JPS6212431A - 直流給電装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は電気鉄道の給電装置に係り、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
式電気鉄道の給電装置に関する。

Ｂ１発明の概要 この発明は直流式電気鉄道の給電装置において、カ行時
の電流及び回生時の電流が同一の遮断器を流れるように
遮断器とダイオードブリッジ回路とを組み合わせるとと
もに該遮断器を通して回生電流を流すようにしたことに
より、 電車線側の事故や直流母線事故時に対するシステムの信
頼性を著しく向上させることができるとともに回生電流
も有効に活用できるようにしたものである。

Ｃ６従来の技術 従来、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が設けられて構成さ
れている。また、各変換装置の直流出力側は変換装置専
用の直流高速度遮断器に接続されるとともにその装置の
交流入力側は共通の母線導体に接続されている。すなわ
ち、頭重力変換装置と直流高速度遮断器とを含めた給電
系は変電所間で並列に接続されて直流変電所の直流電源
　　　　□を構成している。

一方、電車線路は一般に隣接変電所間および線路側に区
分され、その区分された電車線路は各回線専用の直流高
速度遮断器を介して各変電所で、それぞれの正極母線に
接続され１、レールは負極母線に接続される。

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として構成されている。

第４図は従来の給電装置の一例であり、ｌは交流電力を
直流電力に変換するサイリスタ制御素子からなる頭重力
変換装置、２は直流電力を交流電力に変換するサイリス
タ制御素子からなる逆電力変換装置である。３はカ行用
母線、４ａ、　４ｂはカ行用サイリスタ遮断器（以下カ
行用遮断器と称す）、５ａ、　５ｂは回生用ダイオード
で、これらダイオード５ａ、　５ｂのアノード側はカ行
用遮断器４ａ、　４ｂのカソードに接続されるとともに
ダイオード５ａ、　５ｂのカソード側は一括接続されて
回生用サイリスタ遮断器６（以下回生用遮断器と称す）
のアノードに接続される。回生用遮断器６のカソードは
回生用母線７に接続される。回生用母線７は逆電力変換
装置２に接続される。

８はカ行用母線３と回生用母線７間に図示極性のように
介挿されるストッパダイオード、９ａ、　９ｂは直流断
路器、１０ａ、　１０ｂはデッドセクションＩｆで区分
された第１．第２電車線路である。

次に第４図の動作を述べる。まず、電気車のカ行運転用
電力は変電所において図示しない商用周波電源母線より
交流遮断器（図示省略）を通して受電された３相交流躍
圧を変圧器（図示省略）で適当な電圧に変換し、頭重力
変換装置Ｉにより直流電力に変換して、区分された第１
．第２′ｒ４車線路１０ａ。

ｔａｂにより電気車１２に供給される。電気車１２は上
記のように供給される直流電力でカ行運転される。

次に電気車Ｉ２が回生運転時にあるとき、回生電力は第
２電車線路１０ｂから直流断路器９ｂ、回生用ダイオー
ド５ｂ及び回生用遮断器６を経て回生用母線７に供給さ
れる。この母線７に供給された回生電力はストッパダイ
オード８を通してカ行電気車（図示省略）が運転されて
いる第１電車線路１０ａに回生されるか、逆電力変換装
置２を介して商用周波電源母線に回生される。

Ｄ１発明が解決しようとする問題点 （１）　　第４図のように構成された従来装置において
、直流断路器９ｂを開放させる場合には、カ行用遮断器
４ｂを開放してから行わなければならないが、第２電車
線路ｆｏｂに回生ブレーキ中の電気車１２があるときに
は回生用遮断器６を開放させないと、直流断路器９ｂを
開放することができない問題点がある。

（２）第４図の構成では第１．第２電車線路１０ａ。

ｆｏｂへ直流電力を供給するにはカ行用遮断器４ａ、４
ｂを各別に介して給電しなければならず、カ行用遮断器
が２個必要となる問題点がある。

（３）カ行用母線３と回生用母線７の事故の場合、類型
力変換装置１のサイリスタのゲートを絞ると同時に回生
用遮断器６を開放させる。このとき、第１．第２電車線
路１０ａ、　ｌＯｂより流入され回生電流、延長給電電
流の遮断を回生用遮断器６に附与するとすれば、それの
遮断器容量はカ行用遮断器４ａ、　４ｂより大きくしな
ければならない。すなわち回生用遮断器６はカ行用に比
較して少なくとも２倍（２直流電路分）の容量のものが
必要となる。特に、回生用遮断器６の遮断容量が小さい
と、延長給７ＩＸ電流を供給する隣接変電所ら停止させ
る必要がある。このため、端型停止を必要とされない区
間の電車線路も全停電となってしまう問題がある。

