JP2003116206A - 電力変換装置用閉鎖型キュービクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高質量の絶縁変圧器を収納するキュービクルを
軽量化することや、仕様変更によるブレーカ数の増加や
容量変更に対応して増大する設計・製作の手間と費用を
軽減できるようにすることにある。 【解決手段】絶縁変圧器４を収納した変圧器用閉鎖型キ
ュービクル３０と各種ブレーカを収納した開閉器用閉鎖
型キュービクル２０を、別個にまたは一体にして設置で
きる構造とし、両者を背中合わせで一体化して設置す
る。開閉器用閉鎖型キュービクル２０では、その背面板
２６にブレーカを取り付ける際に、ブレーカ設備台数の
増加や容量増大に対応できるようなブレーカ取り付け孔
２９を設ける。各ブレーカの端子部には別個の感電防止
用保護カバー２８を設ける。また負荷用ブレーカ８の電
源側導体は、各負荷用ブレーカ８が同時に接続できる共
通母線２２を設け、該共通母線２２異なる容量のブレー
カに対応できる導体取り付け孔３２を設ける。更に変圧
器用閉鎖型キュービクルの天井部に吊り具４１を設け、
変圧器４と該吊り具４１を連結梁４２で結合する。

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、電力系統で使用
する電力変換装置の電源側と負荷側とに設置する電気回
路と、この電気回路に付随する機器を収納する電力変換
装置用閉鎖型キュービクルに関する。

【０００２】

【従来の技術】電力系統で使用する電力変換装置とし
て、例えばインバータ装置を主体にした無停電電源装置
がある。以下ではこの無停電電源装置を例にして、本発
明の詳細を説明する。図６は商用電源と同期している商
用同期システム無停電電源装置の一般的な主回路接続図
である。

【０００３】図６の従来例回路において、電力変換装置
としてのインバータ装置１は、商用電源２からの交流電
力を一定電圧・一定周波数の交流電力に変換するのであ
るが、商用同期システム無停電電源装置ではインバータ
装置１は商用電源２と同期の状態で運転しており、常時
は当該インバータ装置１から出力される交流電力が、図
示していない負荷へ給電される。このインバータ装置１
が故障したり、あるいは点検・修理などのために停止す
る場合は、当該インバータ装置１の電力変換装置用開閉
器としての入力側ブレーカ５と、同じく電力変換装置用
開閉器としての出力側ブレーカ６とをオフにすると共
に、電力変換装置用開閉器としてのバイパス回路用ブレ
ーカ７をオンにすることで、負荷用ブレーカ８を介して
負荷への交流電力の供給源が、停電すること無く、イン
バータ装置１から商用電源２に切り替えることができ
る。

【０００４】商用電源２とインバータ装置１との間に
は、電力変換装置用開閉器としての受電用ブレーカ３が
あり、これを介して絶縁変圧器４が接続されている。絶
縁変圧器４は商用電源２からの交流電力をインバータ装
置１に適した電圧に変圧すると共に、商用電源２側の配
電線などで発生するノイズがインバータ装置１へ侵入す
るのを遮断する。

【０００５】インバータ装置１を使用する場合に、当該
インバータ装置１の電源側と負荷側には前述した各機器
を備えることになるが、これらの機器を纏めて一点鎖線
で図示している閉鎖型キュービクル１０に収納するの
が、もっとも一般的な構成である。なお符号９は、閉鎖
型キュービクル１０へ導入される電源側電線，負荷側電
線あるいはインバータ装置１を接続するための電線を接
続するための外線端子部である。

【０００６】図７は図６で既述の従来例回路を収納して
いる従来の閉鎖型キュービクルの外形を三面図で示した
外形図であって、 (a)は正面図， (b)は右側面図， (c)
は平面図であり、図６の従来例回路に一点鎖線で記載し
ている閉鎖型キュービクル１０がこれに該当する部分で
ある。なお、当該閉鎖型キュービクル１０の両側面と天
井には換気用ギャラリ１１が設けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】閉鎖型キュービクル１
０には、図６で既述の従来例回路に記載の各ブレーカ
３，５，６，７，８と絶縁変圧器４およびこれらに付随
する部品類が収納されるのであるが、これらの中で特に
絶縁変圧器４は多量の鉄と銅を使用しているから、その
質量が極めて大である。そこで高質量の絶縁変圧器４を
収納できるように、且つ移動できるようにするために、
閉鎖型キュービクル１０は高い強度を備えた構造（例え
ば枠組構造）を必要とする。それ故、このような高質量
物体が収納されない閉鎖型キュービクルと比べると、設
計・製作に手間がかかり、高コストになる不具合があ
る。更に電力変換装置の容量や、当該電力変換装置が適
用されている回路の構成は一定していないから、閉鎖型
キュービクル１０の各種ブレーカを収納する部分を標準
化することは困難であり、毎回新しい図面を作成しなけ
ればならない不具合がある。これは絶縁変圧器４を収納
する部分も含めた閉鎖型キュービクル１０全体を新たに
設計することであり、設計・製作上の手間が大きくなる
だけではなく、管理面でも余分な手間が必要になる不具
合がある。更にまた、当該閉鎖型キュービクルの製作途
中でブレーカの設置数の増加や、ブレーカの容量変更な
どの仕様変更が生じたときに、これらの変更に対応がで
きないなどの不具合も生じる。

