JPS629459B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流式電気鉄道の給電装置に係り、特
に負荷毎にサイリスタ整流器を設置した個別電源
方式にみられる回路構成の複雑さを解消し、あわ
せて事故時の保護が容易となる個別電源方式の給
電装置を提供しようとするものである。

直流式電鉄系の変電所に設置される順電力変換
装置は、き電線の電圧精度さらには事故時に対す
る保護協調などの理由によつて、シリコン整流器
にとつて代わりサイリスタ整流器が適用されつつ
ある。このサイリスタ整流器を各回線毎に対応し
て設けた個別電源方式の大規模変電所の場合、き
電系が上り−下り含めて４回線であれば４台もの
サイリスタ整流器を設置しなければならないが、
よく知られているようにサイリスタ整流器は、円
滑な運用を期さなければならないというき電系そ
のものの使命より、その構造面、保護面等に特別
の考慮がはらわれ非常に高価なものとなつてい
る。すなわちサイリスタ整流器は一般に純ブリツ
ジ接続の構成のものが使用されるので、１台当り
少なくとも６個のサイリスタ素子と、これら素子
の過電圧保護用の自己点弧回路が６組、さらに転
流時のサージ吸収用のスナバー回路が６組必要と
し、変電所全体として24個の高耐圧−大容量サイ
リスタ素子と、24組もの過電圧保護回路、スナバ
ー回路とが必要となる。これに加えてサイリスタ
素子群の冷却は、例えばフロン溶媒液に６個の素
子を一体化したサイリスタ・スタツクを浸漬して
沸謄冷却するといういわゆる“フロン沸謄冷却
法”なるものであるから、これら諸々の要因によ
つて必然的にサイリスタ整流器そのものが高価に
なることは明白である。さらに個別電源方式で問
題となるのは各サイリスタ整流器の電源側に設け
られる変圧器である。この変圧器は二次側巻線を
２組に分割した構造のものを２台設置し、各二次
側巻線よりそれぞれ対応した負荷回線に給電する
構成としている。従つて大規模変電所であれば変
圧器そのものも大容量化し占有面積が大きくなつ
て、変電所の設備費の高謄化の要因ともなつてい
る。本発明はこの点に鑑みて発明されたものであ
つて、以下第１図および第２図に示す実施例に基
づき詳述する。

第１図は４回線の給電系統に適用した場合の原
理的な構成図を示し、同図で１は商用周波の交流
入力電源電圧を適宜な電圧値に降圧する為の変圧
器で、この変圧器は４回線の負荷系統に共用とす
べく単に１台のみを設置した点に本願の一特徴と
している。２−５はそれぞれ各サイリスタ整流器
の正極側サイリスタ群を示し、各サイリスタ群の
橋絡点より所望の直流パワーを取出すようにして
いる。７〜１０は各負荷回線毎に挿入したシヤン
ト抵抗等の如き電流検出器で、７０〜１００は電
流検出レベルと基準レベルとを比較−判定し当該
負荷回線をしや断することによつて給電系を保護
する保護リレーで、６はサイリスタ整流器の負極
側サイリスタ群を示し、この負荷側サイリスタは
各サイリスタ整流器に対して共用化していること
を本願の他の特徴としている。なお各サイリスタ
整流器の正極側サイリスタ群の直流出力側に連な
る負荷回線の構成は図示していないが、よく知ら
れているように直流式高速度しや断器、サイリス
タしや断器などで代表される高速度しや断器と、
回線を開極する為の断路器などが直列接続され、
これら回線に車両に給電する為のき電が直接接続
される。

以上のように構成される常時の動作は、変圧器
１を介して入力される商用周波の交流電力を各サ
イリスタ整流器の正極側サイリスタ群２〜５で直
流電力に順変換して、この直流電力を各回線に連
なるき電線に給電して各車両の力行パワーとして
与え、図示しない軌条→負極母線→負極側サイリ
スタ６の経路を通して商用周波電源側へ戻す訳で
あるが、各サイリスタ整流器のサイリスタ群を
OFFする場合は、よく知られているようにゲー
トバルスの送出を停止し、電源側の変圧器１の各
相電圧の変化によつて消弧するいわゆる“自然転
流”が行なわれる。かかる定常時に何らかの原因
でき電線を支持する碍子がリークして短絡事故を
生じたような場合、事故点には当該変電所のサイ
リスタ整流器より流入する電流と、回生運転時に
ある車両があれば回生車両よりの回生電流と、図
示変電所に隣接する変電所より流入するまわり込
み電流とがそれぞれ流れ、事故電流そのものは急
激に立上つて行く。この事故電流を７０〜１００
の保護リレーで監視し、事故電流のレベルと電流
立上り率di／dtとの２要素で保護リレーを動作さ
せる。何らかの保護リレーが動作するものとすれ
ば、動作した保護リレーの接点出力をもつてサイ
リスタ整流器の素子群をゲートシフトして一時的
にサイリスタ整流器をインバータ領域で動作さ
せ、負荷回線のチヤージエネルギーを商用周波電
源側へ回生し、しかる後にゲートブロツクしてサ
イリスタ整流器を停止させると同時に、動作した
保護リレーの接点出力をもつて事故回線の直流し
や断器をトリツプして事故回線のみを選択しや断
し、しかる後に事故回線に挿入される断路器を開
極するものである。

