JPS6034493Y2 - 直流電路のしや断装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はサイリスタしゃ断器と断路器とが直列接続され
た場合の直流電路のしゃ断装置に係り、特にサイリスタ
しゃ断器の開極動作後の不具合、即ち断路器の開極動作
が遅れるめを防止した新規なしゃ断装置を提供しようと
するものである。

一般によく知られている直流電路、一例として直流式電
気鉄道の給電系に於ては、き電線に給電する電路のしゃ
断を行なうものとして直流式高速度しゃ断器が用いられ
ていたが、この直流式高速度しゃ断器はよく知られてい
る様に機械的な操作によって所定の電路しゃ断を行なう
ので、しゃ断時間を短縮するには操作機構の制約等によ
り自づと限度があり、さらに機器そのものが大型である
上に変電所を設置するスペースを可能な限り縮少化しよ
うと云う時流等を踏まえて、機械的な直流式高速度しゃ
断器にとって代りサイリスタしゃ断器が適用されつつあ
る。

かかるサイリスタしゃ断器を適用した変電所の代表的な
構成例を第１図に示す。

第１図に示す変電所は車両が回生運転時にある場合、こ
の回生車両より口先パワーをしゃ断する能力を備えた変
電所の要部のみを示した構成例、で、同図で１はサイリ
スクを純ブリツジ接続して構成した順変換装置で、この
装置は入力される商用周波の交流電力を直流電力に順変
換するもので、２及び３は夫々直流正極母線と回生母線
とを夫々示している。

４は回生運転時にある車両よりの回生電力をしゃ断する
しゃ断器で、このしゃ断器として一般には機械的な操作
機構を備えた直流式しゃ断器、さらには高速しゃ断性能
を有するサイリスタしゃ断器等が適用される。

５□〜５．は夫々サイリスタしゃ断器で、これらサイリ
スタしゃ断器はき電線の回線毎に分割挿入され、よく知
られている様に短絡時の短絡電流が数百アンペアにも達
するので所要の短絡容量を持たせるべく任意数並列接続
され、さらに所要の耐圧値を持たせるべく任意数直列接
続しｔ構成される。

６．〜６、は夫々断路器で、７は回生母線３下に接続さ
れるストッパーダイオード群で他変電所よりの廻り込み
電力を許容し、さらには回生運転時にある車両よりの回
生電力の他のカ行車両にカ行パワーとして供給したり、
さらに回生能力を備えた変電所であれば上記回生電力を
商用周波電源母線側へ回生する電路の機能を負うもので
ある。

８□及び８４は夫々き電線で所要のカ行パワーを各車両
に給電する為のものである。

なお第１図に示す変電所には図示していないが、順電力
変換装置１の交流入力側には商用周波電源母線下に接続
される交流しゃ断器と変圧器とが夫夫挿入され、さらに
図示変電所は回生能力を有しない変電所の例であるが、
回生電力を商用周波電源母線側へ回生する能力を有する
ものとすればサイリスクを純ブリツジ接続して構成した
回生用インバータを、回生用母線３側へ順電力変換装置
１と逆並列接続して挿入すればよい。

さらに図示変電所では故障区間に回生運転時の車両があ
る場合に、故障区間を即座にしゃ断する必要性より回生
電力をしゃ断する為のしゃ断器４を挿入した例を示した
が、故障区間のしゃ断時間が多少伸びても支障のない様
な場合は上記しゃ断器４を削除しても何ら支障はない。

さて以上の様に構成される直流変電所の動作は、よく知
られている様に順電力変換装置１で順変換した直流電力
を直流正極母線２下に連なるサイリスタしゃ断器５１〜
５．→断路器６１〜６゜−き電線８□〜８゜の経路を通
して、カ行運転時にある各車両＆；カ行小パワーして供
給する事によって各車両を駆動するものであるが、かか
る変電所で問題となるのは、例えば図示０点でき電線８
２を支承する碍子がリークしたとか何らかの原因で０点
で短絡事故を生じ、事、放置間をしゃ断すべく所定のし
ゃ断操作を行なう場合である。

