平成２６年度 電力技術交流会 平成２６年度 電力技術交流会 トロリ線とパンタグラフ間で発生する 離線アークについて 紫外線離線測定器の開発と 電車：トロリ線にパンタグラフ（すり板）を押し付けて，しゅう動しなが 電車：トロリ線にパンタグラフ（すり板）を押し付けて，しゅう 動しなが ら電気を得る 状態監視への応用 パンタグラフ 接触が悪くなると ・・・ トロリ線 車両 電力技術研究部（電車線構造） 早坂 高雅 電車線 ちょう架線 新幹線：交流25kV トロリ線 離線アークの例 在来線：直流～1500V Railway Technical Research Institute Railway Technical Research Institute 平成２６年度 電力技術交流会 平成２６年度 電力技術交流会 トロリ線とパンタグラフ間で発生する 離線アークについて 離線アークが集電系材料に与える影響 ―すり板への影響― すり板への影響― 離線アークが引き起こす問題 材料（すり板）の損耗⇒メンテナンスコストの増大 -200μg/C -70μg/C ★すり板の損耗量は？ 離線アークの発生箇所を特定して対策を施す 在来線用すり板（カーボン系） 新幹線用すり板（金属系） ★通過電気量（⇒ ★通過電気量（⇒アークの大きさ）＝電流× アークの大きさ）＝電流×アーク継続時間 ★離線アークの光を検出することによって 具体的には？ ★状態監視へ Railway Technical Research Institute Railway Technical Research Institute 平成２６年度 電力技術交流会 平成２６年度 電力技術交流会 離線アーク光の特徴 離線アーク光の測定装置 200mm ・離線アーク光は紫外線領域で太陽 光より強いスペクトル強度を有する ・この領域の光を検出することで精 度のよい測定が可能となる トロリ線 光ファイバ 受光部 パンタグラフ 検出部 記録装置へ 光電子増倍管 100 V AC/DC 高電圧電源 ファイバ方式 検出部 光電子増倍管 100mm 260mm 60mm 検出部 フォトダイオード トロリ線 メタルケーブル 検出部 パンタグラフ 記録装置へ フォトダイオード方式 Railway Technical Research Institute 価格 大きさ 車内・車外 の絶縁 波長変換方式 高価 大きい 可能 フォトダイオード方式 安価 小さい 光化が必要 Railway Technical Research Institute 1 平成２６年度 電力技術交流会 平成２６年度 電力技術交流会 (C) 測定装置の特徴 量 気 電 過 通 離線測定装置の状態監視手法への適用 監視対象 8 ファイバ方式の例 6 ①設備の異常によって発生する離線アークの検知 出力電圧の積分値∝ 出力電圧の積分値∝通過電気量 4 2 ⇒いつも同じ場所で，大きな離線アークが発生している ②着霜による離線アークの検知 0 0 1 2 ⇒ある区間で離線アークが多発している 3 測定装置出力電圧の積分 (V・s) -200μg/C ③すり板段付摩耗による離線アークの検知 ⇒規則的に長距離にわたって離線アークが発生している 出力電圧の積分値⇒ 出力電圧の積分値⇒すり板損耗量 の推定が可能 すり板段付摩耗の例 Railway Technical Research Institute Railway Technical Research Institute 平成２６年度 電力技術交流会 平成２６年度 電力技術交流会 状態監視装置としての条件 ・場所の特定：GPS ・離線アークの大きさ：測定装置の出力積分値 ・営業車に導入：処理部と記録部の小型化 ・ノイズの影響：バッテリ駆動 処理部 記録部 状態監視装置の測定結果例 1秒間あたりの 積分値 積分値(V (V・ (V・s) 1秒間あたりの 離線回数(Ch.1) 離線回数(Ch.1) (Ch.1) 離線回数(Ch.2) 離線回数(Ch.2) 1 検出部 0 0 $GPRMC 15530 29 A 3542.246 $GPVTG T N 13926.57 M 12.358 GPSデータ GPSデータ E 12.358 N 22.886 $GPGGA 15530 時刻 3542.246 2 $GPGSA 4 地表 12 移動速度 32 ) (ノット) ノット 23km/h 49 $GPGSV 267.6 積分値(V 積分値(V・ (V・s) (Ch.2) （UTC） ） UTC A 10:55,30 4 3 1 緯度 N 13926.57 E 経度 35° 35°42’14.8” 139°1926’34.2” 1 30 139° 15 1 79 293 GPS受信器 GPS受信器 Railway Technical Research Institute Railway Technical Research Institute 平成２６年度 電力技術交流会 状態監視装置の測定結果例 時刻 10:55,30 速度 23km/h 離線(1 離線(1秒間 (1秒間) 秒間) 29V・ｓ 29V・ｓ ≒30C ≒6mg 平成２６年度 電力技術交流会 まとめ ①昼夜を問わない離線アークの測定のため，離線アーク光を紫 外線でとらえる装置（ファイバ方式＆フォトオード方式）を開発した。 ②価格はフォトダイオード方式＜ファイバ方式である。 ③離線アークが発生した際のすり板損耗量に関して基礎実験を 行い，その値を得た。 ④離線測定装置を用いた状態監視手法として，離線アークの自 動処理＆記録装置を開発した。また所内試験において，模擬的 なアーク検出，位置検知等を確認した。 今後の課題 ・フィールド試験を実施して，実用化への課題の洗い出しを進める。 ★フィールド提供の事業者殿 ★状態監視装置は1パンタグラフ分のみ Railway Technical Research Institute Railway Technical Research Institute 2
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