（４）上記の他にカ行用遮断器４ａ、　４ｂと回生用遮
断器６は性質、目的が違うので、制御手段（保護シーケ
ンス）が著しく複雑となる問題がある。

Ｅ１問題点を解決するための手段 この発明は、共通接続されたカソード側が力行用母線に
接続されるダイオードブリッジ回路と、前記ダイオード
ブリッジ回路の共通接続されたアノード側と前記力行用
母線に接続されたカソード側間に接続される遮断器と、 前記ダイオードブリッジ回路の各辺を構成するダイオー
ドのカソードとアノードとが共通接続された接続点に各
別接続されるデッドセクションで区分された第１．第２
？ｌｉ車線路とを備えるとともに、 共通接続されたカソード側が力行用母線に接続されると
ともに共通接続されたアノード側が回生用母線に接続さ
れるダイオードブリッジ回路と、前記ダイオードブリツ
ノ回路の共通接続されたアノード側と前記力行用母線に
接続されたカソード側間に接続される遮断器と、 前記ダイオードブリッジ回路の各辺を構成するダイオー
ドのカソードとアノードとが共通接続された接続点に各
別接続されるデッドセクションで区分された第１．第２
電車線路とを備えたことを特徴としている。

２１作用 上記のように構成すると第１．第２電車線路へ直流電力
を供給する回路には遮断器が１組だけであり、しかも、
１組の遮断器でカ行電流１回生電流等の遮断ができると
ともにカ行用母線や回生用母線等の事故時にも前記遮断
器を遮断することによりその対処が確実にできる。また
、１組の遮断器でカ行９回生電流の制御ができるために
、装置が極めて安価に製作でき、経済的に有利となる。

Ｇ、実施例 第１図はこの発明の第１の実施例を示す回路図で、第４
図と同一部分は同一符号を付して説明する・　） 第１図において、２１は図示極性のように配設された４
個のダイオード２２ａ、　２２ｂ、　２２ｃ、　２２ｄ
から構成されるダイオードブリッジ回路である。このダ
イオードブリッジ回路２１におけるダイオード２２ａ。

２２ｃのカソード馳ｊはカ行用母線３に接続される。２
３はサイリスク遮断器（直流高速度遮断器でもよい）で
、このサイリスク遮断器２３のアノードはカ行用母線３
、すなわちダイオード２２ａ、　２２ｃのカソードを共
通接続した点２４に接続され、また、サイリスク遮断器
２３のカソードはダイオード２２ｂ、　２２ｄのアノー
ドを共通接続した点２５に接続される。

前記ダイオードブリッジ回路２１のダイオード２２ａと
２２ｂの共通接続点２６は直流断路器９ａを介して第１
電車線路１０ａに接続され、また前記ブリツノ回路２１
のダイオード２２ｃと２２ｄの共通接続点２７は直流断
路器９ｂを介して第２電車線路１０ｂに接続される。

次に上記実施例の動作を述べる。

サイリスク遮断器２３は通常開成状態にしておくと、類
型力変換装置ｌのカ行電流はサイリスク遮断器２３−ダ
イオード２２ｂ−直流断路器９ａを介して第１電車線路
１０ａに供給されるとともに、サイリスタ遮断器２３−
ダイオード２２ｄ→直流断路器９ｂを介して第２電車線
路１０ｂに供給される。

また、第１電車線路１０ａに発生した回生電流は直流断
路器９ａ−ダイオード２２ａ−サイリスク遮断器２３→
ダイオード２２ｄ−直流断路器９ｂを介して第２電車線
路ｔａｂに供給される。なお、電気車１２により第２電
車線路１０ｂに発生した回生電流は直流断路器９ｂ−ダ
イオード２２ｃｍサイリスタ遮断器２３→ダイオード２
２ｂ−直流断路器９ａを介して第１電車線路１０ａに供
給される。

上記のように第１．第２電車線路１０ａ、１０ｂにカ行
電流を供給するとき、１組のサイリスタ遮断器２３とダ
イオードブリッジ回路２１のダイオード２２ｂ。

２２ｄだけで制御できるために、サイリスク遮断器２３
を１組省略できる利点がある。これにより全体の給電装
置を安価に製作できる。また、第１．第２電車線路１０
ａ、　１０ｂに発生した回生電流を制御するときら、サ
イリスク遮断器２３とダイオードブリッジ回路２１だけ
で制御できるために、上記と同様の利点がある。

