダイオード12を逆並列接続してなる直
流スイッチ10a〜10aを用いたから、き電設備の保
守が簡易化されるとともに、何らかの原因により電車線
の任意点で短絡事故等を生じた様な場合、事故点を健全
相より除去するに要する所要時間は直流高速度しゃ断器
を使用する場合に比べて非常に短縮され、事故の拡大を
未然に防止できると云う利点がある。
これと同時に各変電所相互間に介在するプツトセクショ
ン間の電位差は上記静止形の直流スイッチ群の作用によ
り、例えば導通時のサイリスクと回生用ダイオードの順
電圧降下分を合計した値が表われるのみで、はとんどセ
クション間の電位差は無視し得る値と考えてよく、この
点に関しては理想的な直流き電気の構成と云える。
ン間の電位差は上記静止形の直流スイッチ群の作用によ
り、例えば導通時のサイリスクと回生用ダイオードの順
電圧降下分を合計した値が表われるのみで、はとんどセ
クション間の電位差は無視し得る値と考えてよく、この
点に関しては理想的な直流き電気の構成と云える。
しかし乍らこの反面、例えば第1図に示す変電所1〜2
間を走行する電気車19aはカ行運転、一方、変電所2
〜3間を走行する電気車19bは回生運転時にあり、こ
の状態で一般のき電気ではよくみられるものであるが、
例えばカ行運転時にある電気車19aに給電するき電線
17a1を支持する碍子がリークしたり、さらにはカ行
運転時にある電気車19aのき電線側で伺らかの原因で
脱線事故等を生じた様な場合、周知の様に事故区間にま
たがる1及び2の各変電所では夫々カ行運転時にある電
気車19aに給電するき電線を速やかに停止する必要が
ある。
間を走行する電気車19aはカ行運転、一方、変電所2
〜3間を走行する電気車19bは回生運転時にあり、こ
の状態で一般のき電気ではよくみられるものであるが、
例えばカ行運転時にある電気車19aに給電するき電線
17a1を支持する碍子がリークしたり、さらにはカ行
運転時にある電気車19aのき電線側で伺らかの原因で
脱線事故等を生じた様な場合、周知の様に事故区間にま
たがる1及び2の各変電所では夫々カ行運転時にある電
気車19aに給電するき電線を速やかに停止する必要が
ある。
この場合、第1図に示すき電気ではよく知られている様
に、先ず変電所1,2の順電力変換装置7a 、7bを
ゲートシフトしてサイリスク素子群のゲート位相を最小
限にまで絞り込んで変電所1,2よりの給電を停止する
様にする。
に、先ず変電所1,2の順電力変換装置7a 、7bを
ゲートシフトしてサイリスク素子群のゲート位相を最小
限にまで絞り込んで変電所1,2よりの給電を停止する
様にする。
さて変電所1,2の給電を停止しても、回生運転時にあ
る電気車19bの駆動用電動機は既に発電機として動作
状態にあるので、電気車19bよりの回生電力は、き電
線17b2→変電所2の断路器14c→ダイオード12
→直流正極母線15→変電所2の電車線17a1に連な
る断路器14a→電車線17a1→11a1下の図示し
ない事故点のループを通して流れる。
る電気車19bの駆動用電動機は既に発電機として動作
状態にあるので、電気車19bよりの回生電力は、き電
線17b2→変電所2の断路器14c→ダイオード12
→直流正極母線15→変電所2の電車線17a1に連な
る断路器14a→電車線17a1→11a1下の図示し
ない事故点のループを通して流れる。
このように電気車19bよりの回生電力は、例えば事故
時に変電所2の逆電力変換装置8が回生運転時にあった
としても、前記ループを通してほとんど電車線17a1
下の事故点に流れ込むことになる。
時に変電所2の逆電力変換装置8が回生運転時にあった
としても、前記ループを通してほとんど電車線17a1
下の事故点に流れ込むことになる。
さらに重要なことは、事故変電所1,2に隣接する健全
変電所3より流入する廻り込み電力である。
変電所3より流入する廻り込み電力である。
この廻り込み電力は、健全変電所3の原電力変換装置7
a 、7bより同変電所の直流正極母線15→電車線1
7b1に連なるサイリスクスイッチ11→断路器14a
→電車線17b1→変電所2の断路器14d→ダイオー
ド12→直流正極母線15→電車線17a1に連なるサ
イリスクスイッチ11→断路器14a→電車線17a1
下の事故点のループを通して流れる。
a 、7bより同変電所の直流正極母線15→電車線1
7b1に連なるサイリスクスイッチ11→断路器14a
→電車線17b1→変電所2の断路器14d→ダイオー
ド12→直流正極母線15→電車線17a1に連なるサ
イリスクスイッチ11→断路器14a→電車線17a1
