JP2003048465A - 電鉄用き電回路の漏洩電流検出装置 - Google Patents
電鉄用き電回路の漏洩電流検出装置Info
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- JP2003048465A JP2003048465A JP2001240770A JP2001240770A JP2003048465A JP 2003048465 A JP2003048465 A JP 2003048465A JP 2001240770 A JP2001240770 A JP 2001240770A JP 2001240770 A JP2001240770 A JP 2001240770A JP 2003048465 A JP2003048465 A JP 2003048465A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 漏洩電流を容易に検出できるようにする。
【解決手段】 直流変電所の負き電線１４に接続された
負き電線電流を検出する負き電線電流検出器１５と、第
１のレール５側のセクション９の近傍にセクション９よ
り遠い側から順次配置され第１のレール５と大地との間
の対地電位差をそれぞれ検出する第１の対地電位差検出
器１６及び第２の対地電位差検出器１７と、第２のレー
ル６側のセクションの近傍に配置され第２のレール６と
大地との間の対地電位差を検出する第３の対地電位差検
出器１８と、第１の対地電位差検出器１６と第２の対地
電位差検出器１７との間で第１のレール５側のレール電
位差を検出するレール電位差検出器１９と、負き電線電
流、各対地電位差、及びレール電位差とから第１のレー
ル５の漏洩電流を演算する演算器２０とを備えたもので
ある。
負き電線電流を検出する負き電線電流検出器１５と、第
１のレール５側のセクション９の近傍にセクション９よ
り遠い側から順次配置され第１のレール５と大地との間
の対地電位差をそれぞれ検出する第１の対地電位差検出
器１６及び第２の対地電位差検出器１７と、第２のレー
ル６側のセクションの近傍に配置され第２のレール６と
大地との間の対地電位差を検出する第３の対地電位差検
出器１８と、第１の対地電位差検出器１６と第２の対地
電位差検出器１７との間で第１のレール５側のレール電
位差を検出するレール電位差検出器１９と、負き電線電
流、各対地電位差、及びレール電位差とから第１のレー
ル５の漏洩電流を演算する演算器２０とを備えたもので
ある。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レールからの漏
洩電流を検出する電鉄用き電回路の漏洩電流検出装置に
関するものである。 【０００２】 【従来の技術】地球磁気観測所等に対する障害の防止と
して電気設備技術基準において、「電線路、電車線路及
び帰線は、地球磁気観測所に対して観測上の障害を及ぼ
さないように施設しなればならない」と規定されてい
る。電車線路においては、電車の存在するレール付近か
ら大地に漏れる漏洩電流が変電所付近では再びレールに
戻ってくる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】一般に、電車の電動機
を駆動した電流は、大部分が車輪からレールを経由して
変電所に帰ってくる。しかし、レールと大地との間は枕
木で絶縁されているのみで、絶縁が良好ではない。この
ため、一部の電流は電車位置付近でレールから大地に漏
れる。このように、変電所から遠方の電車が存在する位
置で発生した漏洩電流は大地を迷走した後、変電所近く
のレールに戻って変電所に帰ってくる。この場合、レー
ルから大地に漏れる電流、及び大地からレールに帰って
くる電流は、共に大地に垂直に流れる。このため、漏洩
電流の大きさと位置によっては地球磁気観測所付近に水
平成分の磁界を生じて地磁気に影響を及ぼす恐れがあ
る。しかし、電車は移動体であるため、電車位置での漏
