JPS6218341A - 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シ、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。

Ｂ０発明の概要 この発明はダブルセクシ欝ンで区分された複数の電車線
路を備え九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、その遮断器とダイオードブリッジ回路と全組み
合せたものを上り、下り用電車線路毎に各々１組設ける
とともにそのブリッジ回路の共通接続された各々のアノ
ード側と回生用母線との間に各別にストッパダイオード
を接続したことにより、 電車線側の事故等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、ダブルセクシ舊ンで区
分された複数の電車線路からの回生電流も有効に活用で
きるようにしたものである。

Ｃ９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。

流出刃側は変換装置専用の直流高速度遮断器に接続され
るとともに七の装置の５Ｆ、流入力側は共通の母線導体
に接続されている。すなわち、順電力変換器置と直流高
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
れて直流質′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、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２図は従来の給電装置の一例で６９．１は又流電力を
直流電力（変換するサイリスタ制御素子からなる順電力
変換器、２は直流電力金父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器である。３は直流母線、
４ａ、４ｂ、４ｃ。

４ｄ、４ｅ、４ｆはカ行用サイリスタ遮断器（以下力行
用遮断器と称す）、５ａ＊　５ｂｔ　５Ｃ＊　５ｃｉ。

５ｅ、５ｆは回生用ダ・ｆオードである。これらダイオ
ード５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆのアノード側
はカ行用遮断器４’ｅ　４ｂ＋　４ｃｅ　４ｄ＊４ｅ、
４ｆのカソードに接続されるとともみダイオード５ａ、
５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ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
称すンのアノードに接続される。回生用遮断器６０カソ
ードは直流母線６ｔＣ接続される。直流量ｍ３ｉｃＶｓ
、逆電力変換装置２が接続される。８ａｌ　８ｂｔ　８
ＣＩ　５ａ、８ｅ１８ｆは直流断路器、９ａｅ　９ｂ、
９Ｃｔ　９ｄ、９ｅ。

９ｆはデヴドセクシａン１１ａ、１１ｂ、Ｉｌｃ。

１１ｄで区分された上り、下シ用の電車線路である。第
２図の給電装置は、セクションオーバ一対策を施し九い
わゆるダブルセクション方式である。

すなわち、セクシｌンで区分された電車線路のうち一方
の電車線路で地絡事故が生じても、電気車が前記セクシ
ョンを通過する際区電車線路間の電位差によりてアーク
が発生することの無いようにし、これによりてセクショ
ンおよび電気車のパンタグ、７７が前記アークによシ損
焼することを防止したものである。

次に第２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相交流電
圧を変圧器（図示省略）で適当な電圧に変換し、順電力
変換器１により直流電力に変換して、区分された電車線
路９　’　ｓ　９　ｂｓ９Ｃ及び９ｄ、９ｅ、９ｆによ
り電気車１２に供給される。電気車１２ｔ：を上記のよ
うに供給される直流電力でカ行運転される。

次に電車線路９ｅ下に存在する電気車１２が回生運転時
にるるとき、回生電力は電車線路９ｅから直流断路器８
ｅ％回生用ダイオード５ｅ及び回生用遮断器６を経て直
流母線るに供給される。この母Ｓｔａに供給された回生
電力はカ行電気車（図示省略）が運転されている電車線
路９ａ、９ｂ１９’ｅ　９ｄ、９ｆＫ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
。

Ｄ０発明が解決しようとする問題点 （１）第２図のように構成された従来例において、順電
力変換器１と逆電力変換器２とが直流母Ｓａを介して直
接逆並列接続しであるので、逆電力変換器２の転流失敗
に際して、順電力変換器１側より事故電流が供給され、
事故が拡大される問題点がある。

