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直流電化 （ちょくりゅうでんか） は、直流電源を用いる鉄道の電化方式。
概要

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1879年にベルリン工業博覧会で世界最初の電車走行が実現した。この時の電力は直流を使用した。以降、第二次世界大戦後の商用周波数による交流電化が普及するまで、鉄道・軌道の電化方式は直流が標準的なものとなった。

方法としては、高圧 - 特別高圧（送電端6.6 kV - 77 kV）で受電した交流電力を、変電所にて必要な電圧に変換後、整流器で直流にし、電圧降下を抑えるための太い給電線（饋電線という）を通じ架線などに電力を供給する。架線電圧は、絶縁耐力からモータの製造可能な動作電圧を上限として500 - 3000 Vが選択されている。その中で、現在、世界的に多用されているものは600 V、750 V、1500 V、3000 Vの4種類である。通常は空中に張った架線に送電するが、トンネル断面を抑えたい地下鉄など、軌道の横に用意した給電用のレールに送電するケースもある（第三軌条方式を参照）。

交流は変圧が容易なため、交流電化方式では架線に特別高圧（≧ 10 kV）を用い、車上で降圧・整流してモータに供給するため、変電所間隔を50 km - 100 kmと広くとることができる。それに比べ、直流では500 V - 3000 Vという電圧値からの許容電圧降下が小さいため、太い架線や饋電線を使って電圧降下を抑えても変電所間隔が5 km - 10 km程度までしか拡げられず、結果として多数の変電所を必要とする。最近では、太い吊架線を饋電線と兼用とする饋電吊架方式にして饋電線を省略する事例もある。

特に日本における国鉄での事例では、直流変電所へ入る特別高圧送電線の送電端22 kV規格（受電端20 kV）を変圧して直流1500 Vを得ることが標準的だったものを、交流電化に際して送電電圧の20 kVをそのまま採用して開発試験を行い、定着した経過があるため、直流変電所を地上側に作るか、車上側に作るか（交流電化）、という選択であったとされている。なお、現在の受電電圧は受電電力の大きさから66 kVないし77 kV以上が主で、22 kVはローカル私鉄など比較的小容量のものである。なお烏山駅の充電設備は6.6 kV受電である[1]。

直流電化では地上設備側のコストが高くつくが、車両の製造コストは交流車両にくらべて安い。したがって、運転頻度が高く、編成両数の多い路線や1両当たりの扉数の多い車両の多い路線、旅客流動が多い割にホーム有効長に余裕のない駅の多い路線に向いた電化方式といえる。北陸本線のように、列車本数を増やすため、および他線区からの直通を目的として、交流電化区間の一部を直流電化に転換する例もある。

また、電圧の高い交流電化に比べて絶縁距離を小さくできるので、結果として周囲の建築物との距離を小さくできる。そのため、トンネル断面の制約のある地下鉄では直流電化が大多数である。非電化であった七尾線を電化するにあたり、交流電化の金沢駅に乗り入れする運転系統であるにもかかわらず、従来の小断面トンネルをそのまま利用するため、直流電化とされた例もある。