【０００８】そこでこの発明の目的は、高質量の絶縁変
圧器を収納するキュービクルを軽量化することや、仕様
変更によるブレーカ数の増加や容量変更に対応して増大
する設計・製作の手間と費用を軽減できるようにするこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、この発明の電力変換装置用閉鎖型キュービクル
は、電力変換装置へ入力する交流電力を絶縁する絶縁変
圧器と、この電力変換装置で変換した電力を負荷へ供給
する複数の負荷用開閉器と、この電力変換装置の使用状
況に対応して構成した回路の適宜の位置にあって当該電
力変換装置の入出力電力を開閉する複数の電力変換装置
用開閉器と、が閉鎖型キュービクルに収納されている電
力変換装置用閉鎖型キュービクルにおいて、前記絶縁変
圧器を収納した変圧器用閉鎖型キュービクルと、前記負
荷用開閉器と電力変換装置用開閉器とを収納した開閉器
用閉鎖型キュービクルとを設け、これら両閉鎖型キュー
ビクルを別個にまたは一体にして設置できる構造にす
る。

【００１０】これら変圧器用閉鎖型キュービクルと開閉
器用閉鎖型キュービクルとは、背中合わせで一体化でき
る構造にする。前記開閉器用閉鎖型キュービクルは、こ
れに収納する各開閉器を取り付ける取り付け孔を、当該
開閉器用閉鎖型キュービクルを構成する背面板に設け
る。前記開閉器用閉鎖型キュービクルの背面板に設ける
前記各開閉器取り付け孔は、各種容量の前記負荷用開閉
器と電力変換装置用開閉器に適合し、且つ複数台数の前
記各開閉器を取り付けることが可能な数の取り付け孔を
備える。

【００１１】前記開閉器用閉鎖型キュービクルに収納す
る前記各開閉器の電源側端子部と負荷側端子部には、各
開閉器毎に別個の感電防止用保護カバーを設ける。前記
開閉器用閉鎖型キュービクルに収納する前記負荷用開閉
器の電源側導体は、各負荷用開閉器を同時に接続できる
共通母線構造とし、該共通母線には各種容量で、且つ複
数台数の前記負荷用開閉器が接続可能な共通母線を備え
る。

【００１２】前記変圧器用閉鎖型キュービクルの天井部
に吊り具を設置し、当該絶縁変圧器とこれを収納する変
圧器用閉鎖型キュービクルの質量，または当該絶縁変圧
器とこれを収納する変圧器用閉鎖型キュービクルと前記
開閉器用閉鎖型キュービクルとの合計質量に耐えられる
複数の連結梁で前記吊り具と前記絶縁変圧器とを結合す
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施例を表し
た主回路接続図であって、図６で既述の従来例回路と同
様に商用同期システム無停電電源装置を表しているが、
この第１実施例では、従来の閉鎖型キュービクル１０
を、各種ブレーカを収納する開閉器用閉鎖型キュービク
ル２０と、絶縁変圧器４を収納する変圧器用閉鎖型キュ
ービクル３０とに分離する構造にすると共に、各ブレー
カに外部電線を接続するための外線端子部９を省略し、
外部電線は各ブレーカに直接接続する構造にしているこ
とと、複数の負荷用ブレーカ８の電源側端子は共通母線
２２に接続する構造にしていることが、図６で既述の従
来例回路とは異なっている。

【００１４】前述したように絶縁変圧器４は高質量であ
ることから、これを強固な構造の変圧器用閉鎖型キュー
ビクル３０に収納することとし、各種ブレーカとその付
属品を収納する開閉器用閉鎖型キュービクル２０は、こ
れに収納する機器が軽量であることから、開閉器用閉鎖
型キュービクル２０はあまり強固な構造にはしない。し
かしながら、仕様変更に伴って各種ブレーカの数量や容
量が変更になった場合でも、開閉器用閉鎖型キュービク
ル２０のみを部分的に変更すれば良く、変圧器用閉鎖型
キュービクル３０の改造を避けることができる。