さらに、カ行電流及び回生電流とらサイリスク遮断器２
３を通ることになるからサイリスタ遮断器２３を開放さ
せればカ行１回生の両電流の遮断が１つのサイリスク遮
断器２３で行うことができる。このようにカ行１回生の
両電流を遮断できる機能を有するサイリスク遮断器を用
いることにより、例えば第１図の電車線路１０ａの２点
で地絡事故が発生したとき、サイリスク遮断器２３を開
放させれば、カ行電流は遮断される。その後、直流断路
器９ａを開放させ、サイリスク遮断器２３を閉成すれば
、第２電車線路１０ｂ下を走行するカ行電気車１２の運
転に支障は無い。

上記実施例において、カ行用母線３の事故の場合にはサ
イリスク遮断器２３を遮断させれば、他の変電所まで停
電を波及させることは防止できる。

また、サイリスク遮断器２３は電車線路が２線路に対し
て１個で良いから、遮断器制御装置やその取扱いも簡単
となる利点がある。

次に本発明の第２の実施例を第２図とともに説明する。

第２図は本発明を複線の場合、すなわちデッドセクショ
ンで区分された第１．第２電車線路を複数備えた給電装
置に適用した実施例であり、第１図と同一部分は同一符
号を付して説明する。

第２図において、２１ａは前記ダイオードブリッジ回路
２１と同様に４個のダイオード２２ａ、　２２ｂ、　２
２ｃ。

２２ｄで構成されたダイオードブリッジ回路である。

ダイオード２２ａ、　２２ｃのカソードどうしを結ぶカ
行用母線３ａにはサイリスク遮断器（直流高速度遮断器
でもよい）２３ａのアノードが接続され、該サイリスタ
遮断器２３ａのカソードはダイオード２２ｂ、　２２ｄ
のアノードどうしを結ぶ共通接続点２５に接続されてい
る。ダイオード２２ａのアノードとダイオード２２ｂの
カソードとの共通接続点２６は直流断路器９ａを介して
電車線路１０ａに接続されている。ダイオード２２ｃの
アノードとダイオード２２ｄのカソードとの共通接続点
２７は直流断路器９ｂを介して電車線路１０ｂに接続さ
れている。ダイオードブリッジ回シ、路２１ａには、前
記ダイオードブリッジ回路２１と同様１、−．１個のダ
イオード２２ｅ、　２２ｆ、　２２ｇ、　２２ｈで構成
されたダイオードブリッジ回路２１ｂが並設されている
。ダイオード２２ｅ、　２２ｇのカソードどうしを結ぶ
カ行用母線３ｂと前記ダイオードブリッジ回路２１ａの
カ行用母線３ａはともに類型力変換装置１の直流出力側
に接続されている。ダイオード２２ｅ、　２２ｇのカソ
ードを共通接続した点２８にはサイリスタ遮断器（直流
高速度遮断器でもよい）２３ｈのアノードが接続され、
該サイリスク遮断器２３ｂのカソードはダイオード２２
ｆ、　２２ｈのアノードどうしを結ぶ共通接続点２９に
接続されている。ダイオード２２ｅのアノードとダイオ
ード２２ｆのカソードとの共通接続点３０は直流断路器
９Ｃを介して電車線路１０ｃに接続されている。ダイオ
ード２２ｇのアノードとダイオード２２ｈのカソードと
の共通接続点３１は直流新路器９ｄを介して電車線路１
０ｄに接続されている。前記電車線路１０ｃとｌＯｄは
デッドセクションＬｌｂにより区分されている。

次に第２図回路の動作を述べる。

サイリスタ遮断器２３ａ、　２３ｂは通常閉成状態にし
ておくと、類型力変換装置ｌのカ行電流はサイリスク遮
断器２３ａ→ダイオード２２ｂ→直流断路器９ａを介し
て電車線路１０ａに供給されるとともに、サイリスタ遮
断器２３ａ−ダイオード２２ｄ→直流断路器９ｂを介し
て電車線路１０ｂに供給され、且つサイリスク遮断器２
３ｂ→ダイオード２２ｆ→直流断路器９ｃを介して電車
線路ｌＯｃに供給され、さらにサイリスタ遮断器２３ｂ
−ダイオード２２ｈ−直流断路器９ｄを介して電車線路
１０ｄに供給される。

また、ｌ電車線路に発生した回生電流は他の３っの電車
線路に各々供給される。すなわち、例えば電車線路１０
ａに発生した回生電流は直流断路器９ａ−ダイオード２
２ａ→サイリスク遮断器２３ａ→ダイオード２２ｄ−直
流断路器９ｂを介して電車線路１０ｂに供給されるとと
もに、直流断路器９ａ−ダイオード２２ａ→サイリスク
遮断器２３ｂ→ダイオード２２ｆ→直流断路器９Ｃを介
して電車線路１０ｃに供給され、且つ直流断路器９ａ→
ダイオード２２ａ→サイリスク遮断器２３ｂ→ダイオー
ド２２ｈ→直流断路器９ｄを介して電車線路１０ｄに供
給される。