下の事故点のループを通して流れる。
従って電車線17a1下の事故点に流入する電力は、回
生車両19bよりの回生電力と事故変電所1,2に隣接
する健全変電所3よりの廻り込み電力と、事故変電所1
,2が給電を停止するまで当該変電所より流入する事故
電流との3諸量を加え合せたものであるから、事故点に
流れ込む電流は非常に大きな値となる。
生車両19bよりの回生電力と事故変電所1,2に隣接
する健全変電所3よりの廻り込み電力と、事故変電所1
,2が給電を停止するまで当該変電所より流入する事故
電流との3諸量を加え合せたものであるから、事故点に
流れ込む電流は非常に大きな値となる。
この事故電流を遮断するものが事故変電所2であれば、
事故点の電車線17a1に連なるサイリスクスイッチ1
1であるが、このサイリスクスイッチは非常に大きな事
故電流を遮断するものであるから、大容量の素子を適用
しなければならず変電所の設備費が高騰化するのは勿論
のこと、特に問題となるのは、事故電流を遮断し事故区
間に連なる断路器14a、14dを開極して事故回線の
みを遮断するまでの所要時間が、図示しない事故検出系
の技術的な問題などより必然的に長くなって、事故その
ものが拡大するばかりでなく事故時の対応策を遅らせ、
円滑な運行状態を維持継続すると云う一犬使命より逸脱
するものであり、決して好ましいものではない。
事故点の電車線17a1に連なるサイリスクスイッチ1
1であるが、このサイリスクスイッチは非常に大きな事
故電流を遮断するものであるから、大容量の素子を適用
しなければならず変電所の設備費が高騰化するのは勿論
のこと、特に問題となるのは、事故電流を遮断し事故区
間に連なる断路器14a、14dを開極して事故回線の
みを遮断するまでの所要時間が、図示しない事故検出系
の技術的な問題などより必然的に長くなって、事故その
ものが拡大するばかりでなく事故時の対応策を遅らせ、
円滑な運行状態を維持継続すると云う一犬使命より逸脱
するものであり、決して好ましいものではない。
本発明は上述の欠点を除去したものでその目的とすると
ころは、各変電所内で直流正極母線と回生母線とを分設
し、さらに逆電力変換装置を設備しない変電所であれば
前記母線同志を連けいする直流スイッチを設けることに
より、事故時は健全変電所よりの回り込み電力、回生電
力を直流スイッチでしゃ断すると共に事故時に回生車両
があった場合でも逆電力変換装置を設備する変電所であ
ればこの変換装置を通して回生車両よりの回生電力を商
用周波電源母線側へ回生してエネルギーの有効利用を図
ると共に設備の簡易化、投資の合理化を図ることである
。
ころは、各変電所内で直流正極母線と回生母線とを分設
し、さらに逆電力変換装置を設備しない変電所であれば
前記母線同志を連けいする直流スイッチを設けることに
より、事故時は健全変電所よりの回り込み電力、回生電
力を直流スイッチでしゃ断すると共に事故時に回生車両
があった場合でも逆電力変換装置を設備する変電所であ
ればこの変換装置を通して回生車両よりの回生電力を商
用周波電源母線側へ回生してエネルギーの有効利用を図
ると共に設備の簡易化、投資の合理化を図ることである
。
以下に本発明の実施例に係る直流式電気鉄道の給電方法
について説明する。
について説明する。
第2図はこの実施例による給電回路の構成例を示すもの
で、第1図のものと同一部分または相当部分は同一符号
で示されている。
で、第1図のものと同一部分または相当部分は同一符号
で示されている。
第2図においてla、2a1および3aは変電所であっ
て、これらの各変電所のうち変電所1aと3aにおいで
原電力変換装置γaと7bには断路器9a、9bを介し
てリアクトル23が接続されている。
て、これらの各変電所のうち変電所1aと3aにおいで
原電力変換装置γaと7bには断路器9a、9bを介し
てリアクトル23が接続されている。
リアクトル23には直流正極母線15が接続され、正極
母線15には各カ行用素子としてのダイオード12a〜
12dのアノードが接続されている。
母線15には各カ行用素子としてのダイオード12a〜
12dのアノードが接続されている。
ダイオード12a〜12dのカソードは断路器14a〜
14dを介して電車線17at 、17a2,17b1
,1 zb2に接続される。
14dを介して電車線17at 、17a2,17b1
,1 zb2に接続される。
また直流正極母線15の他に回生母線20が分設されて
おりこの回生母線20とダイオード12a〜12dの各
カソード間には各カソードが回生母線20側になるよう