（２）第２図において、回生用遮断器６ｔ−逍断すると
次のような問題が発生する。

（イ）延長給電時に、所望の端型区間のみを端型停止し
ようとすると、隣接する他方の電車線路の端型も停止さ
せてしまうので、電気車の運行に支障を生じてしまう。

（ロ）事故時に電車線路より流入する回生電流、延長給
電電流を回生用遮断器６のみで遮断しようとすれば、そ
の遮断器６の遮断容量はカ行用遮断器４ａ〜４ｆが挿入
される直流電路を６電路とすると、少なくともカ行用遮
断器の６倍も必要とする。

ヒ→　そこで回生用遮断器６の遮断容量を軽減すべく、
回生電流を遮断できる程度の容量とすると、事故時に回
生車があると、回生用遮断器６で延長給電電流を連断で
きなくなる。この丸め、隣接変電所側で事故点側へ流出
する電流を遮断しなければならず、事故時の保護シーケ
ンスが複雑となって、システムの信頼性が低下してしま
う。

に）上記のように６電路の場合、各直流電路にカ行用遮
断器４ａ〜４ｆが挿入されるので、変電所が非常に不経
済になる。

（ホ）また、変電所設備が大きくなるので、建設に対す
る設備費が厖大になる。

Ｅ０問題点を解決するための手段 この発明はカ行用母線に接続され、交流電力上直流電力
に変換する順電力変換器と、 回生用母線に接続され、直流電力を′５！、流電力に変
換する逆を力変換器と、 前記力行用母線に共通接続されたカソード側が接続され
る２組のダイオードブリッジ回路と、これら２組のダイ
オードブリッジ回路に各別に設けられ、これらブリッジ
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
続されたカンード側聞に接続される２組の遮断器と、 これら２組の遮断器に各々並列接続されるダイオードの
直列回路と、 前記２組のダイオードブリッジ回路の各辺ｔ−構成する
ダイオードのカソードと７メードとが共通接続され九接
続点に各別に接続されるとともＩＣ複Ｍｌを形成するデ
ッドセクションで区分された第１゜第２及び第３．第４
１！！車線路と、 これら第１．第２電車線路との間に両線路とはデッドセ
クションにより区分されて設けられるとともに、前記第
３．第４を車線路との間に両線路とはデッドセクション
により区分されて設けられ、且つ前記第１のダイオード
直列回路の共通接続点に各別に接続される第５．第２電
車線路と、前記２組のタ゛イオードブリッジ回路の共通
接続されたアノード側にそれぞれのアノードが各別に接
続されるとともにカソードが共通接続される２組のスト
ッパダイオードと、 前Ｈ己２組のストヴバダイえ−ドのカソード但；ｊに前
記回生用量＆！を接続したものである。

２０作用 上記のように順電力変換器、双方向電力震換すおよびダ
ブルセクションで区分され几複数の電電線路を備えた直
流給電装置において、カ行用母線と回生用母線とを分離
させているため、逆電力変換器の転流失敗時にも遮断器
を遮断すれば逆電力変換器の転流失敗による事故拡大を
未然に防止できるようになる。また、延長給電時にも２
組の遮断器のうち一方だけ遮断させて所望の鏡型区間の
みを端型停止した場合でも、他方の遮＠器は導通状態に
あるので、該遮断器側の電車線路の延長給電を継続でき
る。さらに２組のダイオードブリフジ回路に各々遮断器
を設けているので、一方のブリッジ回路に接続されるｖ
Ｌｉｉｔ線路側に地絡事故が発生した場合でも、ストッ
パダイオードを介してダイオードブリッジ回路を接続し
ているから事故＠線側のブリッジ回路の遮断器１ａ断さ
せれば、健全回線のブリッジ回路側から事故回線に事故
電流が流入することはなく、事故の拡大を未然に防止で
きる。