即ちサイリスクしゃ断器は一般には第２図に示す様に、
サイリスタしゃ断器５のＡ−に間に、転流リアクトル９
−転流コンデンサ１〇−補強サイリスタ１１て構成した
強制消弧回路１２と、抵抗−コンデンサーダイオードで
構成したスナバ−回路１３とが夫々並列接続して構成さ
れ、ここで強制消弧回路１２は転流コンデンサ１０！こ
チャージしである電荷を補助サイリスタ１１によりサイ
リスタしゃ断器５側ヘデスチヤージする事によって、サ
イリスタしゃ断器５を強制消弧する機能を有するもので
、一方スナバ−回路１３はサイリスタしゃ断器５に印加
されるサージを吸収する機能を負うものであるが、かか
るサイリスタしゃ断器で事故点■を含めたき電線８２側
の故障区間をしゃ断する場合、よく知られている様に事
故点■を挾んで位置するＡ変電所と、このＡ変電所に隣
接する図示しない変電所の順電力変換装置を先ずゲート
ブロックして停止すると共に、事故点側のサイリスタし
ゃ断器５３によって短絡電流をしゃ断し、且つ事故区間
に回生車両があればこの回生電力をしゃ断すべくしゃ断
器４を開極して、しかる後に断路器６３を開極する事に
よって故障区間をしゃ断する訳であるが、かかるしゃ断
操作で問題となるのは、サイリスクしゃ断器のしゃ断動
作後に事故区間を完全に開路する断路器６３を開極する
場合である。

即ち第１図で事故区間以外の健全回線のサイリスタしゃ
断器５１及び５゜、５．は一般にはシステムダウンを最
少限にとどめる必要性より閉路状態に置くものであるか
らして、短絡電流をしゃ断すべくサイリスタしゃ断器５
３を開極すると、Ｂ変電所より流入する電流が閉路して
いるサイリスタしゃ断器５１，５□及び５．を通して、
１５００Ｖ −１００ＯＡのサイリスタ１素子にっき略
１００ｍＡ位の値の逆漏れ電流として流れ、この逆漏れ
電流が開極しているサイリスタしゃ断器５３、即ち第２
図に示すサイリスクしゃ断器５であれば、このサイリス
タしゃ断器のスナバ−回路１３を通して断路器６３側へ
流れる。

しかしてサイリスタしゃ断器の逆漏れ電流は、短絡電流
を、１０゜０００Ａと仮定すると周知の様に素子を少な
くともｉｏ＠並列しなければならないので、全体ではＩ
Ａ位の僅少なものではあるが、一方、断路器は直流式給
電系であれば１５００Ｖもの高電圧が印加されるので、
よく知られている様に断路器が開極てきる電流値はせい
ぜい数１００ｍＡ （一般には３００ｒＴＩＡ〜６００
ｒＴＩＡと云われている）が限度で、電流が６００ｍＡ
以上であれば開極できないと云われている。

従ってサイリスクしゃ断器１台当りの逆漏れ電流値がＩ
ＡでこれがＡ変電所では図示する様、に５□及び５□、
５．の３並列分路数もあるので、開極すべき断路器６３
に流入する逆漏れ電流は３Ａにも達してしまい、この逆
漏れ電流が流れでいる間は決して断路器そのものを開極
てきない事になる。

この様に第１図に示す従来装置ではサイリスタしゃ断器
を適用した点で高速度しゃ断が可能になる等の理由によ
り画期的ではあるが、この反面ＯＮしているサイリスタ
しゃ断器を通して流れる逆漏れ電流により、断路器が開
極できずに故障区間のしゃ断時間そのものが長びいてし
まう等、所謂サイリスタしゃ断器を適用した効果が半減
し相殺されるばかりでなく、シゃ断時間が長くなれば重
大事故を誘発するおそれが多分にある。

本考案はこの点に鑑みて考案されたもので、特に本願は
電力損失をほとんど生ぜずに効果的に逆漏れ電流を抑制
する装置を具体化した点に特徴を有するもので、以下第
３図に示す実施例に基づき詳述する。

第３図の実施例で第１図と同一のもの或は同一機能を有
するものは同一符号を附しており、Ａ変電所でＤ１〜Ｄ
、の符号を附したものが本願の要部たる逆漏れ電流を抑
制する機能を有するストッパーダイオード群で、これら
ストッパーダイオード群は図示する様に、き電線側々に
分割挿入されるサイリスタしゃ断器５１〜５．と夫々直
列接続され、かかるストッパーダイオードを単に挿入し
たのみで所期の目的を遠戚できるものであって、以下そ
の理由を具体的に述べる。