に回生用ダイオード22a〜22dが介接されていると
共に、変電所2aであれば原電力変換装置?a 、7b
のアノード側(交流入力側)と回生母線20間にはアノ
ードが該回生母線20側になるように逆電力変換装置8
と断路器9cとの直列回路が介挿されており、カ行用の
電力供給ループ及び回生用の電力返還ループの構成は変
電所1a、3aと略同−の構成であり、さらに逆電力変
換装置8の交流出力側は図示するように原電力変換装置
?a 、7bの交流入力側と直接接続して、第1図の従
来装置にみられる逆電力変換装置専用の変圧器と交流遮
断器とをそれぞれ省略して、設備費の一層の軽減化を図
っている。
おりこの回生母線20とダイオード12a〜12dの各
カソード間には各カソードが回生母線20側になるよう
に回生用ダイオード22a〜22dが介接されていると
共に、変電所2aであれば原電力変換装置?a 、7b
のアノード側(交流入力側)と回生母線20間にはアノ
ードが該回生母線20側になるように逆電力変換装置8
と断路器9cとの直列回路が介挿されており、カ行用の
電力供給ループ及び回生用の電力返還ループの構成は変
電所1a、3aと略同−の構成であり、さらに逆電力変
換装置8の交流出力側は図示するように原電力変換装置
?a 、7bの交流入力側と直接接続して、第1図の従
来装置にみられる逆電力変換装置専用の変圧器と交流遮
断器とをそれぞれ省略して、設備費の一層の軽減化を図
っている。
なお、逆電力変換装置を設備しない変電所1 a 、
3aの構成についてであるが、直流正極母線15と回生
母線20とを連繋する24の直流スイッチは、図示する
ように遮断機能を有するサイリスク又はこのサイリスク
と略同−機能を有する直流式高速度遮断器であってもよ
く、要するに定常時は電力返還ループに入力される回生
電力を電力カ行ループに導ひく機能を有し、事故時は前
記回生電力酸いは隣接変電所よりの廻り込み電力を遮断
する機能を有する。
3aの構成についてであるが、直流正極母線15と回生
母線20とを連繋する24の直流スイッチは、図示する
ように遮断機能を有するサイリスク又はこのサイリスク
と略同−機能を有する直流式高速度遮断器であってもよ
く、要するに定常時は電力返還ループに入力される回生
電力を電力カ行ループに導ひく機能を有し、事故時は前
記回生電力酸いは隣接変電所よりの廻り込み電力を遮断
する機能を有する。
上記構成の給電回路において、電気車のカ行運転用電力
は第1図の場合と全く同様な経路で供給されるが、第2
図において電気車19aが回生運転時にあるとすればこ
の回生電力は電車線11a1により変電所2aの断路器
14aおよび回生用ダイオード22dを介して回生母線
20に至り、この回生母線20からリアクトル23及び
断路器9cを通して逆電力変換装置8に入力される。
は第1図の場合と全く同様な経路で供給されるが、第2
図において電気車19aが回生運転時にあるとすればこ
の回生電力は電車線11a1により変電所2aの断路器
14aおよび回生用ダイオード22dを介して回生母線
20に至り、この回生母線20からリアクトル23及び
断路器9cを通して逆電力変換装置8に入力される。
逆電力変換装置8の交流出力電圧は変圧器6a。
6bおよび交流しゃ断器5a 、5bを通して3相交流
送電線4に供給されると共に、原電力変換装置γa、7
b、直流しゃ断器9a 、9b、電車線17a2に連な
るダイオード12b、断路器14b及び電車線17a2
を通して電気車19bにカ行電力として供給される。
送電線4に供給されると共に、原電力変換装置γa、7
b、直流しゃ断器9a 、9b、電車線17a2に連な
るダイオード12b、断路器14b及び電車線17a2
を通して電気車19bにカ行電力として供給される。
また、逆電力変換装置8から原電力変換装置7a、7b
を経た回生電力はダイオード12c→断路器14c→電
車線17b2の経路、さらにダイオード12d→断路器
14dの経路を通してカ行車両に供給される。
を経た回生電力はダイオード12c→断路器14c→電
車線17b2の経路、さらにダイオード12d→断路器
14dの経路を通してカ行車両に供給される。
また、上記構成の給電回路によれば、変電所2aのデッ
ドセクション21□、212間電圧を常に略零にするこ
とができる。
ドセクション21□、212間電圧を常に略零にするこ
とができる。
即ち第2図の変電所2aに於て、デッドセクション21
、の前方の電車線17a1下にある電気車19aが回生
運転、デッドセクション211の後方の電車線17b1
下にある電気車19cがカ行運転にあると仮定した場合
