(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を受電し電圧を降下して出力する変圧器と、この降圧された電力を整流して電気鉄道の直流電力を取り出す常用系と予備系の２台の整流器と、前記変圧器の二次側と前記各整流器間に設けられ、変圧器の二次側全てを常用系と予備系の何れか一方の整流器に選択切り換えする切換手段とを設け、前記切換手段を変圧器側の変圧器容器内部に装着し、前記切換手段は、切換装置および切換装置の前記２台の整流器に接続されたそれぞれの接点が変圧器容器内部の変圧器の二次側のコイルと低圧側ブッシングの間に設けられ、低圧側ブッシングは気中にて接続ダクトによりそれぞれの整流器に接続され、前記変圧器を何れか一方の整流器へ切り換え選択することを特徴とする直流電力変換機器ユニット。
【請求項２】
切換手段、変圧器および整流器を共通架台にて一体化したことを特徴とする請求項１に記載の直流電力変換機器ユニット。
【請求項３】
切換手段の動作を電動機あるいは空圧シリンダによる自動動作とすることを特徴とする請求項１または２に記載の直流電力変換機器ユニット。
【請求項４】
切換手段を介して変圧器と整流器とを接続する接続ダクトを、変圧器と整流器の上面に配設したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の直流電力変換機器ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流電力を直流電力に変換する電鉄用変電所において、交流電力を降圧する変圧器とこの変圧器より出力される交流電力を整流する複数の整流器との間を切り換え接続する接続部切換機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気鉄道の電力には、直流き電回路が利用されている。この回路を含む電気鉄道用変電所の主要機器は、電力会社から供給される交流電力を受電する変圧器と、受電された交流電力を直流に変換するための整流器とで構成されるのが基本となっている。また、直流電気鉄道の電力は３６５日連続の給電を必要とすることから、主要機器は機器の故障や保守を考慮して予備を設けているのが通常である。
【０００３】
図５は、従来の電気鉄道用変電所の単線結線図である。
図５において、１は電力会社から給電される交流電源、２は変電所内の交流電力回路、３は交流電力を受電して降下させる変圧器でこの場合は２台の変圧器３ａ，３ｂが並列に接続されている。４は変圧器３から送電される電力を直流に変換するための整流器でそれぞれ変圧器３ａ，３ｂに対応して２台の整流器４ａ，４ｂに分かれている。５ａ，５ｂは変圧器３ａ，３ｂと整流器４ａ，４ｂを接続するバスダクトである。６は整流された直流電力が供給される直流電力回路（電鉄の架線）である。７は直流電力回路６よりパンタグラフを通して負荷となる電気鉄道に供給される直流供給電力である。
【０００４】
ここで、８ａ，８ｂは交流電力回路２と変圧器３ａ，３ｂとの接続を遮断する遮断器、９ａ、９ｂは整流器４ａ，４ｂと負荷７側との接続を遮断する断路器である。１０は変圧器３ａ，３ｂや整流器４ａ，４ｂなどの主要機器を一体にしてユニット化するための共通架台である。
【０００５】
以上の従来のユニット化された直流電力変換機器は、具体例として特開平５−６４３２３号公報の図３、図４の電気鉄道用変電所として開示されている。なお、並列回路を構成する変圧器３と整流器４は、負荷として必要な電力容量を変圧器１台、整流器１台の組み合わせで負担できるような容量となっている。このため、機器の通常の運転状態においては、並列回路の一方の回路をＯＮとして常用回路とし、他方の回路をＯＦＦとして予備回路となるように断路器９ａ，９ｂを切り替えておく。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の変電所は上記のように構成されているので、運転中の機器の故障、保守点検時でも変電所の機能を継続させるために予備回路を設けることから所定容量以上の機器が必要となり、変電所の据え付け面積が増加する要因になっていた。
【０００７】