かかる動作を行なう給電装置で問題となるの
は、例えば各負荷回線より給電されるき電系の負
荷量が各回線毎にそれぞれ異なり各負荷回線で電
位差を生じた場合である。かかる場合、従来装置
にみられる個別電源方式であれば各負荷回線毎に
サイリスタ整流器が設置されるものであるからし
て、個々のサイリスタ整流器毎に所定の電圧調整
を行なつて負荷相互間の電圧のアンバランスを除
去することができるが、本願の如く個別電源方式
であつても負極側のサイリスタ群を共用化した場
合、各負荷回線相互間の電圧のアンバランスを抑
制することはできない。このような問題点を解決
したのが第２図に示す実施例である。

第２図の実施例で第１図と同一のものは同一符
号を付しており、本実施例で特徴とすべきこと
は、不荷不平衡に基く電圧のアンバランスを抑制
するために、ストツパーダイオード群と直流しや
断器を設けたことである。すなわち１１は第１の
ストツパーダイオード群で、電流方向を負荷回線
（き電線）より正極側サイリスタ群方向とする
と、このダイオード群１１の各個別のダイオード
のアノード側、は夫々各負荷回線に各別に接続さ
れ、また各ダイオードのカソード側は共通に接続
されている。

１３は第２のストツパーダイオード群で、この
ダイオード群１３は各個別のダイオードのカソー
ド側を夫々各正極側サイリスタ群２〜５の出力側
に各別に接続され、また各ダイオードのアノード
側は共通に接続されている。そしてこれら第１、
第２のダイオード群１１，１３間に直流しや断器
１２が介挿されている。

以上のように構成される本実施例によれば、常
時は直流しや断器１２が閉路してあるものである
からして、各負荷回線で負荷量が異なり電圧のア
ンバランスを生じたような場合、電位の高い負荷
回線より第１のストツパーダイオード及び直流し
や断器１２、第２のストツパーダイオードの経路
を通して電位の低い負荷回線側へと循還電流が流
れ、この循還電流を電位の低いき電線に連なる負
荷の車両側で消費するようにしたので不平衡負荷
に起因した電圧のアンバランスを効果的に抑制で
き、常時の運転には何ら支障はない。

以上のように本発明においては、サイリスタ整
流器を各負荷回線毎に設置した個別電源方式の給
電装置で、負極側のサイリスタ群を共用化し、さ
らに電源側トランスを共用化する構成としたの
で、以下に示すように種々の効果を奏すものであ
る。

サイリスタ整流器の素子群を４回線の負荷回
線であれば従来装置に比し９個軽減でき、これ
によつて過電圧保護回路とスナバー回路も従来
装置に比し９組削減できるので、非常に経済的
な給電装置を実現することができる。

上記項の利点に加えて電源トランスも従来
装置に比し１台削減することができるので、給
電装置の設置スペースを小さくでき給電装置そ
のものの設備費を軽減できる。

各負荷回線の相互間で負荷不平衡に起因する
電圧のアンバランスを生じた場合でも、循還電
流として流して負荷の車両側で消費するように
したので安定した給電業務を継続することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例を示す給電装置
の具体的な回路構成図、第２図は本発明による他
の実施例を示す給電装置の具体的な回路構成図。 １は変圧器、２〜５はサイリスタ整流器の正極
側サイリスタ、６は負極側サイリスタ、７〜１０
は電流検出器、７０〜１００は保護リレー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 商用周波電源電圧を適宜な電圧値に降圧する
   １台の変圧器と、複数の負荷回線毎に対応して設
   けられ交流入力電力を直流電力に順変換する複数
   組の正極側サイリスタ群と、軌条と接続される負
   極母線と上記変圧器の二次側との間に挿入され、
   かつ直流電力の帰路を形成する一組の負極側サイ
   リスタ群と、各負荷回線相互間の電位差を循還電
   流として流し、この循還電流を負荷の車両側で消
   費するようにした循還電流ループとでそれぞれ構
   成したことを特徴とする直流式電気鉄道の給電装
   置。 ２ 循還電流ループを、各負荷回線に挿入され通
   流極性を負荷回線側より正極側サイリスタ群とす
   る第１のストツパーダイオードと、各負荷回線に
   挿入され通流極性を第１のストツパーダイオード
   のカソード側より正極側サイリスタ群のカソード
   側とする第２のストツパーダイオードと、第２の
   ストツパーダイオードと第１のストツパーダイオ
   ード間に挿入する直流しや断器とで構成するよう
   にした特許請求の範囲第１項記載の直流式電気鉄
   道の給電装置。