、変電所2aの原電力変換装置7a 、7bと逆電力変
換装置8の動作時の概略構成は第3図のように表わせる
。
、の前方の電車線17a1下にある電気車19aが回生
運転、デッドセクション211の後方の電車線17b1
下にある電気車19cがカ行運転にあると仮定した場合
、変電所2aの原電力変換装置7a 、7bと逆電力変
換装置8の動作時の概略構成は第3図のように表わせる
。
この第3図は原電力変換装置7a。7bを正極側のサイ
リスク群al −bl −clと負極側のサイリスク群
a2−b2− c2とで構成し、逆電力変換装置8をサ
イリスク群a1′−b1′−c1′とサイリスク群a2
′−b2′−c2′とで構成した場合をそれぞれ示し、
回生運転時にある電気車19aは回生電流1.gを電力
返還ループの回生用ダイオード22d側へ流し、これに
対してカ行運転時にある電気車19cは、カ行電力供給
ループのダイオード12dを通して原電力変換装置7a
、7bより所望の電力が供給されている場合を示す。
リスク群al −bl −clと負極側のサイリスク群
a2−b2− c2とで構成し、逆電力変換装置8をサ
イリスク群a1′−b1′−c1′とサイリスク群a2
′−b2′−c2′とで構成した場合をそれぞれ示し、
回生運転時にある電気車19aは回生電流1.gを電力
返還ループの回生用ダイオード22d側へ流し、これに
対してカ行運転時にある電気車19cは、カ行電力供給
ループのダイオード12dを通して原電力変換装置7a
、7bより所望の電力が供給されている場合を示す。
なお第3図でo、19aは電気車19aが回生運転時に
ある旨を、M、19cは電気車19cがカ行運転時にあ
る旨をそれぞれ表わしている。
ある旨を、M、19cは電気車19cがカ行運転時にあ
る旨をそれぞれ表わしている。
なお第3図に示すリアクトルLであるが、このリアクト
ルLは第2図の実施例では図示していないが、逆電力変
換装置8の交流出力側と負極母線16とを接続する接続
線の配線インダクタンス、或いは配線インダクタンスが
小さければ新たに挿入したりアクドルで、このリアクト
ルによって順−逆電力変換装置の動作時に於ける循環電
流を抑制するものである。
ルLは第2図の実施例では図示していないが、逆電力変
換装置8の交流出力側と負極母線16とを接続する接続
線の配線インダクタンス、或いは配線インダクタンスが
小さければ新たに挿入したりアクドルで、このリアクト
ルによって順−逆電力変換装置の動作時に於ける循環電
流を抑制するものである。
さて第3図の回路で回生車両G、i9aが存在している
時、原電力変換装置7a 、7bは制御遅れ角αで、逆
電力変換装置8は制側]進み角γでそれぞれ動作し、こ
れら変換装置の動作波形を示したものが第4図で、例え
ば第4図のAの瞬時を考えると原電力変換装置7a、、
7bのサイリスタa1 t C2と逆電力変換装置8の
サイリスタa21゜c 、/が通電状態であるので、回
生電流Igはストッパダイオード22d、サイリスタa
2′とalおよびカ行用ダイオード12dを通してカ行
車輌M。
時、原電力変換装置7a 、7bは制御遅れ角αで、逆
電力変換装置8は制側]進み角γでそれぞれ動作し、こ
れら変換装置の動作波形を示したものが第4図で、例え
ば第4図のAの瞬時を考えると原電力変換装置7a、、
7bのサイリスタa1 t C2と逆電力変換装置8の
サイリスタa21゜c 、/が通電状態であるので、回
生電流Igはストッパダイオード22d、サイリスタa
2′とalおよびカ行用ダイオード12dを通してカ行
車輌M。
19cに供給される。
したがって、サイリスタa2′、alの順電圧降下がセ
クション21□間に電位差として表われるのみで極めて
優生である。
クション21□間に電位差として表われるのみで極めて
優生である。
次に第4図のB、Cの瞬時では、原電力変換装置7a
、7bはサイリスタal 、 c2、逆電力変換装置8
ではサイリスクb2′、c1′か通常状態であるが直流
母線と回生母線はりアクドルLを介して接続されている
ので原電力変換装置と逆電力変換装置のサイリスクを通
しては短絡電流は流れないで回生電力の一部がリアクト
ルLに蓄積される。
、7bはサイリスタal 、 c2、逆電力変換装置8
ではサイリスクb2′、c1′か通常状態であるが直流
母線と回生母線はりアクドルLを介して接続されている
ので原電力変換装置と逆電力変換装置のサイリスクを通
しては短絡電流は流れないで回生電力の一部がリアクト
ルLに蓄積される。
また、第4図のり、Eの瞬時では原電力変換装置はサイ