れ電流を把握するにはレールに沿って多くの検出器が必
要となり、構成が複雑であるという問題点があった。こ
の発明は、変電所近くに検出器を設置することにより漏
洩電流を容易に検出できる電鉄用き電回路の漏洩電流検
出装置を提供することを目的としたものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】この発明に係わる電鉄用
き電回路の漏洩電流検出装置は、セクションを挟んで配
置された第１のレールと第２のレールとが、インピーダ
ンスボンドを介して直流変電所の負き電線に接続された
負き電線電流を検出する負き電線電流検出器と、第１の
レール側のセクションの近傍にセクションより遠い側か
ら順次配置され第１のレールと大地との間の対地電位差
をそれぞれ検出する第１の対地電位差検出器及び第２の
対地電位差検出器と、第２のレール側のセクションの近
傍に配置され第２のレールと大地との間の対地電位差を
検出する第３の対地電位差検出器と、第１の対地電位差
検出器と第２の対地電位差検出器との間で第１のレール
側のレール電位差を検出するレール電位差検出器と、負
き電線電流、各対地電位差、及びレール電位差とから第
１のレールの漏洩電流を演算する演算器とを備えたもの
である。 【０００５】 【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は実施の形態
１を示す構成図である。なお、図１では上下線の内、例
えば上り線側のみを示してある。図１において、１は交
流送電線、２は交流電力を直流電力に変換する直流変換
装置で、変電所に設置されている。３は直流変換装置２
に接続された正極直流母線、４は直流変換装置２に接続
された負極直流母線、５，６は電車（図示せず）が走行
する第１のレール及び第２のレール、７，８は各レール
５，６に沿って設置されたき電線、９は両レール５，６
及び両き電線７，８間を絶縁したセクション、１０，１
１は直流遮断器で、正極直流母線３と各き電線７，８と
の間に接続されている。１２，１３は第１のレール５間
及び第２のレール６間に接続されたインピーダンスボン
ドで、列車保安用の信号回路を分離する。１４はインピ
ーダンスボンド１２，１３と負極直流母線４との間を接
続した負き電線、１５は負き電線１４に接続された負き
電線電流検出器で、負き電線１４に帰ってくる負き電線
電流を検出する。 【０００６】１６は第１のレール５側のセクション９の
近傍にセクションより遠い側ａ点に配置された第１の対
地電位差検出器で、第１のレール５と大地との間の対地
電位差を検出する。１７は第１の対地電位差検出器１５
よりセクション９側のｂ点に配置された第２の対地電位
差検出器で、第１のレール５と大地との間の対地電位差
を検出する。１８は第２のレール６側のセクション９の
近傍のｃ点に配置された第３の対地電位差検出器で、第
２のレール６と大地との間の対地電位差を検出する。１
９は第１の対地電位差検出器１６と第２の対地電位差検
出器１７との間に設置されたレール電位差検出器で、第
１のレール５のレール電位差を検出する。２０は負き電
線電流、各対地電位差及びレール電位差が入力される演
算器で、第１のレール５側の漏洩電流を演算する。 【０００７】次に動作について説明する。図１におい
て、電車（図示せず）が存在する位置付近で大地に漏洩
した漏洩電流は大地を迷走した後、変電所付近の大地か
らレール５，６に吸い上げられて変電所に帰ってくる。
図２は図１の等価回路である。図２において、Ｉ１１０
ａ は負き電線電流検出器１５が検出した負き電線電流
で、第１のレール５側の負き電線電流Ｉ１１０ａ１と第
２のレール６側の負き電線電流Ｉ１１０ａ２ との合計
である。Ｖ１１２ａ，Ｖ１１２ｂ，Ｖ１１２ｃ，は各対
地電位差検出器１６〜１８が検出した対地電位差であ
る。Ｒ１１２ａ，Ｒ１１２ｂ，Ｒ１１２ｃ、は各対地電
位差検出器１６〜１８の設置点におけるレール２本分の
漏れ抵抗である。Ｒ１１１ａは第１のレール５のａｂ間
