JPS6218345A - 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】 ん産業上の利用分野 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。

Ｂ０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、２組の
ダイオードブリッジ回路と遮断器とを組み合せ、どちら
か一方の遮断器が故障したときでも故障した遮断器に接
続されている電車線路ζこ他方の遮断器から給電するよ
うにしたことにより、システムの信頼性を著しく向上さ
せることができるようにしたものである。

Ｃ０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（こけ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ｆこ接続されるとともｌこその
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Ｅこ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、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で、１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。

７は直流母線、４ａ〜４ｄは力行用サイリスタ遮断器（
以下力行用遮断器と称す）、５ａ〜５ｄは回生用ダイオ
ードで、これらダイオード５ａ〜５ｄのアノード側は力
行用遮断ａ　４　ａ〜４ｄのカンードに接続されるとと
もｌこダイオード５ａ〜５ｄ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のカンー
ドは直流母線７に接続される。直流母線７には逆電力変
換器２が接続される。８ａ〜８ｄは直流断路器、９ａ。

９ｂ及び１０ａ、１０ｂはデッドセクション１１　、１
２で区分された上り、下り用の第１．第２及び第３゜第
４１！車線路である。

次に第２図の動作を述べる。まず、電気車の力行運転用
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、区分された第１．
第２１を車線路９ａ、９ｂ及びｍ３．第４電車線路１０
ａ、１０ｂｌこ供給される。第４電車線路１０ｂの電気
車１３は上記のように供給される直流電力で力行運転さ
れる。

次に電気車１３が回生運転時にあるとき、回生電力は第
４電車線路１０　ｂから回生用ダイオード５ｄ及び回生
用遮断器６を経て直流母線７に供給される。この母！！
ｉｌ？ｆこ供給された回生電力は力行電気車（図示省略
）が運転されている。例えば第１電車線路９ａ〜第３Ｉ
！車線路１０ａに回生されるか、逆電力変換器２を介し
て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）第２図において、回生用遮断器６を遮断すると次
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の遮断容量は力行用遮断器４ａ〜４ｄが挿入
される直流電路を４電路（複線の場合）とすると、少な
くとも力行用遮断器の４倍も必要とする。

（ハ）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で延長給電電流を遮断で
きなくなる。このため、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４電路の場合、各直流電路に力行用遮
断ａ４ａ〜４ｄ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
る設備費が苅大になる。

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、この順電力変換器をこ接続された力行用母線と、こ
の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、この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ｌこ接続
されたカンード側間に接続される２組の遮断器と、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
、前記２組のダイオードブリッジ回路の共通接続された
各々のアノード側間に接続され、通常時は開放されてい
て前記遮１ｆｆｒ器の１組が故障したときは閉成される
直流断路器とから構成されたものである。

７０作　用 上記のように延長給電時にも２組の遮断器のうち−７だ
け遮断させて所望の端型区間のみを端型停止した場合で
も、他方の遮断器は導通状態にあるので、他方の電車線
路の延長給電を継続できる。

また、２組のダイオードブリッジ回路の共通接続された
アノード側同志を直流断路器により接続して２組のダイ
オードブリッジ回路間で相互に電力を融通する相互予備
方式としたので、一方の遮断器が故障しても、他方の遮
断器を通して全電車線路に給電できる。上記の他に事故
時の延長給ＩＷｉｌｔ流は事故回線と接続される遮断器
で遮断されるので、延長給電電流を供給する隣接変電所
でしゃ断する必要はなくなる。

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、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２２　ａ〜２２　ｃｌ及び４２
　ａ〜４２　ｄ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２１及び４Ｈこおけるダイオード２２ａ。

２２　Ｃ及び４２ａ、４２Ｃのカソード側は力行用母線
３に接続される。ｎ及び４３は第１及び第２のサイリス
タ遮断器（この遮断器は直流高速度遮断器でもよい）で
、第１及び第２サイリスタ遮断ａ２３及び４３のγノー
ド側（は力行用母線３、すなわちダイオード２２ａ、２
２ｃ及び４２ａ、４２ｃのカソードを共通接続した点２
４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２３及び４３のカソード側はダイオード２２ｂ
、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２２　ａと２２　ｂ及び４２　ａと４２１
）の共通接続点２６及び４６は直流断路器８ａ及び８ｃ
を介して第１及び第２電車線路９ａ及びｌＱａ／こ接続
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４１のダイオード２２　ｃと２２　ｄ及び４２
０と４２　（ｌの共通接続点２７及び４７は直流断路５
８１）及び８ｄを介して第２及び第４１！Ｌ車線路９ｂ
及び１０１）に接続される。

前記２組のダイオードブリッジ回路２１及び４１の　・
共通接続された点２５及び４５間は相互予備母線２８で
接続されるとともに、その相互予備母Ｍ２８の電路には
直流断路器２９が介挿される。この直流断路器２９は通
常開放状態にあり、第１及び第２サイリスク遮断ｉ２３
及び４３のどちらかが故障したときに閉成される。なお
、順１カ変換器はダイオード整流器を示したが、サイリ
スタ整流器であってもよい。