リスタbl 、 c2、逆電力変換装置ではサイリスタ
b2’ 、 a、/が通電状態で原電力変換装置?a、
7bと逆電力変換装置8の負極母線は共通であるため、
Dの期間は変圧器巻線電圧ERTがサイリスタ8□l−
リアクトルL−サイリスタc2 回路で短絡され、Eの
期間はERTが同様にしてa 1/L−c2回路で短絡
されるので短絡電流を流すが、この場合もリアクトルL
で制限されて問題はない。
リスタbl 、 c2、逆電力変換装置ではサイリスタ
b2’ 、 a、/が通電状態で原電力変換装置?a、
7bと逆電力変換装置8の負極母線は共通であるため、
Dの期間は変圧器巻線電圧ERTがサイリスタ8□l−
リアクトルL−サイリスタc2 回路で短絡され、Eの
期間はERTが同様にしてa 1/L−c2回路で短絡
されるので短絡電流を流すが、この場合もリアクトルL
で制限されて問題はない。
なお、回生車両G、19aの回生電流Igはダイオード
22d→サイリスクb2′→サイリスクb1→ダイオー
ド12dの経路を通してカ行車両M。
22d→サイリスクb2′→サイリスクb1→ダイオー
ド12dの経路を通してカ行車両M。
19cに供給され、この結果、サイリスクb1.b2′
の順電圧降下がデッドセクション211の端子間に表わ
れるのみで僅少である。
の順電圧降下がデッドセクション211の端子間に表わ
れるのみで僅少である。
このように、本実施例によれば、デッドセクション21
1を挾んで同時刻に回生車両とカ行車両とが夫々存在す
る場合でもデッドセクション21□間の電位差を略零に
することができ、回生運転、カ行運転を問わず電車線の
電圧を常に基準電圧通りに保持できるものである。
1を挾んで同時刻に回生車両とカ行車両とが夫々存在す
る場合でもデッドセクション21□間の電位差を略零に
することができ、回生運転、カ行運転を問わず電車線の
電圧を常に基準電圧通りに保持できるものである。
次に電車線とレール間に短絡事故が発生した場合につい
で第2図の実施例を参照して説明する。
で第2図の実施例を参照して説明する。
いま電車線1731区間内の例えば電気車19aの位置
において電車線17a1とレール181間に26で示す
ように短絡事故が発生した場合、例えば図示しない過電
流検出器の動作により各変電所1a+2aの原電力変換
装置γa、7bに対してゲートシフト指令が与えられて
ゲートを最小限の位置まで絞って各変電所1a、2aの
給電を停止し、給電系の電流が零になった事を検出して
変電所2aにあっては断路器14a、変電所1aにあっ
ては14dを開極指令によって開極し、変電所1a。
において電車線17a1とレール181間に26で示す
ように短絡事故が発生した場合、例えば図示しない過電
流検出器の動作により各変電所1a+2aの原電力変換
装置γa、7bに対してゲートシフト指令が与えられて
ゲートを最小限の位置まで絞って各変電所1a、2aの
給電を停止し、給電系の電流が零になった事を検出して
変電所2aにあっては断路器14a、変電所1aにあっ
ては14dを開極指令によって開極し、変電所1a。
2aを完全に停止させて故障区間のき電電を健全母線よ
り切離す。
り切離す。
このように短絡電流を充分に制限した後に故障区間のき
電電を切離すようにしているので、故障の拡大は未然に
防止でき確実に所定の短絡保護を行なうことができるも
のである。
電電を切離すようにしているので、故障の拡大は未然に
防止でき確実に所定の短絡保護を行なうことができるも
のである。
次に従来例で述べた様に、例えば第2図で電車線17a
2下の電気車19bが回生運転時になって他方の電車線
17a1下の電気車19aがカ行運転時にある様な場合
、カ行運転時にある電気車19aに給電する電車線17
a1とレール18□とで符号26で示す短絡事故を生じ
たような場合本願においては次の様な所定の動作を行な
うものである。
2下の電気車19bが回生運転時になって他方の電車線
17a1下の電気車19aがカ行運転時にある様な場合
、カ行運転時にある電気車19aに給電する電車線17
a1とレール18□とで符号26で示す短絡事故を生じ
たような場合本願においては次の様な所定の動作を行な
うものである。
すなわち、変電所1 a 、 2aの各原電力変換装置
7a 、7bをゲートシフトしてサイリスク位相を最小
限の位置まで絞って、変電所1a、2aの給電を停止す
る事は従来例と同一であるが、例えば変電所2aでは当
該変電所の給電を停止すれば、事故時に逆電力変換装置
8が回生運転時にあって回生車両19b→電車線17a
2→変電所2aの断路器14b→回生用のダイオード2