上記のように電車線路１０ａ、　ｌＯｂ、　１０ｃ　１
０ｄにカ行電流を供給するとき、２組のサイリスタ遮断
器２３ａ、　２３ｂとダイオード２２ｂ、　２２ｄ、　
２２ｒ、　２２ｈだけで制御できるために、サイリスタ
遮断器を２組省略できる利点がある。これにより全体の
給電装置を安価に製作できる。また、電車線路１０ａ、
１０ｂ、ＩＯｃ。

１０ｄに発生した回生電流を制御するときも、サイリス
タ遮断器２３ａ、　２３ｂとダイオード２２ａ〜２２ｈ
だけで制御できるために、上記と同様の利点がある。

さらに、カ行電流及び回生電流ともサイリスタ遮断器２
３ａ、　２３ｂを通ることになるからサイリスク遮断２
ｇ２３ａ、　２３ｂを開放させれば４電車線路分のカ行
１回生の両電流の遮断が２つのサイリスク遮断器で行う
ことができる。このようにカ行１回生の両電流を遮断４
できる機能を有するサイリスタ遮断器を用いることによ
り、例えば第２図の電車線路１０ａのＦ点で地絡事故が
発生したとき、サイリスタ遮断器２３ａを開放させれば
、カ行電流は遮断される。その後、直流断路器９ａを開
放させ、サイリスタ遮断器２３ａを閉成すれば、他の電
車線路１０ｂ。

１０Ｃ，ｌｏｄ下を走行する電気車の運転に支障は無い
。

上記実施例において、カ行用母線３ａ、　３ｂの事故の
場合にはサイリスク遮断器２３ａ、　２３ｂを遮断させ
れば、池の変電所まで停電を波及させることは防止でき
る。また、サイリスタ遮断器は電車線路が４線路に対し
て２個で良いから、遮断器制御装置やその取扱いも簡単
となる利点がある。

次に本発明の第３の実施例を第３図とともに説明する。

第３図は本発明を頭重力変換装置と逆電力変換装置を備
えた給電装置に一適用した実施例であり、第１図と同一
部分は同一符号を付して説明する。第３図において第１
図と異なる点は、サイリスタ遮断器２３のカソード側、
すなわちダイオードブリッジ回路２１のダイオード２２
ｂ、　２２ｄのアノードを共通接続した点２５が回生用
母線７を介して逆電力変換装置２に接続されていること
である。池の部分は第１図と同一に構成されているので
その説明は省略する。

次に第３図のように構成された装置の動作を述べる。

サイリスタ遮断器２３は通常閉成状態にしておくと、頭
重力変換装置ｌのカ行電流はサイリスタ遮断器２３−ダ
イオード２２ｂ−直流断路器９ａを介して第１電車線路
１０ａに供給されるとともにサイリスク遮断器２３−ダ
イオード２２ｄ−直流断路器９ｂを介して第２Ｎ車線路
１０ｂに供給される。

また、第１電車線路１０ａに発生した回生電流は直流断
路器９ａ−ダイオード２２ａ−サイリスク遮断器２３→
ダイオード２２ｄ→直流断路器９ｂを介して第２電車線
路ｔａｂに供給されるか、あるいは直流断路器９ａ−ダ
イオード２２ａ→サイリスク遮断器２３を介して回生用
母線７に供給される。なお、電気車１２により第２電車
線路１０ｂに発生した回生電流は直流断路器９ｂ−ダイ
オード２２ｃｍサイリスク遮断器２３−ダイオード２２
ｂ−直流断路器９ａを介して第１電車線路１０ａに供給
されるか、あるいは直流断路器９ｂ→ダイオード２２ｃ
→サイリスタ遮断器２３を介して回生用母線７に供給さ
れる。

上記のように第１．第２電車線路１０ａ、　ｌＯｂにカ
行電流を供給するとき、１組のサイリスタ遮断器２３と
ダイオードブリッジ回路２１のダイオード２２ｂ。

２２ｄだけで制御できるために、サイリスタ遮断器２３
を１組省略できる利点がある。これにより全体の給電装
置を安価に製作できる。また、第１．第２電車線路１０
ａ、　１０ｂに発生した回生電流を制御するときら、サ
イリスク遮断器２３とダイオードブリッジ回路２１だけ
で制御できるために、上記と同様の利点がある。