Ｇ、実施例 第１図はこの発明の一実施例を示す回路図で、第２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及び４１は図示極性のように配設
された４個のダイオード２２ａ〜２２ｄ及び４２ａ〜４
２ｄから構成される第１及び第２ダイオードブリッジ回
路である。この第１及び第２ダイオードブリッジ回路２
１及び４１におけるダイオード２２＆、２２０及び４２
１Ｌ、４２ｃのカソード側はカ行用母線６に接続される
。２３及び４３は第１及び第２のサイリスタ遮断器（こ
の逼＠器は直流高速度遮断器でもよい）である。第１及
び第２サイリスタ遮断器２６及び４６のアノ−ド側はカ
行用母線６、すなわちダイオード２２ａ。

２２０及び４２ａ、４２ｅのカソードを共通接続した点
２４及び４４に接続される。また、第１及び第２サイリ
スタ遮断器２６及び４３のカソード側はダイオード２２
ｂ、２２ｄ及び４２ｂ、４２ｄのアノードを共通接続し
た点２５及び４５に接続される。

前記第１及び第２ダイオードブリッジ回路２１及び４１
のダイオード２１と２２ｂ及び４２ａと４２ｂの共通接
続点２６及び４６は直流断路器８ａ及び８ｄｔ−介して
第１及び第３電車線路９ａ及び９ｄに接続される。また
、前記第１及び第２ダイオードブリッジ回路２１及び４
１のダイオード２２Ｃと２２ｄ及び４２ｅと４２ｄの共
通接続点２７及び４７は直流断路器８ｂ及び５ｅｔ−介
して第２及び第４１！車線路９ｂ及び９ｅに接続される
。

２８及び４８はストッパダイオードで、このダイオード
２８及び４８のアノード側は各々の共通接続点２５及び
４５に接続され、そのカソード側は常時閉成されている
直流断路器３０ｔ−介して共通接続されて回生用量！２
９に接続される。この回生用量＃２９には直流を交流に
変換する逆電力変換器２が接続される。５ｏは直列接続
されたダイオード５１＃５２からなる直列回路であり、
この直列回路５０のダイオード５１のアノード側は前記
ダイオード２２ｂ、２２ｄのアノード側共通接続点５４
に接続される。また、ダイオード５２のカソード側は前
記ダイオード２２＆、２２ｃのカソード側共通接続点５
５に接続される。前記ダイオード５１．５２の共通接続
点５３は直流断路器８ｃｔ−介して第５電車線路９Ｃに
接続される。

６０は直列接続されたダイオード６１．６２からなる直
列回路であり、この直列回路６０のダイオード６１のア
ノード側は前記ダイオード４２ｂ。

４２ｄのアノード側共通接続点６４に接続される。

また、ダイオード６２のカソード側は前記ダイオード４
２ａ、４２ｃのカソード側共通接続点６５に接続される
。前記ダイオード６１．６２の共通接続点６６は直流断
路器８ｆを介して第６電車線路９ｆに接続される。

次に上記実施例の動作を述べる。

サイリスタ遮断器２３．４３は通常閉成状態にしておく
と、順電力変換器１のカ行電流はサイリスタ遮断器２３
．４３→ダイオード２２ｂ、４２ｂ→直流断路器８ａ、
５ｄを介して第１．＠３電車線路９ａ、９ｄに供給され
るとともに、サイリスク遮断器２６．４５→ダイオード
２２ｄ、４２ｄ→直流断路器８ｂ、８・を介して第２．
第４電車線路９ｂ、９ｅに供給され、且つサイリスタ遮
断器２５．４３→ダイオード５１．６１→直流断路器８
ｅ、８ｆｔ−介して第５．第６電車線路９ｃ。