2c→回生母線20→リアクトル23→断路器9c→逆
電力変換装置の回生ループを通して流れる回生電力は、
変圧器6a 、6b→変流遮断器5a 、sbを通して
商用周波電源母線4側へ回生され、原電力変換装置?a
、7bを通して事故点26に流れ込むことは決してない
。
7a 、7bをゲートシフトしてサイリスク位相を最小
限の位置まで絞って、変電所1a、2aの給電を停止す
る事は従来例と同一であるが、例えば変電所2aでは当
該変電所の給電を停止すれば、事故時に逆電力変換装置
8が回生運転時にあって回生車両19b→電車線17a
2→変電所2aの断路器14b→回生用のダイオード2
2c→回生母線20→リアクトル23→断路器9c→逆
電力変換装置の回生ループを通して流れる回生電力は、
変圧器6a 、6b→変流遮断器5a 、sbを通して
商用周波電源母線4側へ回生され、原電力変換装置?a
、7bを通して事故点26に流れ込むことは決してない
。
同様に事故変電所2aに隣接する健全変電所3aよりの
廻り込み電力であるが、この廻り込み電力も変電所2a
の構成が直流正極母線15と回生母線20とを分割した
構成であるので、従来装置のように事故点26に流れ込
むことは決してない。
廻り込み電力であるが、この廻り込み電力も変電所2a
の構成が直流正極母線15と回生母線20とを分割した
構成であるので、従来装置のように事故点26に流れ込
むことは決してない。
次に事故変電所1aについてであるが、定常時であれば
回生車両19bの回生電力は回生車両19b→電車線1
7a2→変電所1aの断路器14c→ダイオ一ド22b
→回生母線20→直流スイッチ24→リアクトル23→
ダイオード12d→断路器14d→電車線17a1のル
ープを通して、カ行運転時にある電気車19aにカ行パ
ワーとして供給されるものであるが、事故点26の短絡
事故時に於ては、事故検出と同時に前記ループを通して
流れる回生電力を直流スイッチ24で遮断してしまうの
で、事故変電所1aを通して回生電力が事故点26に流
れ込むことは決してない。
回生車両19bの回生電力は回生車両19b→電車線1
7a2→変電所1aの断路器14c→ダイオ一ド22b
→回生母線20→直流スイッチ24→リアクトル23→
ダイオード12d→断路器14d→電車線17a1のル
ープを通して、カ行運転時にある電気車19aにカ行パ
ワーとして供給されるものであるが、事故点26の短絡
事故時に於ては、事故検出と同時に前記ループを通して
流れる回生電力を直流スイッチ24で遮断してしまうの
で、事故変電所1aを通して回生電力が事故点26に流
れ込むことは決してない。
同様に事故変電所1aに隣接する図示しない健全変電所
よりの廻り込み電力であるが、定常時に導通状態にある
直流スイッチ24を事故検出と同時に遮断するので、直
流スイッチ24を通して前記廻り込み電力が事故点26
に流れ込むことは決してない。
よりの廻り込み電力であるが、定常時に導通状態にある
直流スイッチ24を事故検出と同時に遮断するので、直
流スイッチ24を通して前記廻り込み電力が事故点26
に流れ込むことは決してない。
このように本実施例によれば、短絡事故時に回生車両が
あったとしても、回生電力が事故点に流れ込むことはな
く、さらに健全変電所よりの廻り込み電力も事故点に流
れ込むことは決してない。
あったとしても、回生電力が事故点に流れ込むことはな
く、さらに健全変電所よりの廻り込み電力も事故点に流
れ込むことは決してない。
上述の説明から明らかなように、本発明の実施例に係る
直流式電気鉄道の給電方法によれば次のような種々な利
点が得られる。
直流式電気鉄道の給電方法によれば次のような種々な利
点が得られる。
(イ)変電所2aにおいて回生母線20を別個に設ける
と共に、カ行用ダイオード12a〜12dでき電し、し
かも回生電力は回生用ダイオード22a〜22dを通し
て回生ずるようにしたから、高価な直流しゃ断器やサイ
リスクスイッチが不要になるから、き電設備が簡略化さ
れると共に、極めて経済的になる。
と共に、カ行用ダイオード12a〜12dでき電し、し
かも回生電力は回生用ダイオード22a〜22dを通し
て回生ずるようにしたから、高価な直流しゃ断器やサイ
リスクスイッチが不要になるから、き電設備が簡略化さ
れると共に、極めて経済的になる。
(ロ)事故時は隣接変電所からの流入電流及び回生車両
よりの回生電力がなくなるから、変電所母線事故時の事
故電流を速やかに抑制することができ、これにより事故
区間のみを他の健全回線より直ちにしゃ断することがで
きる。
よりの回生電力がなくなるから、変電所母線事故時の事
