[發明專利]電氣化鐵路用電力供給系統

有效

• 申請號: 200980107092.0
• 申請日: 2009-02-26
• 公開（公告）號: CN101965275A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 堤香津雄;松村隆廣;富田千代春;西村和也;后藤文也
• 申請（專利權）人: 川崎重工業株式會社
• 主分類號: B60M3/06
• 分類號: B60M3/06;B60M3/02;H01M10/30;H01M10/50;H02J1/14;H02J7/34
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及一種向電氣化鐵路用的架線供給電力的電氣化鐵路用電力供給系統。

背景技術

通常，電氣化鐵路用變電站例如將由電力公司供給的交流電或者由鐵路公司所有的發電站供給的交流電轉換為直流電而供給到饋電線。供給到饋電線的直流電經由空中架線并通過受電弓而供給到電氣化車輛。或者，直流電從饋電線經由第三鋼軌而供給到電氣化車輛。電氣化車輛將供給的電力經由搭載于車輛的電力控制裝置供給到行駛用的電動機(旋轉電動機或者直線電動機)，以此將電能轉換為行駛能量而進行行駛。

電氣化車輛消耗的能量根據車輛的行駛狀態而變化。具體而言，加速時電氣化車輛在短時間內消耗大量的電力，其結果是，致使架線或者第三鋼軌的電壓乃至饋電線的電壓暫時下降。為了應對這樣的暫時性電壓下降，在具備帶再生功能的電氣化車輛的鐵路設備中，減速時使行駛用的旋轉電動機或者直線電動機作為發電機發揮作用，以將電氣化車輛所具有的行駛能量轉換為電能實現電力回收。用該回收的電力補充供給電壓的暫時性電壓下降。

專利文獻1：日本特開2000-341874號公報

專利文獻2：日本特開2001-260719號公報

專利文獻3：日本特開2002-2334號公報

在帶再生功能的電氣化車輛減速時，由電動機產生并回收的電力通過電氣化車輛的電力控制裝置從架線或者第三鋼軌送往饋電線。此時，若軌道上有其它加速中的電氣化車輛，則再生電力被該電氣化車輛消耗。但是，在軌道上沒有加速中的電氣化車輛的情況下，因再生的電力通過電氣化車輛內的電力配線而使架線或者第三鋼軌的電壓暫時上升。若此時的電壓的上升小則沒有問題，但是，若電壓的上升大，則使電氣化車輛的電力設備和設置于鐵路設備的其它電氣設備的運轉產生故障。特別是上升的電壓超過電氣設備的耐電壓的情況下，有可能損傷該設備。

為了消除這樣的問題，電氣化車輛的電力控制裝置進行抑制產生超過規定電壓的再生電力的控制——再生的節流。另外，在架線等的電壓極高的情況下，由電力控制裝置進行切斷電力再生的控制。其結果是，產生再生的失效。但是，當發生再生的節流或者失效時，電氣化車輛為確保必要的減速度而使用機械制動，使行駛能量轉換為熱能而被無謂消耗。而且，既磨損制動片又招致維護費用的上升。

因此，為防止再生的失效，有提案提出使用再生斷路器通過電阻器將再生電力轉換為熱能的方法。另外，在變電站設置具有將再生電力轉換為交流電的能力的轉換器，將再生電力轉換為商用頻率交流電，使其從變電站返回到電力系統、或者被車站設備使用的技術已經實用化。

另外，在專利文獻1還記載了一種為了實現電力的負荷均衡而在饋電線連接鉛蓄電池的電氣化鐵路用充放電裝置。

另外，如在專利文獻2、3所公示的電氣化鐵路用電力供給系統(電源設備)為，在變電站將具有二次電池或者電雙層電容器的電力貯存裝置經由升降壓斷路器等充放電控制裝置連接于饋電線。

但是，使用上述的再生斷路器通過電阻器將再生電力轉換為熱能的方法，使再生電力無謂消耗。另外，上述的使用設置于變電站的轉換器使再生電力返回到電力系統或者由車站設備使用再生電力的方法，的確有效地利用了再生電力，但是，由于需要昂貴的轉換器而存在設備費用昂貴的問題。

另外，專利文獻1所記載的鉛蓄電池不適合在電氣化鐵路用電力供給系統中使用。其理由如下：電氣化車輛在其加速初期消耗大量的電力，另一方面，具有再生功能的電氣化車輛在減速初期產生大量的再生電力。因此，與電力供給系統連接的蓄電池必須具有可應對急劇的負荷變動的充放電能力。但是，鉛蓄電池沒有可足夠應對這樣急劇的負荷變動的充放電能力。因此，為了將鉛蓄電池應用于再生電力的貯存，就必須需要多個鉛蓄電池。因此需要龐大的設備面積。

另外，在專利文獻2、3所公示的用于電氣化鐵路用電力供給系統(電源設備)的充放電控制裝置存在價格非常昂貴的問題。另外，由于充放電控制裝置的響應性差，因而不能有效地貯存(充電)急劇增加的再生電力。另外，可用作充放電控制裝置的升降壓斷路器有可能產生使信號裝置產生故障的高頻噪聲。另外，當根據由電力公司供給的受電電壓的變動而使從電氣化鐵路用變電站供給到饋電線的電壓變動時，不能保證充放電控制裝置的正常工作。

另外，饋電線因其自身具有的電阻而隨著遠離電氣化鐵路用變電站而導致大的電壓下降。因此，在處于遠離電氣化鐵路變電站的場所的電氣化車輛加速的情況下，因電壓下降而有可能對車輛的行駛帶來障礙。

另外，即使由遠離電氣化鐵路變電站的場所的電氣化車輛再生電力的情況下，因從減速中的電氣化車輛再生的電力而使饋電線電壓急劇上升，有可能招致再生的節流和再生失效。