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直流き電回路の地絡による変電所遮断器の不要動作防止装置

国内特許コード P07A011712
整理番号 /NO33212
掲載日 2007年11月22日
出願番号 特願2001-330751
公開番号 特開2003-134657
登録番号 特許第3895148号
出願日 平成13年10月29日(2001.10.29)
公開日 平成15年5月9日(2003.5.9)
登録日 平成18年12月22日(2006.12.22)
発明者
  • 川原 敬治
  • 長谷 伸一
  • 森本 大観
  • 伊東 利勝
出願人
  • (財)鉄道総合技術研究所
  • (株)ジェイアール総研電気システム
発明の名称 直流き電回路の地絡による変電所遮断器の不要動作防止装置
従来技術、競合技術の概要 図3に、従来の直流電気鉄道の、変電所からのき電の状況を示す。変電所5では外部交流送電線から高圧の交流を受電し、交流遮断器6を経て変圧器7で降圧し、整流器8で整流して直流母線9から架線の各区間へき電される。例えば、直流遮断器10とき電回線過電流継電器14を経て上り架線18の区間Aへき電され、直流遮断器11とき電回線過電流継電器15を経て上り架線18の区間Bへ、直流遮断器12とき電回線過電流継電器16を経て下り架線19の区間Eへ、直流遮断器13とき電回線過電流継電器17を経て下り架線19の区間Fへとき電される。こうして、例えば直流1500Vのプラス側が上り架線18、下り架線19へ、マイナス側(帰線27)がレール21へ接続され電車20のモータが駆動されることになる。一方、変電所構内には接地マット23が設けられており、この接地マット23とレール21の間に、直流高圧接地継電器22が接続されている。これは、直流母線9が接地マット23へ地絡(直流母線地絡24)したり、架線が低抵抗地絡事故を起こしたり(外線低抵抗地絡25)した場合に、交流遮断器6および直流遮断器10~13を遮断してき電を停止させるための継電器である。直流母線地絡事故は、何らかの工事を行うときに安全のために直流母線を、接地マット接続端子へ接続して接地していたのを工事終了後に外し忘れた場合とか、ねずみや蛇等の野生動物が直流母線と地表に出ている接地マット接続端子との間にかかったり、或いは外線地絡時に作動した直流遮断器10~13のアークがよく消弧されないで変則的に飛んで直流母線と接地マット接続端子の間にアークが飛び移ったりした場合などに発生する。また、架線の低抵抗地絡は架線の近くで土木工事が行われている場合に地中深く打ち込んだ鉄パイルと架線が接触した場合等に発生する。このような直流母線地絡24或いは外線低抵抗地絡25が発生すると、接地マット23を通じて接地マット23とレール21の間に接続された直流高圧接地継電器22に直流高電圧がかかり、これが作動することにより交流遮断器6および直流遮断器10~13がすべて遮断され架線へのき電がすべて停止される。このように、直流高圧接地継電器22が作動して交流遮断器6、直流遮断器10~13が遮断状態になった変電所は、保守員が当該変電所に赴き、地絡の原因を調査除去した後各遮断器を再投入することになる。以上、変電所5について述べたが、隣接の変電所28についても、変電所構内で直流母線地絡を生じたり、き電中の架線で外線低抵抗地絡を生じた場合には変電所5の場合と同様の事態に至る。
産業上の利用分野 本発明は、直流電気鉄道において、変電所が複数存在する場合、或る変電所において直流母線地絡やその変電所管内の架線低抵抗地絡が発生した場合に、隣接する変電所がその影響を受けて、自変電所内或いは管内架線では地絡が発生していないにもかかわらず、交流遮断器や直流遮断器が遮断されるのを防止する技術の分野に属する。
特許請求の範囲 【請求項1】変電所にて外部からの交流入力を受け交流遮断器および変圧器を経て整流器で直流に変換し直流母線から各き電区間毎に対応して直流遮断器および、架線地絡発生時の地絡電流を検知し架線地絡検知信号を出力するき電回線過電流継電器を経て各区間の架線へき電する直流電気鉄道において、下記の各手段を有することを特徴とする直流き電回路の地絡による変電所遮断器の不要動作防止装置。(イ) 変電所構内の接地マットとき電区間のレールとの間に接続され接地マットに地絡電圧が加わると放電するとともに放電したことを示す放電検知信号を出力する放電ギャップ(ロ) レールから整流器への帰線の途中に設けられ、地絡電流が流れるとこれを検知し、地絡が発生したことを示す地絡検知信号を出力する帰線過電流継電器(ハ) 放電ギャップ、帰線過電流継電器およびき電回線過電流継電器からの検知信号線が接続され、き電回線過電流継電器からの架線地絡検知信号を受けたときは、他の検知信号の有無にかかわらず、当該き電回線過電流継電器と直列の直流遮断器に対してのみこれを遮断する遮断信号を出力し、放電ギャップからの放電検知信号と帰線過電流継電器からの地絡検知信号のみを受けたときは、前記交流遮断器および前記すべての直流遮断器に対してこれらを遮断する遮断信号を出力し、その他のときには、交流遮断器に対しても直流遮断器に対しても遮断信号を出力しない遮断制御器
【請求項2】変電所にて外部からの交流入力を受け交流遮断器および変圧器を経て整流器で直流に変換し直流母線から各き電区間毎に対応して直流遮断器および、架線地絡発生時の地絡電流を検知し架線地絡検知信号を出力するき電回線過電流継電器を経て各区間の架線へき電する直流電気鉄道において、下記の各手段を有することを特徴とする直流き電回路の地絡による変電所遮断器の不要動作防止装置。(イ) 変電所構内の接地マットとき電区間のレールとの間に接続され接地マットに地絡電圧が加わるとこれを検知し地絡検知信号を出力する直流高圧接地継電器(ロ) レールから整流器への帰線の途中に設けられ、地絡電流が流れるとこれを検知し、地絡が発生したことを示す地絡検知信号を出力する帰線過電流継電器(ハ) 直流高圧接地継電器、帰線過電流継電器およびき電回線過電流継電器からの検知信号線が接続され、き電回線過電流継電器からの架線地絡検知信号を受けたときは、他の検知信号の有無にかかわらず、当該き電回線過電流継電器と直列の直流遮断器に対してのみこれを遮断する遮断信号を出力し、直流高圧接地継電器からの地絡検知信号と帰線過電流継電器からの地絡信号のみを受けたときは、前記交流遮断器および前記すべての直流遮断器に対してこれらを遮断する遮断信号を出力し、その他のときには、交流遮断器に対しても直流遮断器に対しても遮断信号を出力しない遮断制御器
産業区分
  • 送配電
  • 鉄道
  • 電力応用
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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