故電流を速やかに抑制することができ、これにより事故
区間のみを他の健全回線より直ちにしゃ断することがで
きる。
(ハ)各変電所1a〜3aに回生母線20を布設すると
共に、特に変電所1a、3aにおいては直流スイッチ2
4により回生電流をカ行運転用として使用するようにし
たから、どんな電気車の運転状態においても各変電所の
デッドセクション間の電位差は生じない。
共に、特に変電所1a、3aにおいては直流スイッチ2
4により回生電流をカ行運転用として使用するようにし
たから、どんな電気車の運転状態においても各変電所の
デッドセクション間の電位差は生じない。
に)変電所2aのデッドセクションをはさんでカ行、回
生車輌がある場合、回生電力は逆電力変換装置及び原電
力変換装置のサイリスクを通して直接カ行車輌に供給さ
れるので第1図に見られるような電源回路の電力損失は
少ない。
生車輌がある場合、回生電力は逆電力変換装置及び原電
力変換装置のサイリスクを通して直接カ行車輌に供給さ
れるので第1図に見られるような電源回路の電力損失は
少ない。
(羽 給電系統と回生系統の変圧器と交流しゃ断器とを
共用とするから設置面積の縮少化が図れると共に、設備
費が低減する。
共用とするから設置面積の縮少化が図れると共に、設備
費が低減する。
なお、上述の実施例ではしゃ断器5a 、sb、変圧器
6a、6bを用いて変換設備が構成されているが、本発
明ではこれらはどのようなものであってもよい。
6a、6bを用いて変換設備が構成されているが、本発
明ではこれらはどのようなものであってもよい。
また、カ行用素子としてはダイオード12a〜12dに
限らずしゃ断機能を持たせないサイリスクでも良い。
限らずしゃ断機能を持たせないサイリスクでも良い。
以上説明したように本発明は、電気車が走行するレール
に沿って、交流電力を前記電気車の動力源としての直流
電力に変換するための複数の変電所を並設してなる直流
式電気鉄道の給電設備において、前記各任意の変電所に
それぞれ正極母線の他に回生母線を分設して該正極母線
と電車線とを、正極側が前記正極母線側になるように接
続されたカ行用素子例えばダイオードあるいはサイリス
クと断路器を接続して前記電気車にカ行電力を供給する
と共に、前記各変電所のうち逆電力変換装置を設備した
変電所であれば逆電力変換装置の交流出力側を原電力変
換装置の交流入力側に接続してこれら変換装置のしゃ断
器及び変圧器を共用すると共に逆電力変換装置を設備し
ない変電所であれば正極母線と回生母線とを直流スイッ
チで連けいして前記電気車のうち回生運転状態にある電
気車からの回生電力を他の電気車にカ行電力として供給
するものである。
に沿って、交流電力を前記電気車の動力源としての直流
電力に変換するための複数の変電所を並設してなる直流
式電気鉄道の給電設備において、前記各任意の変電所に
それぞれ正極母線の他に回生母線を分設して該正極母線
と電車線とを、正極側が前記正極母線側になるように接
続されたカ行用素子例えばダイオードあるいはサイリス
クと断路器を接続して前記電気車にカ行電力を供給する
と共に、前記各変電所のうち逆電力変換装置を設備した
変電所であれば逆電力変換装置の交流出力側を原電力変
換装置の交流入力側に接続してこれら変換装置のしゃ断
器及び変圧器を共用すると共に逆電力変換装置を設備し
ない変電所であれば正極母線と回生母線とを直流スイッ
チで連けいして前記電気車のうち回生運転状態にある電
気車からの回生電力を他の電気車にカ行電力として供給
するものである。
したがって本発明によれば、電力設備の簡素化が図れ、
これにより設備投資の軽減、利用率の向上を図ることが
できるので、その効果も犬である。
これにより設備投資の軽減、利用率の向上を図ることが
できるので、その効果も犬である。
第1図は従来の給電方法を示した電気結線図、第2図は
本発明の実施例による給電方法を示す電気結線図、第3
図は第2図の給電方法の動作説明用電気回路図、第4図
は本発明の給電方法における動作説明用特性線図である
。 1a〜3a・・・・・・直流変電所、4,4a・・・・
・・3相交流送電線、5a〜5c・・・・・・3相交流
しゃ断器、6a〜6c・・・・・・3相変圧器、7a、
7b・・・・・・原電力変換装置、8・・・・・・逆電
力変換装置、9a〜9c・・・・・・直流断路器、12
a〜12d・・・・・・ダイオード、14a〜14d・
・・・・・直流断路器、15・・・・・・直流正極母線
、16・・・・・・負極母線、17al、17a2t1
7bt、17b2・・・・・・電車線、18□、182