における所定の長さの２本分のレール抵抗で、計算又は
実測により求める。 【０００８】まず、変電所直下付近の大地からレールに
帰ってくる漏洩電流Ｉ１１２ｂを演算器２０で求める。
なお、レールに帰ってくる電流の大きさは、図３に示す
ようにレールの対地電位差にほぼ比例する。 Ｉ１１０ａ１ ＝Ｉ１１０ａ ＊Ｖ１１２ｂ／（Ｖ１１２ｂ＋Ｖ１１２ｃ） ・・・（１） Ｉ１１１ａ ＝Ｖ１１１ａ ／Ｒ１１１ａ ・・・（２） Ｉ１１２ｂ ＝Ｉ１１０ａ１ −Ｉ１１１ａ ・・・（３） 次に、式（１）（２）を式（３）に代入する。 Ｉ１１２ｂ＝Ｉ１１０ａ＊Ｖ１１２ｂ／（Ｖ１１２ｂ＋Ｖ１１２ｃ）−Ｖ１ １１ａ／Ｒ１１１ａ ・・・（４） レールの漏れ抵抗Ｒ１１２ａ，Ｒ１１２ｂ，と各対地電
位差検出器１６，１７が検出した各対地電位差Ｖ１１２
ａ，Ｖ１１２ｂ，とから式（５）（６）が成立する。 Ｉ１１２ａ＝Ｖ１１２ａ／Ｒ１１２ａ ・・・（５） Ｉ１１２ｂ＝Ｖ１１２ｂ／Ｒ１１２ｂ ・・・（６） 式（５）（６）から得られた式（７）によりＩ１１２ａ
が求められる。 Ｉ１１２ａ＝（Ｒ１１２ｂ／Ｒ１１２ａ）＊Ｉ１１２ｂ＊（Ｖ１１２ａ／Ｖ １１２ｂ） ・・・（７） 【０００９】ここで、Ｒ１１２ｂ／Ｒ１１２ａ＝ｋは一
定であるから、式（８）に示すようにＩ１１２ａはＩ１
１２ｂをＶ１１２ａ，Ｖ１１２ｂで按分したものに比例
する。 Ｉ１１２ａ＝ｋａ＊Ｉ１１２ｂ＊Ｖ１１２ａ／Ｖ１１２ｂ ・・・（８） 以上の演算により算出した式（４）（８）の合計値が漏
洩電流となる。このように、変電所の近傍で検出した負
き電線電流、対地電位差及びレール電位差とから、演算
器２０で第１のレール５の漏洩電流を演算することによ
り、漏洩電流を容易に検出することができる。さらに、
漏洩電流の大きさから異常の有無を判断して、地球磁気
観測所等への影響を推定することにより、適切な処置を
行うことができる。また、レールの漏れ抵抗Ｒ１１２
ａ、Ｒ１１２ｂは実測により求められるが、天候等によ
り道床の湿り具合で漏れ抵抗が変動する。このため、式
（４）（５）に漏れ抵抗を使用していないので、周囲の
状況に影響を受けることなく漏洩電流の検出を行うこと
ができる。 【００１０】上記実施例１において、レール５側に帰っ
てくる漏洩電流の検出について説明したが、レール６側
も同様に検出することができる。さらに、実施の形態１
において、第１のレール５の対地電位差の検出を２個所
に設置した各対地電位差検出器１６，１７で行うものに
ついて説明したが、３個所以上で第１のレール５の対地
電位差を検出することにより、精度の向上を図ることが
できる。 【００１１】 【発明の効果】この発明によれば、直流変電所の負き電
線に接続された負き電線電流を検出する負き電線電流検
出器と、第１のレールと大地との間の対地電位差をそれ
ぞれ検出する第１の対地電位差検出器及び第２の対地電
位差検出器と、第２のレールと大地との間の対地電位差
を検出する第３の対地電位差検出器と、第１の対地電位
差検出器と第２の対地電位差検出器との間で第１のレー
ル側のレール電位差を検出するレール電位差検出器とで
検出した負き電線電流、各対地電位差、及びレール電位
差とから演算器で第１のレールの漏洩電流を演算するこ
とにより、漏洩電流を容易に検出することができる。
洩電流を検出する電鉄用き電回路の漏洩電流検出装置に
関するものである。 【０００２】 【従来の技術】地球磁気観測所等に対する障害の防止と
して電気設備技術基準において、「電線路、電車線路及
び帰線は、地球磁気観測所に対して観測上の障害を及ぼ
さないように施設しなればならない」と規定されてい
る。電車線路においては、電車の存在するレール付近か
ら大地に漏れる漏洩電流が変電所付近では再びレールに
戻ってくる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】一般に、電車の電動機
を駆動した電流は、大部分が車輪からレールを経由して
変電所に帰ってくる。しかし、レールと大地との間は枕
