JPS6220733A - 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】 人、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
［ｔＩｔ電力に変換して電気車の駆動源として供給する
直流式鬼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、力行時
の電流及び回生時の電流が同一のａｆＲ器管流れる工う
に、そのａｔｆｒ器とダイオードブリッジ１ｇ１１１１
！！とｔ−組み合せたものを上り、下０用電車線路毎に
各々１組設けるとともに、各々のブリッジ回路が相互予
備（電力の融通）可能となるようにＩ流断路器會介して
接続し九ことに工９、電車線路側の事故等に対するシス
テムの信頼性ｔ−署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九複数の電車線路から
０回生電流も有効に活用でき、しかも相互予備給電全可
能にしてシステム自体の信碩性を向上し友ものである。

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？ｔｌ［
ｆｉｆ電所には１組ないし数組の変換装置が設けらｎて
構成されている。ま友、各変換装置の直流出力悼は変換
装置専用の直流高速度遮断器に接続さ几るとともにその
１ｉｒｔの交流人力ｉ１ｍは共通の母御導体に接続され
ている。すなわち、順磁力蛍換装置と直流高速度通断器
とｔ含め九給電系は変電所間で並列にｌ［Ｉ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ＩＩＩ接変電所問お工び巌路別
に区分さｎｌその区分さル九電車纏路ｒＣ各回線専用の
直流高速度遮断器１ｊ−弁して各変電所で、そｎぞｎの
正極母線に１［Ｉ続さｎル−ルは負憔母綴に接続される
。

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Ｗ＆１の一例であり、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１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ｆＬ母
線、４ａｓ４ｔ）６４Ｃａ４１４　＠　＠　４　ｔは力
行用サイリスタ遮断器（以下力行用遮断器と称す）、ｓ
ａ＊５ｂ−ｓｃ＊ｓａ＊ｓｅ＊ｓｆ［回生用ダイオード
である。ｃｎらダイオード５ａｓＳｂ＊Ｓｃ、Ｓａ、５
ｅ＊Ｒｆ　ｖアノード側は力行用鷹断器４　ａ　＠　４
　ｅｌ　ｍ　４０　ａ　４　ｄ　ｓ　４　ｅ　６４　ｆ
　　のカソードに接続されるとともにダイオード５ａ、
５ｂ＊５ｃｍ５ａ＊５・ａＢｆ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０回虫用ａｆｒ器６のカ
ソードは直流１３１を線３に！ｉＩ続される。直流母線
３には逆電力変換器２が接続される。８ａｅ８ｂ＊Ｒｃ
＊８ｔ１８ｅ、８ｆｄ直流断路器、９ａ＊９ｂ、９ｃ＊
９．ｉ、９ｅ＊９ｔｒＡデツドセクシヨン１１ａ＠１１
１１１Ｃ＃１１（１で区分さｒｔ、７を上り、下り用の
電車線路である。第２図の耐電装置は、セクションオー
バ一対策ｔ−施し九いわゆるダブルセクション方式であ
る。すなわち、セクションで区分さ−ｒＬ几’ζ車憑路
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工うにし、こ１によっ
てセクションおＬび電気車のパンタグラフが前記アーク
にＬＯ損焼することｔ防止しｔものである。

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ｒｉ蛍電所において図示しないｌａｉ用周波電＃母
線母線交流遡断器（図示省略）を迩して受電さｒｔ九３
相交流電圧を変圧器（図示省略）で適当な電圧に変換し
、頭重力賢換器１＆Ｃ工り直流電力に変換して、区分さ
′ｒＬ７を電車線路ｓ　ａ　＊　９　ｂ　＊９Ｃ及び９
６　ａ　９　ｅ　−Ｑ　ｆ　Ｋより電気車１２に供給さ
する。電気車１２は上記の１うに供給される直流・電力
で力行運転される。

次に電車線路９ｅ下に存在する電気車１２が回生運転時
にあるとき１回生電力は電車線路９ｅから直流断路器８
ｅ１回生用ダイオード５ｅ及び回生用遮断器６會経て［
ｆｉ母線３に供給される。この母＃！３に供給さｆ’し
た回生電力は力行電気車（図示省略）が運転されている
電車線路９ａ＠９ｂ＊９Ｃｍ９ｄ、９ｆに回生されるか
、逆電力臂換器２？介して商用周波電源母線に回生され
る。