・・・・・・レール、19・・・・・・電気車、20・
・・・・・回生母線、22a〜22d・・・・・・回生
用ストッパダイオード、23・・・・・・リアクトル
24・・・・・・直流スイッチ。
本発明の実施例による給電方法を示す電気結線図、第3
図は第2図の給電方法の動作説明用電気回路図、第4図
は本発明の給電方法における動作説明用特性線図である
。 1a〜3a・・・・・・直流変電所、4,4a・・・・
・・3相交流送電線、5a〜5c・・・・・・3相交流
しゃ断器、6a〜6c・・・・・・3相変圧器、7a、
7b・・・・・・原電力変換装置、8・・・・・・逆電
力変換装置、9a〜9c・・・・・・直流断路器、12
a〜12d・・・・・・ダイオード、14a〜14d・
・・・・・直流断路器、15・・・・・・直流正極母線
、16・・・・・・負極母線、17al、17a2t1
7bt、17b2・・・・・・電車線、18□、182
・・・・・・レール、19・・・・・・電気車、20・
・・・・・回生母線、22a〜22d・・・・・・回生
用ストッパダイオード、23・・・・・・リアクトル
24・・・・・・直流スイッチ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 それぞれ商用周波の交流電力を直流電力に順変換す
る単数あるいは複数台の原電力変換装置と、これら原電
力変換装置の直流出力側に設けられる直流正極母線と、
この母線に接続され且つ各電車線毎に対応して区分され
た断路器とカ行用ダイオード(又は消弧能力の無いサイ
リスクスイッチ)とから成る複数の直流電路と、これら
直流電路でカ行用のダイオード(又は消弧能力の無いサ
イリスクスイッチ)と断路器との各橋絡点側にアノード
が接続され且つカソードを回生母線側に接続する回生用
ダイオード群を含む複数の電力返還ループとから成る第
1の変電所と第2の変電所を有し、前記第1の変電所に
さらに回生母線と前記直流正極母線との間に設けられ定
常時は導通状態にあって前記回生用ダイオード群より入
力される回生電力を直流正極母線側へ導ひく直流スイッ
チとを設備するとともに、前記第2の変電所に前記複数
の電力返還ループより導ひかれる回生電力を交流電力に
逆変換して商用周波電源母線側へ回生する逆電力変換装
置を設備して威り、前記電車線側の事故時は前記第1、
第2変電所の各原電力変換装置をオフするとともに、第
1変電所側は前記直流スイッチで回生用ダイオード群よ
り導かれる電力を遮断し、且つ第2変電所側は前記逆電
力変換装置を介して回生電力を商用周波電源母線側へ回
生することを特徴とする直流式電気鉄道の給電方法。 2 @記直流スイッチはサイリスクしゃ断器又は直流式
高速度しゃ断器とした特許請求の範囲第1項記載の直流
式電気鉄道の給電方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15336178A JPS5845374B2 (ja) | 1978-12-11 | 1978-12-11 | 直流式電気鉄道の給電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15336178A JPS5845374B2 (ja) | 1978-12-11 | 1978-12-11 | 直流式電気鉄道の給電方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5579719A JPS5579719A (en) | 1980-06-16 |
JPS5845374B2 true JPS5845374B2 (ja) | 1983-10-08 |
Family
ID=15560766
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15336178A Expired JPS5845374B2 (ja) | 1978-12-11 | 1978-12-11 | 直流式電気鉄道の給電方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5845374B2 (ja) |
-
1978
- 1978-12-11 JP JP15336178A patent/JPS5845374B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5579719A (en) | 1980-06-16 |
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