図では並列分路側々に挿入するストッパーダイオードと
して単に１個のみを示したが、短絡時の故障電流はこれ
らストッパーダイオードにも流れるので、例えば上記し
た様に短絡電流が１０．０ＯＯＡと仮定し、定路電流が
１，０ＯＯＡのダイオード素子を適用したものとすれば
０個の素子を並列接続してストッパーダイオードが構成
される。

しかしてよく知られている様にダイオード素子はサイリ
スタ素子に比し逆漏れ電流が小さく、１５００Ｖ−１０
００Ａの定格のものであれば略５ＱｍＡとなっている。

この様に逆漏れ電流値の小さいダイオード素子をサイリ
スタしゃ断器の各サイリスタ素子と夫々直列接続するも
のであるからして、き電電正値が１５００Ｖであれば、
この印加されるき電電圧をサイリスタ素子とダイオード
素子とが夫夫分担するので、略均等に分担すべく構成す
れば耐圧値が８００Ｖのダイオード素子を適用できる事
になる。

素子メーカーのカタログをみれば明らかな様に耐圧が小
さいと逆漏れ電流値も小さく、８００Ｖの耐圧であれば
逆漏れ電流値は略１５ｍＡとなっている。

以上の点を踏まえて本願による逆漏れ電流値を計算する
と、ダイオード素子１個当り逆漏れ電流値が１５ｍ Ａ
、これをＷ個並列接続して１組のストッパーダイオード
を構成し、且つストッパーダイオードの並列分路数が上
記した様に３電路あるので、逆漏れ電流値は１５ｍＡ
ｘ １０ｘ ３ ＝ ４５０ｍＡとなり、この逆漏れ電
流値は取りも直さす断路器のしゃ断許容電流値を大幅に
下廻っているので、本願によれば故障区間側のサイリス
タしゃ断器が短絡電流をしゃ断したら、即座にしかも確
実に開極すべき断路器を開極できる事になる。

なお本願では直流式電気鉄道の給電系に適用する場合の
みを述べたが、例えばサイリスタしゃ断器と断路器とが
直列接続される直流電路であれば全て本願を適用できる
事は申す迄もない。

以上の様に本願はサイリスタしゃ断器と断路器とが直列
接続される直流電路で、サイリスタしゃ断器の直流出力
側に単に逆漏れ電流の小さいストッパーダイオードを挿
入してしゃ断装置を構成したものであるから、以下に示
す様に種々の効果を奏すものである。

■ 単にストッパーダイオードを挿入するのみでよいの
で非常に経済的な装置を実現できる。

■ サイリスタしゃ断器のしゃ断操作後に当該サイリス
タしゃ断器のスナバ−回路を通して流れる逆漏れの電流
を非常に小さな値に抑制できるので、所定のしゃ断操作
後ただちに断路器を開極でき故障の拡大を未然に防止で
きる。

■ 逆漏れ電流を極めて小さな値に抑制するダイオード
素子は何ら電力損失を生じないので、非常に効率のよい
直流電路システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は直流電路として代表的な直流式電気鉄道の給電
システムにサイリスタしゃ断器を適用した従来装置を示
す一具体例、第２図はそのサイリスタしゃ断器に適用す
る従来のしゃ断装置を示す具体的な回路図、第３図は直
流式電気鉄道道の給電システムに本考案を適用した場合
の一実施例を示す具体例。 。１は順電力変換装置、２は直流正極母線、３は
回生用母線、５１〜５４はサイリスタしゃ断器、６１〜
６．は断路器、８１〜８２はき電線、１２は強制消弧回
路、１３はスナバ−回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 商用周波電源母線より入力される交流電力を直流電力に
   順変換する順電力変換装置、この装置の直流出力母線下
   に、スナバ二回路を有するサイリスタ素子を任意数並列
   接続して構成したサイリスタしゃ断器と、断路器とを直
   列接続して戒る直流電路を複数組並列接続して、これら
   直流電路より負荷に供給す木直流電力を上記サイリスタ
   しゃ断器でしゃ断する様にしたものに於て、逆漏れ電流
   が小さく且つ通流方向がサイリスタしゃ断器より負荷側
   とするダイオード素子を、上記直流電路側々に挿入した
   事を特徴とする直流電路のしゃ断装置。