Ｄ１発明が解決しＬうとする問題点 Ｉｌｌ　　第２図の工うに構成さｒｔ、＊従来例におい
て１１１ＩＷＬ力ｆ＠６１と逆砿力齋換器２とが直流母
線３を升してｌｆ接逆並列接続しであるので、逆電力質
換器２（Ｄ転流失敗に際して、頭重力質換器ｌ−より事
故を流が供給さｎ１事故が拡大される問題点がある。

１２）　　第２図において、回生用遮断器６’ｋａｌ断
すると次の工うな開明が発生する。

（イ）延長給電時に、所望の鏡型区間のみを鏡型停止し
ょうとすると、隣接する他方の電車線路の鏡型も停止さ
せてしまうので、電気車の運行に工ｌｉｔを生じてしま
う。

１０）事故時に電車線Ｗ＆ｚつ流入する回生電流。

延長給ｔｉｌＥ流を回生用遮断器６のみで遮断しょうと
すｒｔは、その遮断器６の、ＷＩ断答量は力行用遮断器
４ａ〜４ｆが挿入される直流電路管６１を路とすると、
少なくとも力行用遮断器の６倍も必要とする。

（ハ）そこで回生用遮断器６の遮断容量１ｒｔ１に減す
べく、回生電ａｔ−ａ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で蝙長給電電流
ｔ−ａ断できなくなる。この几め、隣接変電所側で事故
点側へ流出する電ａＩＩ−ｍ断しなけｎばならず、事故
時の保僅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、各直流電路に力行用遮
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。

（ＪｔＯまｔ、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問題点を解決する九めの手段 この発明は交眞電力會直流電力に変換する１晒鑞力変礫
器と、 前記順゛亀力ｑ換器に接続された力行用母線と、この力
行用母線に共通＊＃５！さｎｔカソード肯が接続される
２ｍＣｔ）ダイオードブリッジ回路と。

こｆ’Ｌら２組のダイオードブリッジ回路に各別に設け
らｆＬ、これらブリッジ回路の共通接続さ２′Ｌ７ｔア
ノード側と前記力行用母線に接続さ′ｎ九九カソード側
間接続される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ｔ−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復ａｋ形成するデッド
セクションで区分さｒＬ九ｇｉ。

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１９区分されて設けられるとともに、前記
第３．第４ＮＩＬＨ路との間に両線路とはデッドセクシ
ョンにエリ区分されて設けらｎ。

且つ前記２組のダイオードブリッジ回路の共通接続さｆ
Ｌ九アノード側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へ九ア
ノード側どうしを結ぶ電路に介挿さｎｔ直流断路器とｔ
備え几ことを特徴としている。

２０作用 上記の１うに適長給電時にも２組の遮断器のうち一方だ
け遮断させて所望の蹟電区間のみＩＩ一端型停止した場
合でも、他方の遮断器は導通状態にあるので、他方の電
卓線路の延長給電ｋｇ続できる。

また、２ＭＯダイオードブリッジ＠路の共通接続され次
アノード側同志！−［滝断路器Ｖｃエク接続して２組の
ダイオードブリッジ回路間で相互に電力ｔ−融通する相
互予備方式とし九ので、一方の遮断器が故障しても、他
方のａｍ器を通して全電卓線路にｍＷできる。上記の他
に事故時の延長給電電流は事故回線と接続されるａ１１
ｉｌ′ｒ器で遮断さするので、延長給電電ｆＩＬ會供給
する′ｆａ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役
さｌｒＬ九４個のダイオード２２ａ〜２２ｄ及び４２ａ
〜４２（１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９ダイオードブリッジ
回路２１及び４１におけるダイオード５１１ｍ、！２ｃ
及び４２　ａ　＊　４２　ｃのカソード偶は力行用母１
１１１３に接続される。２３及び４３ｊｔｇ１及び第２
のサイリスタ遮断器（このａｌＦｒ器は直流高速度遮断
器でもよい）で、第１及び第２−？イリスタ遮断器２３
及び４３のアノード′ＷＡは力行用母線３、すなわちダ
イオード’Ｊ２Ｂ、２２ｃ及び４２ａ。

４ｆｌｅ　のカソードを共通ｆｉＩ続し打点２４及び４
４に接続される。ま之、第１及び第２サイリスタ遮断器
２３及び４３のカソード＠はダイオード２２ｂ。

２２ｄ及び４２ｈａ４２ｄのアノードを共通接錆しｔ点
２ｓ及び４５に接猾される。

前記第１及び第２ダイオードブリッジ回路２１及び４１
ＱＪダイオード２２ａ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！３１！車線路９ａ及び９ｄに接続される。