９ｆに供給される。

また、例えば第１電車線路９ａに発生した回生電流は直
流断路器８ａ→ダイオード２２ａ−サイリスタ遮断６２
３→ダイオード２２ｄか５１叫直流断路器８ｂか８ｃを
介して第２か第５電車線路９ｂ、９ｃに供給されるか、
直流断路５ｇａ−ダイオード２２＆→カ行用母ＭＡ６→
サイリスタ遮断器４３−ダイオード４２ｂか４２ｄか６
１→直流断路６８ｄか８ｅか８ｆを介して第３か第４か
第６電車線路９ｄ、９ｅ、９ｆに供給されるか、あるい
は直流断路器８ａ→ダイオード２２ａ→サイリスタ遮断
器２６かカ行用母線３．サイリスタ連断型４６→ストー
／ケダイオード２８．４８’に介して回生用母線２９に
供給される。なお、第２．第３、第４．第５及び第６電
車線路９ｂ、９ｃ、９ｄ。

９ｅ、９ｆに生じた回生電流も同様に第１．第２ダイオ
ードブリツジ回路２１．４１？通って流れ、各電車線路
あるいは回生用母線２９に供給される。

上記のようにカ行電流金各電車縁路９８〜９ｆに供給す
るとき、２組の第１．第２サイリスタ週断器２３．４３
が介挿されるだけで制御できるから、高価なサイリスタ
遮断器が第２図のものより４組省略できる利点がある。

これにより給電装置を安価に製作できるようになる。ま
た、各電車線路９ａ〜９ｆに発生した回生電流を制御す
るときも、第１．第２サイリスタ遮断５２３．４３と第
１、第２ダイオードブリツジ回路２１．４１のダイオー
ド２２＆〜２２ｄ及び４２ａ〜４２ｄとストッパダイオ
ード２８．４８とダイオード５２゜６２だけで制御でき
るために、回生用連断器が不要となる利点がおる。

さらに、カ行電流及び回生電流とも第１．第２サイリス
タ遮断器２３．４６？通ることになるから、その連＠器
２３，４３’ｒ開放さぜれば、カ行及び回生の両電流の
遮断が２組のサイリスタ遮断５２３．４ろで行うことが
でき、保護シーケンスを簡素化できる。このようにカ行
及び回生の両電流′ｔ−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シ、例えば第１図の第１電
車線路９ａの１点で地絡事故が発生したとき、サイリス
ク遮断器２６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８ａを開放させ、サイリスク遮断器
２６を再び閉成すれば、第２を車線路９ｂに回生電気車
１２が運転されていても回生電流は前述のように回生用
量［２９かｗｃ３〜第３〜車線路９Ｃ〜９ｆに供給され
る。なお、上記地絡事故時に第１．第２ダイオードブリ
ッジ回路２１゜４１はストツバダイオード２８．４８ｔ
−介して接続されているために、第１サイリスタ遮断器
２３を開放させるだけで事故電流が第２サイリスタ遮断
器４６全通して流れることがない。これにより事故の拡
大を未然に防止できる。

上記第１．第２ダイオードブリッジ回路２１゜４１と第
１．第２サイリスタ遮断器２６，４ろを用いた延長給電
時に、所望の端型区間（第１．第２、第５電車線路９ａ
、９ｂ、９ｃのみを端型停止させる場合、第１サイリス
タ遮断器２３を開放させるだけであるから、′ｌｌｌｌ
３．第４．第６電ｖＩＫ線路９ｄ、９ｅ、９ｆ側の端型
区間には延長給ｉｔを継続でき、電気車の円滑な運行が
可能となる。

上記延長給電時に、事故が発生した場合、事故回線に接
続されるサイリスタ遮断器２６あるいは４６で遮断する
ので、延長給電電流を供給する隣接変電所で連断する必
要はない。従って保護シーケンスの一層の単純化と、事
故の影響を最小限にとどめることができ、電気車の運行
効率を向上させることができる。

上記実施例ではカ行母？ｆＭ６と回生用量＃！２９とを
分離させているので、逆電力変換器２の転流失敗時に逆
電力変換器２に流入される順電力変換器１からの事故電
流は第１．第２サイリスタ遮断器２３．４３で遮断でき
るので、逆電力変換器２の事故の拡大を未然に防止でき
る。