【００１５】図２は本発明の第２実施例を三面図で表し
た外形図であって、請求項２に対応するが、 (a)は正面
図， (b)は右側面図， (c)は平面図である。図２の第２
実施例では、各種ブレーカとその付属品を収納した開閉
器用閉鎖型キュービクル２０と、高質量である絶縁変圧
器４を収納した変圧器用閉鎖型キュービクル３０とを別
個に製作し、これら両キュービクルを背中合わせに配置
して両者を一体化させた構造である。これら両キュービ
クルは、右側面図(b) に図示の矢印部または平面図分
(c) に図示の矢印部で結合または分離ができる構造にし
ている。

【００１６】この図２において、各種ブレーカはオン・
オフ操作をする必要があるから、開閉器用閉鎖型キュー
ビクル２０が前面側となるように配置する。なお、変圧
器用閉鎖型キュービクル３０の両側面と天井には換気用
ギャラリ１１が設けられているが、必要ならば背面部に
も換気用ギャラリ１１を設ける。図３は背中合わせの両
キュービクルの結合部分の詳細を表した構造図である。
この図３において、符号２３は開閉器用閉鎖型キュービ
クル２０の側面板であって、これを背面側へ９０度折り
曲げる。一方、変圧器用閉鎖型キュービクル３０のフレ
ーム３１を前面側へ９０度折り曲げ、これら両折り曲げ
部分を結合ボルト２４とナット２５とで締め付けること
で、開閉器用閉鎖型キュービクル２０と変圧器用閉鎖型
キュービクル３０とが結合される。側面板２３には背面
板２６が取り付けられているが、結合ボルト２４に対応
する位置に工具挿入孔２７を開口させておくことによ
り、結合ボルト２４の締め付け作業が容易になるから、
両閉鎖型キュービクルの結合作業と分離作業は簡単に行
える。

【００１７】なお、背面板２６には各種ブレーカが直接
取り付けられるのであるが、これら各ブレーカの質量は
大きくないから、当該背面板２６と側面板２３との取り
付けは、スポット溶接を数箇所施工する程度で十分なこ
とが多い。図４は本発明の第３実施例を三面図で表した
内部配置図であって、請求項３乃至請求項６に対応した
内容を表しており、 (a)は開閉器用閉鎖型キュービクル
の内部を正面から見た内部正面図， (b)は内部右側面
図， (c)は内部平面図であって、前面側に配置されてい
る開閉器用閉鎖型キュービクル２０には受電用ブレーカ
３，入力側ブレーカ５、出力側ブレーカ６、バイパス回
路用ブレーカ７および６台の負荷用ブレーカ８が収納さ
れており、これとは背中合わせの配置の変圧器用閉鎖型
キュービクル３０には絶縁変圧器４が収納されている。

【００１８】この図４で明らかなように、各ブレーカに
は外部電線を直接接続することで、従来は必要であった
外線端子部が省略されている。またバイパス回路用ブレ
ーカ７の負荷側端子からは共通母線２２が下方へ延び
て、複数の負荷用ブレーカ８の電源側端子への接続が容
易になると共に、接続スペースも縮小されている。これ
ら各ブレーカの電源側端子部分と負荷側端子部分には、
斜線で図示している感電防止用の保護カバー２８が個別
に設けられている。

【００１９】開閉器用閉鎖型キュービクル２０の背面板
２６には、例えば負荷用ブレーカ８の設備台数の増加や
容量増大に対応できるようなブレーカ取り付け孔２９
（図４(a)参照）が予め加工されているし、共通母線２
２にも負荷用ブレーカ８の設備台数の増加や容量の増大
に対応できる導体取り付け孔３２（図４ (b)参照）が予
め加工されている。

【００２０】図５は図４の第３実施例での各ブレーカの
容量が増大した場合を三面図で表した内部配置図であっ
て、 (a)は開閉器用閉鎖型キュービクルの内部正面図，
(b)は内部右側面図， (c)内部平面図である。図５に図
示の応用例において、受電用ブレーカ４３，入力側ブレ
ーカ４５，出力側ブレーカ４６，バイパス回路用ブレー
カ４７および６台の負荷用ブレーカ４８は、いずれも図
４で既述の第３実施例よりも容量が増大しているが、各
ブレーカは前述した図４に図示のブレーカ取り付け孔２
９を利用して取り付けられるから、配線も同じであり、
変更に伴う作業の煩雑さを回避できる。

