JPS6218343A - 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 この発明はダブルセクションで区分された電車線路を備
えた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を組み合せたものを
１組設けるとともに、カ行用母線と回生用母線を分離し
て設けることにより、 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、ダブルセクションで区
分された電車線路からの回生電流も有効に活用できるよ
うにしてシステム自体の信頼性を向上したものである。

Ｃ１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、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別に区
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順電力
変換器、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器である。３は直流母線、
４ａ、　４ｂ、　４ｃはカ行用サイリスタ遮断器（以下
力行用遮断器と称す）、５ａ。

５ｂ、　５ｃは回生用ダイオードである。これらダイオ
ード５ａ、　５ｂ、　５ｃのアノード側はカ行用遮断器
４ａ。

４ｂ、　４ｃのカソードに接続されるとともにダイオー
ド５ａ、　５ｂ、　５ｃのカソード側は一括接続されて
回虫用サイリスク遮断器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
直流母線３に接続される。直流母線３には逆電力変換器
２が接続される。８ａ、　８ｂ、　８ｃは直流断路器、
９ａ、　９ｂ、　９ｃはデッドセクションＩＬａ、　ｌ
ｌｂで区分された電車線路である。第２図の給電装置は
、セクションオーバ一対策を施したいわゆるダブルセク
ション方式である。すなわち、セクションで区分された
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に電車線路間の電
位差によってアークが発生することの無いようにし、こ
れによってセクションおよび電気車のパンタグラフが前
記アークにより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ｌにより直流電力に変換して、区分された電車線
路９ａ、　９ｂ、　９ｃ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。

次に電車線路９ｂ下に存在する電気車１２が回生運転時
にあるとき、回生電力は電車線路９ｂから直流断路器８
ｂ、回生用ダイオード５ｂ及び回生用遮断器６を経て直
流母線３に供給される。この母線３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、　９ｃに回生されるか、逆電力変換器２を介して
商用周波電源母線に回生される。

Ｄ３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ｌと逆電力変換器２とが直流母線３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）回生用遮断器６が必要となるので事故時の保護シ
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。

（３）第２図のように３電車線路の場合、各直流電路に
カ行用遮断器４ａ、　４ｂ、　４ｃが挿入されるので、
変電所が非常に不経済になる。

（４）また、変電所設備が大きくなるので、建設に対す
る設備費が尾大になる。

（５）さらに負荷容量が増大すれば、順電力変換器の容
量を増大させなければならず、該容量アップの工事中、
装置の運用を停止しなければならない。

Ｅ１問題点を解決するための手段 この発明は交流電力を直流電力に変換する順電力変換器
と、この順電力変換器に接続されたカ行用母線と、共通
接続されたカソード側が前記カ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、このダイオードブリ
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、この
遮断器に並列接続されるダイオード直列回路と、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に接
続されるとともにデッドセクションで区分された第１．
第２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、且つ前記ダ
イオード直列回路の共通接続点に接続される第３電車線
路と、前記回生用母線に接続される逆電力変換器とを備
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．第３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。

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１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、４１は図示極性のように配設された４
個のダイオード４２ａ〜４２ｄ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４
１におけるダイオード４２ａ、　４２ｃのカソード側は
カ行用母線３に接続される。４３はサイリスタ遮断器（
この遮断器は直流高速度遮断器でもよい）である。サイ
リスタ遮断器４３のアノード側はカ行用母線３、すなわ
ちダイオード４２ａ、　４２ｃのカソードを共通接続し
た点４４に接続される。また、サイリスク遮断器４３の
カソード側はダイオード４２ｂ。

４２ｄのアノードを共通接続した点４５に接続される。

前記ダイオードブリッジ回路４１のダイオード４２ａと
４２ｂの共通接続点４６は直流断路器８ａを介して第１
電車線路９ａに接続される。また、前記ダイオードブリ
ッジ回路４１のダイオード４２ｃと４２ｄの共通接続点
４７は直流断路器８ｂを介して第２電車線路９ｂ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６【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４２ａ、　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６
１．６２の共通接続点６３は直流断路器８Ｃを介して第
３電車線路９ｃに接続される。前記ダイオード４２ｂ、
　４２ｄのアノード側共通接続点４５は回生用母線２９
に接続される。この回生用母線２９には直流を交流に変
換する逆電力変換器３４が接続される。

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４３−ダイ
オード４２ｂ→直流断路器８ａを介して第１電車線路９
ａに供給されるとともに、サイリスタ遮断器４３→ダイ
オード４２ｄ−直流断路器８ｂを介して第２電車線路９
ｂに供給され、且つサイリスタ遮断器４３−ダイオード
６１−＋直流断路器８Ｃを介して第３電車線路９ｃ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４２ａ→サイリスタ遮断器４
３→ダイオード４２ｄか６１→直流断路器８ｂか８ｃを
介して第２か第３電車線路９ｂ、　９ｃに供給されるか
、あるいは直流新路器８ａ→ダイオード４２ａ→サイリ
スク遮断器４３を介して回生用母線２９に供給される。

なお、第２．第３電車線路９ｂ、　９ｃに生じた回生電
流も同様にダイオードブリッジ回路４１を通って流れ、
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を各電車線路９ａ、　９ｂ、　９
ｃに供給するとき、１組のサイリスタ遮断器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２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、　９ｂ、　９ｃ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４３とダイオードブリ
ッジ回路４１のダイオード４２ａ〜４２ｄとダイオード
６２だけで制御できるために、回主用遮断器が不要とな
る利点がある。

さらに、カ行電流及び回生電流ともサイリスク遮断器４
３を通ることになるから、その遮断器４３を開放させれ
ば、カ行及び回生の両電流の遮断が１組のサイリスク遮
断器４３で行うこと力、（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図の第１電車線路９ａのＦ点で地絡事故が発
生したとき、サイリスタ遮断器４３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４３を再び閉成すれば、第２電車
線路９ｂに回生電気車１２が運転されていても回生電流
は前述のように回虫用母線２９か第３電車線路９Ｃ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゜２９の
事故の場合にはサイリスク遮断器４３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４３は電車線路が３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。

さらに、逆電力変換器３４で転流失敗が発生したとき、
順電力変換器ｌから逆電力変換器３４側へ流入する事故
電流はサイリスク遮断器４３で確実に遮断することがで
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、従来例に比較して回生用遮断器と、２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。

ｂ、カ行用母線と回生用母線を分離して設けているので
、逆電力変換器の転流失敗時に該変換器側へ流入する事
故電流は遮断器で遮断することができ、逆電力変換器の
事故の拡大を未然に防止できる。

Ｃ１回生電気車が第１〜第３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。

ｄ、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５回生電流
および延長給電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、３・・・カ行用母線、９ａ、　
９ｂ。 ９ｃ・・・第１から第３電車線路、４１・・・ダイオー
ドブリッジ回路、４３・・・サイリスタ遮断器、２９・
・・回生用母線、６０・・・ダイオードの直列回路、３
４・・・逆電力変換器。

Claims (1)

【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と、 この順電力変換器に接続された力行用母線と、共通接続
   されたカソード側が前記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、 こ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、 この遮断器に並列接続されるダイオード直列回路と、 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
   別に接続されるとともにデッドセクションで区分された
   第１、第２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、且つ
   前記ダイオード直列回路の共通接続点に接続される第３
   電車線路と、 前記回生用母線に接続される逆電力変換器とを備えたこ
   とを特徴とする直流給電装置。