１７ｔ、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２２ｃと５１２ｄ及び４５１Ｃと
４２６の共通接続点２７及び４７は直Ｒ，断路器８ｂ及
び８ｅｔ介して第２及び第４電車線路９１及び９ｅに接
続さ詐る。

さらに前記ダイオード２５１ｂと５１１ｄ及び４５！ｉ
と４２４の共通ｌ！続点５４及びｇ４ｄ［ｆｉ断１ｅｔ
８ｃ及び５ｔｔ−弁して第５及び第６電車＠［９ｃ及び
９ｆＫ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
接続点５！Ｓと４５を結ぶ電路ＩＩｃは直流断路器３０
が介挿される。この直ｆｆ、Ｗｆｒ路器８０は通常開放
状態にあり、第１及び第２サイリスタａ！＃器２３及び
４３のどちらかが故障したときに閉成される。なお、頭
重力変換・１はダイオード整流器を示し九が、サイリス
ク遮断器であってもＬい。

次に上記実施例の動作會述べる。

サイリスタ遮断！！１１３．４３は通常閉成状態にして
おくと、１ＩｉｉＩＩＥ力ｆ侯ｉ１１の力行電流はサイ
リスタ麿断器５１３．４３→ダイオード２２ｂ、４５Ｊ
ｂ→直ｆｌｆｔ、Ｗｒ’ｔ＆ａ　８　ｍ　、　８６　ｋ
介して第１．第３電車機略９　ａ　＊　９　（ｉに供給
さするとともに、サイリスク遮断器２３．４３→ダイオ
ード！！２（１，４２ｄ→直流断路５ｓｂ、ｓｅヤブｒ
してｓ２．第４電車礫路ｓｅｔ、ｅｅに供給され、且つ
サイリスタ遮断器２３．４３−＋直流断路器８　ｃ　、
　８　ｔｌ：ｆＦシて第５゜第６電単線路９ｃ＊９ｆに
供給される。

ま九％例えば第１′＃Ｌ単線絡９１に発生した回生電ｆ
ｔはｌｊＥ流断路器８＾→ダイオード２２＾→サイリス
タｌ！Ｉ断！２３→ダイオード！！、ｉ→直流断路器８
ｔｌｋブｒｔ、て第２′シ単巌絡９ｂに供給されるか、
直流断路器８ａ→ダイオード’Ｉ！２ａ→号イリスタａ
ｌｌ！ｌｒ器５１３→直流断路器８Ｃ會介して第５電単
−路９Ｃに供給されるか、直流餠路器８均→ダイオ　　
１−ド’Ｊ２ａ→力行用ｆｔ［３→サイリスタ遮断器４
３→ダイオード４２ｔ）か４２Ｉｉ→直ｔＩＬ断絡器８
ｄか８０１に介して第３か第４電車線路９ｄ、９ｅに供
給されるか、直流断路＠８ａ→ダイオード５１５１ａ→
力行用母縁３→号イリスタ遮断器４３→直流断路器８ｆ
’１升してｓ６電単線路９ｔに供給される。

なお、第２．第３．第４電車線路ｅｔ、９１９ｅに生じ
九回虫電流も同様に第１．第２ダイオードブリツジ回路
！１．４１１−通ってｆｉｎ、各電車線路に供給される
。

上記の１うに力行電流を各電車線路９ａ〜９ｆに供給す
るとき、２組の第１．第２サイリスタ遮断ｌｍ３３．４
３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図のもの工り４組省略できる狗点がある
。ζｆ−ＬＫより給電装置を安価に製作できるＬうにな
る。ま九、各電車線＠９ａ＊９ｂ、９ｄ、９ａ　　に発
生し九回生電ｆｉｔ−制御するときも、第１．第２サイ
リスタａｖｆｒ器２３゜４３と第１．第２ダイオードブ
リッジ回路鵞１゜４１のダイオード２５！　ａ　〜２５
！（１及び４’ｌａ〜４２６だけで制御できるｔめに、
回生用ａｌｆｒ器が不要となる利点がある。

さらに、力行電流及び回生ｔＲ，とも第１．第２サイリ
スタａ断器２３．４３’＠通ることになるから、そ（２
）ａｌｌ？Ｗ！１３　、４３１−開放す＜ｎｆｄ、力行
及び自生の両電流の通断が２組Ｖサイリスタａｖｆｒ器
ｔ３．４ａで行うことができ、堡護シークンスを簡素化
できる。このように力行及び回生の両電［を嶺断できる
機能を有するサイリスタａｍｏｔ用いることにＬり５例
えば＠１図の第１電卓巌路９ａｖＦ点で地絡事故が発生
したとき、サイリスタ遮断９２３％−開放させｎば、力
行電流は遮断される。その後、直流断路器８ａ全開放さ
せ、サイリスタ遮断器５１３を再び閉成すｎば、第２電
車線′＃＆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第３〜第６電車線路９０〜９ｆに
供給される。