なお、ストヴバダイオード２８．４８のカソード関に直
流断路器３０を介挿しているので、保守点検時に例えば
第２サイリスタ遮断器４３を連断する際にまず直流断路
器３０ｔ−開放させれは、ストプバダイオード２８を介
して回虫用母線２９へ流入される電流を阻止できる。

Ｈ１発明の効果 以上述べたように、この発明によれば次のような効果が
得られる。

ａ、延長給電時に所望の端型区間のみを端型停止した場
合でも、他方の電車線路側の端型区間には延長給電を継
続でｔ！電気車の円滑な運行が可能となる。

ｂ、延長給電時における事故のとき、延長給電電流は事
故回線と接続される連断器で遮断するので、延長給電電
流を供給する隣接変電所で遮断する必要はない。従って
、保設シーケンスの−Ｎｃｖ単Ｈ化と事故の影響ｔＳ小
限にとどめることができ、電気車の運行効率の向上を図
ることができる。

Ｃ，ストブバダイオードを設けたので、一方の電車線路
側で地絡事故が発生したときでも、２組の遮断器のうち
事故側の一方の遮断器全遮断させれば、他方の遮断器側
から事故電流が流入することはなく、事故の拡大を未然
に防止できる。

ｄ、カ行用母線と回生用量ｌｌ１ｌｉ！七分離したので
、逆電力変換器の転流失敗時に逆電力変換器側へ流入す
る順電力変換器よりの事故電流も遮断器で遮断できるた
めに逆電力変換器の事故の拡大を未然に防止できる。

ｅ、従来例に比較して回生用遮断器と、４１組のカ行用
遮断器が不要となるので、設備費は非常に有利となる。

また、遮断器の個数が減少するため、保護シーケンスが
簡単になるので信頼性が向上する。

１０回生電気車が第１〜第６電車線路のうちいずれの電
車線路に存在しても各電車線路のカ行電気車又は回生用
母線に供給することができる。このため回生電力を有効
に活用することができ、省エネルギータイプの給電シス
テムが実現できる。

ｇ、電気車から発せられる回生電力の回生時に、電車線
路で地絡事故が発生しても、遮断器で事故電流および回
生電流を遮断することができる。このため事故点を即座
に解放することができ、事故の影響を最小限にとどめる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は従
来例を示す回路図である。 １・・・順電力変換器、２・・・逆電力変換器、３・・
・カ行用母線、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆ・
・・第１から第６電車線路、２１．４１・・・第１．第
２ダイオードブリッジ回路、２３．４３・・・第１゜第
２サイリスタ遮断器、２８．４８・・・ストプノくダイ
オード、２９・・・回生用母線、５０．６０・・・ダイ
オードの直列回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）力行用母線に接続され、交流電力を直流電力に変
   換する順電力変換器と、 回生用母線に接続され、直流電力を交流電力に変換する
   逆電力変換器と、 前記力行用母線に共通接続されたカソード側が接続され
   る２組のダイオードブリッジ回路と、これら２組のダイ
   オードブリッジ回路に各別に設けられ、これらブリッジ
   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２組の遮断器と、 これら２組の遮断器に各々並列接続されるダイオードの
   直列回路と、 前記２組の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
   点に各別に接続されるとともに複線を形成するデッドセ
   クションで区分された第１、第２及び第３、第４電車線
   路と、 これら第１、第２電車線路との間に両線路とはデッドセ
   クションにより区分されて設けられるとともに、前記第
   ３、第４電車線路との間に両線路とはデッドセクション
   により区分されて設けられ、且つ前記第１のダイオード
   直列回路の共通接続点に各別に接続される第５、第６電
   車線路と、前記２組のダイオードブリッジ回路の共通接
   続されたアノード側にそれぞれのアノードが各別に接続
   されるとともにカソードが共通接続される２組のストッ
   パダイオードと、 前記２組のストッパダイオードのカソード側に前記回生
   用母線を接続したことを特徴とする直流給電装置。