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′屯力変ｆｉａｌの力行電流はサイリスタ遮＠
器２３　、４３→ダイオード２２ｂ、４２ｂ−＊直流断
路器８ａ、８ｃを介して第１．第３電車線路９ａ。

１０　ａ　Ｇこ供給されるとともにサイリスタ遮１Ｉｆ
Ｔａｎ　。

４３→ダイオード２２ｄ、４２ｄ→直流断路器８ｂ＃８
ｄを介して第２．第４を車線路９ｂ、ｌＯｂに供給され
る。

また、第１電車線路９ａに発生した回生電流は直流断路
ａ８８．→ダイオード２２　ａ→サイリスタ遮断路Ｕ→
ダイオード２２　ｄ→直流断路器８ｂを介して第２電車
線路９ｂに供給されるか、ダイオード２２ａ→力行用母
線３→サイリスタ遮断器４３→ダイオード４２　ｄ→直
流断路器８ｃか８ｄを介して第３か第４電車線路１０ａ
？１０１）に供給される。なお、第２．第３及び第４電
車線路９ｂ、１０ａ及び１０　ｂに生じた回生電流も同
様に第１．第２ダイオードブリッジ回路２１　、４１を
通って流れ各′α車線路に供給される。

上記のように力行電流を各電車線路９ａ、９ｂ及びｌｏ
＆、１ｏｂに供給するとき、２組の第１．第２サイリス
タ遮断５２３　、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ζこなる。また、各電車線路９ａ、９ｂ及び
１０ａ、Ｌｏｔ）に発生した回生電流も同様に制御でき
る。

さらに、力行′送流及び回生電流とも第１．第２サイリ
スタ遮断器２３　、４３を通ることになるから、その遮
断ｉ　２３　、４３を開放させれば、力行及び回生の両
電流の遮断が２組のサイリスタ遮断器２３　、４３で行
うことができるので、保護シーケンスを簡素化できる。

このように力行及び回虫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１
図の第１￥Ｉｔ車線路９ａの７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、力行電流
は遮断される。その後、直流断路器８ａを開放させ、サ
イリスタ遮断器２３を再び閉成すれば、第２環車線路９
ｂに回、生電気車１４が運転されていても回生゛電流は
前述のように第３．第４電車線路ｉｏ　ａ、１０１）に
供給される。

上記ｍｌ、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２３　、４３を用いた延長
給電時に、所望の端型区間（第１．第２［車線路９ａ、
９ｂ）のみを饋電停止させる場合、第１サイリスタ遮断
器２３を開放させるだけであるから、第３．第４電車線
路１０　ａ　、　１０１）側のＩｎ区間には延長給電を
継続でき、電気車の円滑な運転が可能となる。

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ａ２３あるいは４３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。従って保饅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かでき、電気車の運行
効率を向上させることができる。

また、上記実施例では相互予備母線２８に介挿されてい
る直流断路器２９を、例えば第１サイリスタ遮ｆｒ器２
３が故障したときに閉成させれば、第１サイリスタ遮断
器羽に接続されている第１．第２電車線路９ａ、９ｂｆ
こ、第２サイリスタ遮断器４３側より相互予備母線２８
を介して給電することができる。これによりシステム自
体の信頼性を向上させることができる。

Ｈ０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。

ａ１延長給電時に所望の饋・晟区間のみを饋電停止した
場合でも、他方の電車線路側の端型区間には延長給電を
継続でき、電気車の円滑な運行が可能となる。

ｂｌ　　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遮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しゃ断する必要はない。

従って、保傾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の向上を
図ることができる。

０１２組の遮断器のうちどちらか一方の遮断器が故障し
た場合でも相互予備方式を用いたので、故障した遮断器
側に接続されている電車線路に対しても他方の遮断器側
より相互予備母線を通して給電することができ、システ
ム自体の信頼性を向上させることができる。

と、従来例に比較して回生用遮断器と、２組の力行用遮
断器が不要となるので、設備費は非常に有利となる。ま
た、遮断器が不要となるため、保護シーケンスが簡単に
なるので信頼性が向上する。

【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・・・力行用母線、９ａ、９
ｂ。 １０ａ、Ｌｏｔ）・・・第１から第４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・・・
相互予備母線、２９・・・直流断路馬。 第１図 １−−−−−−−−−一用負竜力′Ｌ利尊廖１３−−−
−−−−−−一力行用ｑ多４ ９ａ９ｂ、１０ａ、１０ｂ−−４１だ夕に４ｔ！申昶４
各２ｊ、４７−−−−−−−’Ｉフ、１２，９４４−１
”　７”’ＩＪ　・、９１１１Ｈ２３，４３−−−−−
−−ｈ４＋、糖２−１イリズブ田−けな器２８−−−−
−−Ｊ互予礒母傘ト ２９−−−−−−−一直清１す９）豫 手続補正書（白色 昭和６１年６月１７日

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、この力行
   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、この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、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数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、前記２
   組のダイオードブリッジ回路の共通接続された各々のア
   ノード側間に接続され、通常時は開放されていて前記遮
   断器の１組が故障したときは閉成される直流断路器とを
   備えてなることを特徴とする直流給電装置。