木で絶縁されているのみで、絶縁が良好ではない。この
ため、一部の電流は電車位置付近でレールから大地に漏
れる。このように、変電所から遠方の電車が存在する位
置で発生した漏洩電流は大地を迷走した後、変電所近く
のレールに戻って変電所に帰ってくる。この場合、レー
ルから大地に漏れる電流、及び大地からレールに帰って
くる電流は、共に大地に垂直に流れる。このため、漏洩
電流の大きさと位置によっては地球磁気観測所付近に水
平成分の磁界を生じて地磁気に影響を及ぼす恐れがあ
る。しかし、電車は移動体であるため、電車位置での漏
れ電流を把握するにはレールに沿って多くの検出器が必
要となり、構成が複雑であるという問題点があった。こ
の発明は、変電所近くに検出器を設置することにより漏
洩電流を容易に検出できる電鉄用き電回路の漏洩電流検
出装置を提供することを目的としたものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】この発明に係わる電鉄用
き電回路の漏洩電流検出装置は、セクションを挟んで配
置された第１のレールと第２のレールとが、インピーダ
ンスボンドを介して直流変電所の負き電線に接続された
負き電線電流を検出する負き電線電流検出器と、第１の
レール側のセクションの近傍にセクションより遠い側か
ら順次配置され第１のレールと大地との間の対地電位差
をそれぞれ検出する第１の対地電位差検出器及び第２の
対地電位差検出器と、第２のレール側のセクションの近
傍に配置され第２のレールと大地との間の対地電位差を
検出する第３の対地電位差検出器と、第１の対地電位差
検出器と第２の対地電位差検出器との間で第１のレール
側のレール電位差を検出するレール電位差検出器と、負
き電線電流、各対地電位差、及びレール電位差とから第
１のレールの漏洩電流を演算する演算器とを備えたもの
である。 【０００５】 【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は実施の形態
１を示す構成図である。なお、図１では上下線の内、例
えば上り線側のみを示してある。図１において、１は交
流送電線、２は交流電力を直流電力に変換する直流変換
装置で、変電所に設置されている。３は直流変換装置２
に接続された正極直流母線、４は直流変換装置２に接続
された負極直流母線、５，６は電車（図示せず）が走行
する第１のレール及び第２のレール、７，８は各レール
５，６に沿って設置されたき電線、９は両レール５，６
及び両き電線７，８間を絶縁したセクション、１０，１
１は直流遮断器で、正極直流母線３と各き電線７，８と
の間に接続されている。１２，１３は第１のレール５間
及び第２のレール６間に接続されたインピーダンスボン
ドで、列車保安用の信号回路を分離する。１４はインピ
ーダンスボンド１２，１３と負極直流母線４との間を接
続した負き電線、１５は負き電線１４に接続された負き
電線電流検出器で、負き電線１４に帰ってくる負き電線
電流を検出する。 【０００６】１６は第１のレール５側のセクション９の
近傍にセクションより遠い側ａ点に配置された第１の対
地電位差検出器で、第１のレール５と大地との間の対地
電位差を検出する。１７は第１の対地電位差検出器１５
よりセクション９側のｂ点に配置された第２の対地電位
差検出器で、第１のレール５と大地との間の対地電位差
を検出する。１８は第２のレール６側のセクション９の
近傍のｃ点に配置された第３の対地電位差検出器で、第
２のレール６と大地との間の対地電位差を検出する。１
９は第１の対地電位差検出器１６と第２の対地電位差検
出器１７との間に設置されたレール電位差検出器で、第
１のレール５のレール電位差を検出する。２０は負き電
線電流、各対地電位差及びレール電位差が入力される演
算器で、第１のレール５側の漏洩電流を演算する。 【０００７】次に動作について説明する。図１におい
て、電車（図示せず）が存在する位置付近で大地に漏洩
した漏洩電流は大地を迷走した後、変電所付近の大地か
