JPS626838A - 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。

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、ダブル
セクションで区分された第１〜第３電車線路にカ行電流
を給電するとともにそれら線路からの回生電流及びカ行
電流が同一の遮断器（第３電車線路の回生電流を除く）
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そのブリッジ回路にダイオー
ドの直列回路を同極性にして並列接続し、直列回路と遮
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。

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、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で、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、　４ｃはカ行用サイリスク遮断器（以下力行
用遮断器と称す）、５ａ、　５ｂ。

５ｃは回生用ダイオードで、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５
ａ、　５ｂ。

５ｃｉカソード側は一括接続されて回生用サイリスク遮
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。回虫用遮断器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４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。

９Ｃは直流断路器、　ｌＯａ、　１０ｂ、　ｌｏｃはデ
ッドセクションｌｌａ、　ｆｉｂで区分された第１．第
２および第３電車線路である。

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、頭重力
変換゛装置ｌにより直流電力に変換して、区分された第
１．第２および第３電車線路１０ａ、　１０ｂ、　ｌｏ
ｃ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１２が回生運転時にあるとき、回生電力は第
２電車線路ｔａｂから回生用ダイオード５ｂ及び回生用
遮断器６を経て回虫用母線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
ｌＯａに回虫されるか、逆電力変換装置２を介して電源
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、直流
断路器９ｂを開放させる場合には、カ行用遮断５４ｂを
開放してから行わなければならないが、第２電車線路１
０ｂ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かある。

（２）第２図の構成では第１．第２および第３電車線路
１０ａ、　ＩＱｂ、　１０ｃへ直流電力を供給するには
カ行用遮断器４ａ、　４ｂ、　４ｃを各別に介して給電
しなければならない問題点がある。

（３）カ行用母線３と回生用母線７の事故の場合、頭重
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および
第３電車線路１０ａ、　ｌＯｂ、　１０ｃより流入され
る回生電流、延長給電電流等（第３電車線路１０ｃには
延長給電電流はない）の遮断を回生用遮断器６に附与す
るとすれば、それの遮断容量はカ行用遮断器４ａ、　４
ｂ、　４ｃより太きくしなけらばならない。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３倍（３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、延長給電電流を供給する隣
接変電所も停止させる必要がある。このため、饋電停止
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、　４ｃ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 この発明はダイオードブリッジ回路の共通接続されたカ
ソード側とアノード側間に遮断器を接続し、前記共通接
続されたカソード側をカ行母線に接続し、デッドセクシ
ョンで区分された第１．Ｆ２電車線路に前記ダイオード
ブリツノ回路の各辺を構成するダイオードのカソードと
アノードとの共通接続点を各別に接続し、かつ前記ダイ
オードブリッジ回路と極性を同じくしてダイオードの直
列回路を並列接続し、その直列回路の共通接続点に回生
母線を接続し、前記第１．第２電車線路間にデッドセク
ションで区分された第３電車線路を設け、この第３電車
線路に前記ダイオードブリッジ回路の共通接続されたア
ノード側を接続して構成したものである。

Ｆ１作用 上記のように構成すると第１．第２および第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３回生電流等の遮断
ができるとともにカ行母線や回生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、Ｉ組の遮断器でカ行１回生電流の制御ができる
ために、遮断器が極め安価に製作でき、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、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のカソード側はカ行用母線３に接続される。２３
はサイリスタ遮断器（直流高速度遮断器でもよい）で、
このサイリスタ遮断器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、　２２．ｄ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、また前記ブリッジ回路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。

さらに前記ブリッジ回路２１の共通接続点２５は直流断
路器９ｃを介して第１．第２電車線路１０ａ、　１０ｂ
の間にデッドセクションｌｌａ、　ｌｌｂで区分された
第３電車線路１０ｃに接続される。

２９はダイオード２８ａ、　２８ｂを直列接続したダイ
オードの直列回路で、この直列回路２９は前記ダイオー
ドブリッジ回路２１に並列接続される。なお、ダイオー
ド２８ａと２８ｂの共通接続点３ｏは回虫用母線７に接
続される。３Ｉは頭重力／逆電力変換器である。

次に上記実施例の動作を述べる。

サイリスタ遮断器２３は通常閉成状態にしておくと、順
電力変換器１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１
０ａ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
ｔａｂに供給され、かつサイリスク遮断器２３−直流断
路器９ｃを介して第３電車線路１０ｃ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に供給されるか、サイリスタ遮断器２３→直流
断路器９ｃを介して第３電車線路１０ｃに供給されるか
、あるいはダイオード２８ｂ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
回生電流は直流新路器９ｂ−ダイオード２２ｃｍ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に供給されるか、サイリスタ
遮断器２３−直流断路器９ｃを介して第３電車線路１０
ｃに供給されるか、あるいはダイオード２８ｂ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および第３電車線路１０ａ。

１０ｂ、　１０ｃにカ行電流を供給するとき、１組のサ
イリスク遮断器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、第１
．第２電車線路１０ａ、　１０ｂに発生した回生電流は
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２２ａ、　２２ｃ及びダイオード２８ｂ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、第１．第２電車線路１０ａ、　１０ｂのカ行電
流及び回生電流ともサイリスタ遮断器２３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
虫の両電流の遮断が１組のサイリスタ遮断器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Ｆ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、直流新路器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ｔ
ａｂに回生電気車Ｉ２が運転されていても回生電流は前
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３７あるい
は第１電車線路［ＯａのＦ点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、サイリスタ遮断器２
３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。

Ｈ１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
もにそのブリッジ回路にダイオードの直列回路を同極性
にして並列接続し、３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２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も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回虫用）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
上する利点がある。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新路器
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図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は従
来例の回路図である。 １・・・順電力変換器、２・・・逆電力変換器、３・・
・カ行用母線、７・・・回生用母線、９ａ、　９ｂ・・
・直流断路器、１０ａ、　ｌＯｂ、　ｌＯｃ・・・第１
．第２．第３電車線路、ｌｌａ。 １１ｂ・・・デッドセクション、２１・・・ダイオード
ブリッジ回路、２３・・・サイリスタ遮断器、２９・・
・ダイオードの直列回路、３１・・・頭重力／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、
   直流電力を交流電力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
   別に接続されるデツドセクシヨンで区分された第１、第
   ２電車線路と、 この第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、かつ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に接続される第３電車線
   路と、 前記ダイオードブリッジ回路に極性を同じくして並列接
   続されるとともにカソードとアノードとの共通接続点が
   回生用母線に接続されダイオードの直列回路とからなる
   ことを特徴とする直流給電装置。