また、機器台数が多くなることから、据え付け工事期間、据え付け後のシステム試験のための期間が長くかかっていた。従って、従来の変電所は、以上のような問題点があるため、変電所の設備費や建設費の高騰を招くといった問題点が発生する。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、変電所の据え付け面積を低減できるとともに、据え付け期間を短縮できる直流電力変換機器ユニットを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る直流電力変換機器ユニットは、交流電力を受電し電圧を降下して出力する変圧器と、この降圧された電力を整流して電気鉄道の直流電力を取り出す常用系と予備系の２台の整流器と、前記変圧器の二次側と前記各整流器間に設けられ、変圧器の二次側全てを常用系と予備系の何れか一方の整流器に選択切り換えする切換手段とを設け、前記切換手段を変圧器側の変圧器容器内部に装着し、前記切換手段は、切換装置および切換装置の前記２台の整流器に接続されたそれぞれの接点が変圧器容器内部の変圧器の二次側のコイルと低圧側ブッシングの間に設けられ、低圧側ブッシングは気中にて接続ダクトによりそれぞれの整流器に接続され、前記変圧器を何れか一方の整流器へ切り換え選択するものである。
【００１０】
請求項２の発明に係る直流電力変換機器ユニットは、切換手段、変圧器および整流器を共通架台にて一体化したものである。
【００１３】
請求項３の発明に係る直流電力変換機器ユニットは、切換手段の動作を電動機あるいは空圧シリンダにより自動動作とするものである。
【００１４】
請求項４の発明に係る直流電力変換機器ユニットは、切換手段を介して変圧器と整流器とを接続する接続ダクトを、変圧器と整流器の上面に配設したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
従来の変電所の構成は、上記で説明したように、機器の故障や保守を行う場合の観点から変圧器１台に対して整流器１台の構成の電力変換回路を２回路、即ち、常時稼働している運転回路（常用系）と運転回路に変わって稼働する予備回路（予備系）を並列に設けることが通常であった。しかし、近年では技術の進歩に伴い変圧器の故障率が著しく低下したことから、変圧器１台につき整流器２台の構成とすることで従来と同等の運転回路と予備回路を設けることが可能となった。
【００１６】
以下、この発明の一実施の形態を図について説明する。図１は本実施の形態に係る直流電力変換機器ユニットの単線結線図である。尚、図中、図５と同一符号は同一または相当部分を示す。図において、３Ａは本実施の形態における変圧器、５ａ，５ｂは整流器４ａ，４ｂに対応するバスダクト、８Ａは本実施の形態における交流電路側の遮断器、１１Ａは変圧器３Ａと整流器４との間に組み込まれた手動型の切換装置で変圧器３の内部に設けられ、変圧器３Ａを整流器４ａ，４ｂの何れか一方に手動操作で接続できるように接点１１ａ，１１ｂが設けられている。１２は本実施の形態における共通架台であり、この共通架台１２に変圧器３や整流器４ａ，４ｂなどの主要機器を載置して一体化してユニット化する。
【００１７】
この実施の形態において、運転回路を構成する例えば整流器４ａを予備回路を構成する例えば整流器４ｂに切り換える場合、先ず遮断器８と運転中の断路器９ａをＯＦＦにする。その後、変圧器３を整流器４ｂに切り換え接続するために、切換装置１１Ａを接点１１ｂ側に投入し、変圧器３Ａと整流器４ｂから構成される予備回路を得る。予備回路への切り換え期間中に、今まで運転中であった整流器４ａの保守や修理を実施するものである。
【００１８】
図２（Ａ）,（Ｂ）は、図１に示した直流電力変換機器ユニットをさらに具体的に示した構造図である。図において、３Ａは１台の変圧器、４は整流器で４ａ、４ｂの２台となっている。１３は変圧器の高圧側ブッシング、１４は変圧器３Ａの低圧側ブッシングである。低圧側ブッシングは気中にてバスダクト５ａ、５ｂによりそれぞれの整流器４ａ、４ｂに電気的に接続されている。
【００１９】
１５は変圧器３Ａと整流器４と一体とするための接続フランジである。切換装置１１Ａの接点１１ａ，１１ｂは、変圧器３Ａのコイル（図示せず）と低圧ブッシングとの間に電気的にＯＮまたはＯＦＦ可能な構造に設けられている。１６ａ，１６ｂは手動型の操作機構であり、この操作機構１６ａ，１６ｂは外部から切換装置１１Ａの接点１１ａ，１１ｂを切り換えて変圧器３Ａに対する整流器の切り換え操作をする。接点１１ａは整流器で４ａ，接点１１ｂは整流器で４ｂに対応している。１２は上記で述べた変圧器と整流器とを一体にユニット化するための共通架台である。
【００２０】
この実施の形態での運転回路と予備回路との切換要領を説明する。
（１）高圧側の遮断器８Ａ、負荷側の断路器９ａ，９ｂをＯＦＦする。
（２）運転すべき所定の整流器を選定する。