らレール５，６に吸い上げられて変電所に帰ってくる。
図２は図１の等価回路である。図２において、Ｉ１１０
ａ は負き電線電流検出器１５が検出した負き電線電流
で、第１のレール５側の負き電線電流Ｉ１１０ａ１と第
２のレール６側の負き電線電流Ｉ１１０ａ２ との合計
である。Ｖ１１２ａ，Ｖ１１２ｂ，Ｖ１１２ｃ，は各対
地電位差検出器１６〜１８が検出した対地電位差であ
る。Ｒ１１２ａ，Ｒ１１２ｂ，Ｒ１１２ｃ、は各対地電
位差検出器１６〜１８の設置点におけるレール２本分の
漏れ抵抗である。Ｒ１１１ａは第１のレール５のａｂ間
における所定の長さの２本分のレール抵抗で、計算又は
実測により求める。 【０００８】まず、変電所直下付近の大地からレールに
帰ってくる漏洩電流Ｉ１１２ｂを演算器２０で求める。
なお、レールに帰ってくる電流の大きさは、図３に示す
ようにレールの対地電位差にほぼ比例する。 Ｉ１１０ａ１ ＝Ｉ１１０ａ ＊Ｖ１１２ｂ／（Ｖ１１２ｂ＋Ｖ１１２ｃ） ・・・（１） Ｉ１１１ａ ＝Ｖ１１１ａ ／Ｒ１１１ａ ・・・（２） Ｉ１１２ｂ ＝Ｉ１１０ａ１ −Ｉ１１１ａ ・・・（３） 次に、式（１）（２）を式（３）に代入する。 Ｉ１１２ｂ＝Ｉ１１０ａ＊Ｖ１１２ｂ／（Ｖ１１２ｂ＋Ｖ１１２ｃ）−Ｖ１ １１ａ／Ｒ１１１ａ ・・・（４） レールの漏れ抵抗Ｒ１１２ａ，Ｒ１１２ｂ，と各対地電
位差検出器１６，１７が検出した各対地電位差Ｖ１１２
ａ，Ｖ１１２ｂ，とから式（５）（６）が成立する。 Ｉ１１２ａ＝Ｖ１１２ａ／Ｒ１１２ａ ・・・（５） Ｉ１１２ｂ＝Ｖ１１２ｂ／Ｒ１１２ｂ ・・・（６） 式（５）（６）から得られた式（７）によりＩ１１２ａ
が求められる。 Ｉ１１２ａ＝（Ｒ１１２ｂ／Ｒ１１２ａ）＊Ｉ１１２ｂ＊（Ｖ１１２ａ／Ｖ １１２ｂ） ・・・（７） 【０００９】ここで、Ｒ１１２ｂ／Ｒ１１２ａ＝ｋは一
定であるから、式（８）に示すようにＩ１１２ａはＩ１
１２ｂをＶ１１２ａ，Ｖ１１２ｂで按分したものに比例
する。 Ｉ１１２ａ＝ｋａ＊Ｉ１１２ｂ＊Ｖ１１２ａ／Ｖ１１２ｂ ・・・（８） 以上の演算により算出した式（４）（８）の合計値が漏
洩電流となる。このように、変電所の近傍で検出した負
き電線電流、対地電位差及びレール電位差とから、演算
器２０で第１のレール５の漏洩電流を演算することによ
り、漏洩電流を容易に検出することができる。さらに、
漏洩電流の大きさから異常の有無を判断して、地球磁気
観測所等への影響を推定することにより、適切な処置を
行うことができる。また、レールの漏れ抵抗Ｒ１１２
ａ、Ｒ１１２ｂは実測により求められるが、天候等によ
り道床の湿り具合で漏れ抵抗が変動する。このため、式
（４）（５）に漏れ抵抗を使用していないので、周囲の
状況に影響を受けることなく漏洩電流の検出を行うこと
ができる。 【００１０】上記実施例１において、レール５側に帰っ
てくる漏洩電流の検出について説明したが、レール６側
も同様に検出することができる。さらに、実施の形態１
において、第１のレール５の対地電位差の検出を２個所
に設置した各対地電位差検出器１６，１７で行うものに
ついて説明したが、３個所以上で第１のレール５の対地
電位差を検出することにより、精度の向上を図ることが
できる。 【００１１】 【発明の効果】この発明によれば、直流変電所の負き電
線に接続された負き電線電流を検出する負き電線電流検
出器と、第１のレールと大地との間の対地電位差をそれ
ぞれ検出する第１の対地電位差検出器及び第２の対地電
位差検出器と、第２のレールと大地との間の対地電位差
を検出する第３の対地電位差検出器と、第１の対地電位
差検出器と第２の対地電位差検出器との間で第１のレー
ル側のレール電位差を検出するレール電位差検出器とで
検出した負き電線電流、各対地電位差、及びレール電位
差とから演算器で第１のレールの漏洩電流を演算するこ
とにより、漏洩電流を容易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１を示す構成図であ