さらに、カ行電流及び回生電流ともサイリスク遮断器２
３を通ることになるからサイリスタ遮断器２３を開放さ
せればカ行３回生の両電流の遮断が１つのサイリスク遮
断器２３で行うことができる。このようにカ行２回生の
両電流を遮断できる機能を有するサイリスタ遮断器を用
いることにより、例えば第３図の電車線路１０ａのＦ点
で地絡事故が発生したとき、サイリスタ遮断器２３を開
放させれば、カ行電流は遮断される。その後、直流新路
器９ａを開放させ、サイリスタ遮断器２３を閉成すれば
第２電車線路１０ｂに回生電気車１２が運転されていて
も回生電流は萌述のように回生用母線７に供給される。

上記実施例において、カ行用及び回生用母線３゜７の事
故の場合にはサイリスク遮断器２３を遮断させれば、他
の変電所まで停電を波及させることは防止できる。また
、サイリスク遮断器２３は電車線路が２線路に対して１
組で良いから、遮断器制御装置やその取扱いも簡単とな
る利点がある。

Ｈ、発明の効果 以上述べたように、この発明によれば、カ行時の電流及
び回生時の電流が同一の遮断器を流れるように、その遮
断器とダイオードブリッジ回路とを組み合わせるととも
に２本の電車線路に対して１組の遮断器を介してカ行及
び回生電流を流すようにしたので、高価な遮断器を１組
省略できるようになるとともに遮断器保護シーケンスの
取扱いら簡単となる等の利点がある。また、電車線側の
事故や直流母線（カ行１回生用）事故等にも遮断器を開
放させれば事故の波及を防止することができるようにな
るため、システムの信頼性が著しく向上する利点かある
。さらに、電車線路の一方で地絡事故が発生したとして
もその線路に供給している直流断路器を遮断器の開放後
に開路し、その後遮断器を投入すれば他方の線路に回生
電気車があったとしても回生電流の回生が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す回路図、第２図は
本発明の第２の実施例を示す回路図、第３図は本発明の
第３の実施例を示す回路図、第４図は従来例の回路図で
ある。 ｌ・・・類型力変換装置、２・・・逆電力変換装置、３
゜３ａ、　３ｂ・・・力行用母線、７・・・回生用母線
、９ａ、　９ｂ。 ９ｃ、　９ｄ−直流断路器、１０ａ、　１０ｂ、　１０
ｃ、　ｌＱｄ−電車線路、Ｌｌ、　ｌｌａ、　ｌｌｂ・
・−デッドセクノヨン、２１．２１ａ。 ２１ｂ・・・ダイオードブリッジ回路、２３．２３ａ、
’　２３ｂ・・・サイリスク遮断器。 第１図 第１／Ｉ矢ｍ例ｔ　７ｒＸｆ回１１２１ｉ−−−−−−
−一噛電力表換装置 ３−−−−−−−力ｆｆ用母豫 ９ａ、９ｂ−−−−直を酊語路 １０ａ、１０ｂ−−−−ｉ＊ｆｆ１１ １１−−−−−−−デ９Ｆとクシ（ン １２−−−−−−−釦気本 ２１−−−−−−−ダ゛イオードブク、ゾ匣■む２３−
−−−−−−サイリズタ遇ぽな舅ｉ直型 Ｉ旨 寸二 さ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電力を直流電力に変換する順電力変換器を備
   えた直流給電装置において、 共通接続されたカソード側が力行用母線に接続されるダ
   イオードブリッジ回路と、 前記ダイオードブリッジ回路の共通接続されたアノード
   側と前記力行用母線に接続されたカソード側間に接続さ
   れる遮断器と、 前記ダイオードブリッジ回路の各辺を構成するダイオー
   ドのカソードとアノードとが共通接続された接続点に各
   別接続されるデッドセクションで区分された第１、第２
   電車線路とを備えたことを特徴とする直流給電装置。
2. （２）交流電力を直流電力に変換する順電力変換器と、
   直流電力を交流電力にあるいは交流電力を直流電力に変
   換する逆電力／順電力変換器とを備えた直流給電装置に
   おいて、 共通接続されたカソード側が力行用母線に接続されると
   ともに、共通接続されたアノード側が回生用母線に接続
   されるダイオードブリッジ回路と、前記ダイオードブリ
   ッジ回路の共通接続されたアノード側と前記力行用母線
   に接続されたカソード側間に接続される遮断器と、 前記ダイオードブリッジ回路の各辺を構成するダイオー
   ドのカソードとアノードとが共通接続された接続点に各
   別接続されるデッドセクションで区分された第１、第２
   電車線路とを備えたことを特徴とする直流給電装置。