上記第１．第２ダイオードブリッジ回路５１１゜４１と
第・１．第２サイリスタａ断器２３．　、４３を用いｔ
延長給電時に、所望の鏡型区間（第１．第２、第５電車
Ｓ路９　ａ　＊　９　ｂ　−９ｃ　）のみ！−１１１電
停止させる場合、第１サイリスタ達＃器２８ｆ開放させ
るだけであるから、第３．第４．第６電車線路９ｄ、９
ｅ、９ｆｆＩの鏡型区間には延長給電を継続でき、電気
車の円滑な連行が可能となる。

上記延長給を時に、事故が発生し次場合、事故＠縁に！
Ｉ８硯、されるサイリスタ遮断器５１３あるいは４３で
ａＣｔするので、適長給電直流を供給する隣接変電所で
遮断する必要はない。従って保護シーケンスの一層の単
純化と、事故のｓ＊’ｒ＊小限にとどめることができ、
電気車の連行効率を向上させろことができる。

ま九、上記実施例では第１．第２ダイオードブリツジ回
路２１．４１の共通接続点２５と４５を結ぶ電路に弁挿
された直流断路器３０奮１例えば第１サイリスタ達断器
２３が故障し九ときに閉成さぜｎば、第１サイリスタ！
！ｌ断器２３に接研されている第１．第２．第ｓ′ａｍ
線路９０＊　９６　＊　９ｃに、第２サイリスタ遮断１
ｉｔ４３１１１工り給電することができる。こ！Ｌに工
りシステム自体の信頼性を向上させることができる。

Ｈ１発明の効果 以上述べ九工うに、この発明に工ｎば久のＬうな効果が
得らｎる。

ａ、延長給電時に所望の端型区間のみ會端型停止し次場
会でも、他方Ｑ′１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。

口、地長給電時における事故のとき、延長？＠電電流は
事故回線と接続される遮断器で跪断するので、適長給電
電流を供給する１ｉｌｌｌ＆接変電所で遥断する必４Ｉ
はない。従って、保護シーケンスの一層の単純化と事故
の影響全最小限にとどめることができ、電気車の連行効
率の向上上図ることができる。

Ｃ０従来例に比較して回生用遮断器と、４組の力行用遮
断器が不要と々るので、設備費は非常に宥和となる。ま
次、遮断器り個数が減少するｔめ、保饅シーケンスが簡
単になるので信頼性が向上する。

ｄ、２組のａｒｒ器のうちどちらか一方の遮断器が故障
し九場せでも相互予備方式を用い７ｔｃＯで、故障し友
遮断器側に接続されている電卓線路に対しても他方のａ
断器ａ工０直流断路器會通して給電することができ、シ
ステム自体のＩＨ頼性を向上させることができる。

ｅ０回生電気車が第１〜第６鑞卓線路のりちいずｎかの
電卓ＩｌａＩｗ＆に存在しても各電車ｉ１！！路の力行
電気車に供給することができる。このｔ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耐電シ
ステムが実現できる。

！、＠気卓から発せらｎる回生電力の回生時に、電卓線
路で地絡事故が発生しても、遮断器で事故電流、延長給
電電流および回生電流’１ａｌＦｒすることができる。

この九め事故点を即座に解放することができ、事故の影
Ｗｔ−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ｌａ路図である。 ｌ・・・原電力変換器、３・・・力行用＃Ｂ＃ｌＩ％　
９ａ＠９１）１９ｃｓ９ｄｓ９ｅ＊９ｆ　””第１から
第６を車ａ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ａＷｆｒ器、℃項一　　　　　　、３０・・・ａｆ
Ｌ断路器。 第２回 扱Ｉｋ＃ＩＩｎ回路日

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、 前記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、 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ツドセ
   クシヨンで区分された第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ツドセ
   クシヨ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ツドセクシヨン
   により区分されて設けられ、且つ前記２組のダイオード
   ブリッジ回路の共通後続されたアノード側に各別に接続
   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
   ノード側どうしを結ぶ電路に介挿された直流断路器とを
   備えたことを特徴とする直流給電装置。