る。 【図２】 図１の等価回路である。 【図３】 図１の対地電位差とレールへの流入電流の分
布を示す説明図である。 【符号の説明】 １４ 負き電線、１５ 負き電線電流検出器、１６ 第
１の対地電位差検出器、１７ 第２の対地電位検出器、
１８ 第３の対地電位差検出器、１９ レール電位差検
出器、２０ 演算器。
る。 【図２】 図１の等価回路である。 【図３】 図１の対地電位差とレールへの流入電流の分
布を示す説明図である。 【符号の説明】 １４ 負き電線、１５ 負き電線電流検出器、１６ 第
１の対地電位差検出器、１７ 第２の対地電位検出器、
１８ 第３の対地電位差検出器、１９ レール電位差検
出器、２０ 演算器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 セクションを挟んで配置された第１のレ
ールと第２のレールとが、インピーダンスボンドを介し
て直流変電所の負き電線に接続された負き電線電流を検
出する負き電線電流検出器と、上記第１のレール側の上
記セクションの近傍に上記セクションより遠い側から順
次配置され上記第１のレールと大地との間の対地電位差
をそれぞれ検出する第１の対地電位差検出器及び第２の
対地電位差検出器と、上記第２のレール側の上記セクシ
ョンの近傍に配置され上記第２のレールと大地との間の
対地電位差を検出する第３の対地電位差検出器と、上記
第１の対地電位差検出器と上記第２の対地電位差検出器
との間で上記第１のレール側のレール電位差を検出する
レール電位差検出器と、上記負き電線電流、上記各対地
電位差、及び上記レール電位差とから上記第１のレール
の漏洩電流を演算する演算器とを備えたことを特徴とす
る電鉄用き電回路の漏洩電流検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001240770A JP2003048465A (ja) | 2001-08-08 | 2001-08-08 | 電鉄用き電回路の漏洩電流検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001240770A JP2003048465A (ja) | 2001-08-08 | 2001-08-08 | 電鉄用き電回路の漏洩電流検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003048465A true JP2003048465A (ja) | 2003-02-18 |
Family
ID=19071326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001240770A Pending JP2003048465A (ja) | 2001-08-08 | 2001-08-08 | 電鉄用き電回路の漏洩電流検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003048465A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010223616A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | East Japan Railway Co | ケーブルの状態判定装置及び方法 |
| JP2020061919A (ja) * | 2018-10-12 | 2020-04-16 | 株式会社日立製作所 | 鉄道車両および鉄道車両の電力制御方法 |
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-
2001
- 2001-08-08 JP JP2001240770A patent/JP2003048465A/ja active Pending
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