（３）選定した整流器に対応する操作機構１６ａまたは１６ｂを操作し、切換装置１１Ａを接点１１ａまたは１１ｂに切り換え接続する。
（４）遮断器８Ａ、断路器９ａまたは９ｂを投入して所定の運転を行う。
【００２１】
この実施の形態では、変圧器と整流器とを一体にして共通架台に載せ、１台の変圧器３Ａと整流器４ａ，４ｂの何れか一方を切り換えて運転回路と予備回路に切り換えるための切換装置を設けたので、変圧器３Ａに対応する運転すべき整流器が選択でき、変圧器１台に対して整流器２台の組み合わせが可能となり、変圧器側の台数を減らすことができる。このため変電所の据え付け面積が低減できるとともに、変電所の据え付け期間が短縮できる。
【００２２】
また、変圧器と整流器とを一体にユニット化するための共通架台を設けているので、従来例と同様に一体輸送が可能で、据え付け期間がより短縮できる。
【００２３】
実施の形態２．
図３は、他の実施の形態を示した電気鉄道用変電所の単線結線図である。実施の形態１では変圧器３側に切換装置１１Ａを設け、変圧器３より何れか一方の整流器を選択切り換えしたが、図３に示すように各整流器４ａ，４ｂと変圧器３との間に接点１１ａ，１１ｂをそれぞれ独立に設けた切換装置１１Ｂを設けることも可能である。この実施の形態においても実施の形態１と同様に変圧器の台数を減らすことができ、変電所の据え付け面積が低減できるとともに、変電所の据え付け期間が短縮できる。
【００２４】
実施の形態３．
上記実施の形態の切換装置の操作機構１６ａ、１６ｂは手動型としたが、電動機や空圧シリンダなどで装置化することで操作がより簡便になるとともに自動制御が可能となり遠隔操作ができる。
【００２５】
実施の形態４．
上記実施の形態では、変圧器と整流器と対向するような位置に切換装置１１と接続フランジ１５を設けたが、図４のように機器の上部にダクト１７を設けて接続するようにすることができる。この場合は、機器高さは高くなるが据え付け面積はより低減できる効果がある。
【００２６】
【発明の効果】
この発明によれば、交流電力を受電し電圧を降下して出力する変圧器と、この降圧された電力を整流して電気鉄道の直流電力を取り出す常用系と予備系の２台の整流器と、前記変圧器の二次側と前記各整流器間に設けられ、変圧器の二次側全てを常用系と予備系の何れか一方の整流器に選択切り換えする切換手段とを設け、前記切換手段を変圧器側の内部に装着し、前記切換手段は、切換装置および切換装置の前記２台の整流器に接続されたそれぞれの接点が変圧器内部の変圧器の二次側のコイルと低圧側ブッシングの間に設けられ、低圧側ブッシングは気中にて接続ダクトによりそれぞれの整流器に接続され、前記変圧器を何れか一方の整流器へ切り換え選択するようにしたので、変電所の据え付け面積が低減できるとともに、据え付け期間が短縮できるという効果がある。
【００２７】
また、切換手段、変圧器および整流器を共通架台にて一体化したので、各電力機器の一体輸送が可能となり、据え付け期間がより短縮できるという効果がある。
【００２８】
また、切換手段を変圧器側の内部に装着し、この変圧器を何れか一方の整流器へ切り換え選択することで、変圧器の台数を減らし、変電所の据え付け面積が低減できるとともに、据え付け期間が短縮できるという効果がある。
【００３０】
また、切換手段の動作を電動機あるいは空圧シリンダにより自動動作させることで、切り換え操作の自動化が可能になるという効果がある。
【００３１】
また、直流電力変換機器ユニットは、切換手段を介して変圧器と整流器とを接続する接続ダクトを、変圧器と整流器の上面に配設したので、電力機器の据え付け面積をより低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態を示す直流電力変換機器ユニットの単線結線図である。
【図２】この発明の実施の形態の具体的な構造を示す直流電力変換機器ユニットの構成図である。
【図３】  この発明の他の実施の形態を示す直流電力変換機器ユニットの単線結線図である。
【図４】  この発明の他の実施の形態を示す直流電力変換機器ユニットの単線結線図である。
【図５】  従来の直流電力変換機器ユニットの単線結線図である。
【符号の説明】
１  交流電源、２  交流電力回路、３Ａ，３Ｂ  変圧器、４ａ，４ｂ  整流器、１１Ａ，１１Ｂ  切換装置、１７  ダクト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0004212682.tif 000005
【図５】
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