【００２１】図８は本発明の第４実施例を三面図で表し
た内部配置図であって、請求項７乃至請求項８に対応し
た内容を表している。この図８は、変圧器用閉鎖型キュ
ービクルの天井板に吊り具４１を取り付けると共に、該
吊り具４１と内蔵している絶縁変圧器４とを複数の連結
梁４２で結合しているのが、図４とは異なっているが、
これ以外は同じであるから、同じ部分の説明は省略す
る。

【００２２】各連結梁４２は垂直であることが好ましい
から、吊り具４１は絶縁変圧器４の真上に位置すること
になるし、その形状は図示のように方形になることが多
いが、方形以外の形状であっても差し支えないのは勿論
である。絶縁変圧器４はこれを収納する変圧器用閉鎖型
キュービクルに固定されているから、図示のように吊り
具４１をワイヤ４４で吊り上げれば、この吊り具４１と
連結梁４２が絶縁変圧器４を吊り上げ、更に絶縁変圧器
４がキュービクルを吊り上げる。よって絶縁変圧器４を
収納しているキュービクルは従来に比べて強度を大幅に
低下させることができるから、枠組の省略や外板の肉厚
削減、更には外板を金属材料から合成樹脂材へ変更する
などにより、その構造の簡素化と質量の低減を図ること
ができる。

【００２３】なお、変圧器用閉鎖型キュービクルと開閉
器用閉鎖型キュービクルとが結合されている場合に、前
述した吊り具４１で両キュービクルを同時に吊り上げる
ことは可能であるが、重心がずれて吊り上げ時に傾く恐
れがある場合は、開閉器用閉鎖型キュービクルに設けて
いるアイボルトにもワイヤを掛けて、吊り具４１とで共
吊りする。

【００２４】図９は図８で既述の吊り具の一例を表した
構造図である。図９に図示のように、アングル鋼を方形
に組み合わせた吊り具４１をキュービクルの天井板に載
せるが、これの適宜の場所にワイヤを掛ける吊り孔４３
を開口させる。

【００２５】

【発明の効果】電力変換装置を使用する回路では、電源
側からノイズが侵入するのを遮ることと入力電圧を適切
な値に変圧することのために、電力変換装置の入力側に
絶縁変圧器を設置するが、この絶縁変圧器は大きな質量
を有するため、これを収納するのに強固な構造の閉鎖型
キュービクルが必要であった。また、当該電力変換装置
を含む回路には各種のブレーカが使用されており、これ
らの回路と各ブレーカも当該閉鎖型キュービクルに収納
する必要があることから、ブレーカ部分は軽量であるに
もかかわらず、全体が強固な構造の閉鎖型キュービクル
に収納しなければならないために、キュービクルの製作
に手間がかかる欠点があった。更に回路や各ブレーカ
は、仕様変更に伴ってその設備数量や容量が変更になる
と、変更が無い絶縁変圧器収納部分も含めた閉鎖型キュ
ービクル全体を、その都度変更しなければならない不都
合があった。

【００２６】これに対して本発明では、絶縁変圧器を収
納する強固な変圧器用閉鎖型キュービクルと、回路や各
種ブレーカを収納する軽量で仕様変更に対応できる考慮
が払われている開閉器用閉鎖型キュービクルとを別個に
設計・製作し、両者を例えば背中合わせの配置で設置す
る。開閉器用閉鎖型キュービクルは外線端子部を省略
し、当該キュービクルの背面板にブレーカを直接取り付
けると共に、ブレーカの設置台数の増加や容量変更に対
応できるブレーカ取り付け孔を予め加工したり、共通母
線にもブレーカの設置台数の増加や容量変更に対応でき
る導体取り付け孔を予め加工しておくことにより、高強
度の閉鎖型キュービクルは絶縁変圧器を収納する部分の
みに限定し、仕様変更によりブレーカ設備数が増加した
り容量変更があっても、設計・製作の変更は開閉器用閉
鎖型キュービクルのみにすることができて、変更による
手間と費用を抑制できる効果が得られる。

【００２７】更に、大きな質量が集中している絶縁変圧
器の上部に吊り具を設け、この吊り具と変圧器とを複数
の連結梁で結合すれば、この変圧器がキュービクルを吊
り上げるから、このキュービクルは大きな強度が不要に
なってその構造を簡素化させ、軽量化できる効果も得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を表した主回路接続図

【図２】本発明の第２実施例を三面図で表した外形図

【図３】背中合わせの両キュービクルの結合部分の詳細
を表した構造図

【図４】本発明の第３実施例を三面図で表した内部配置
図

【図５】図４の第３実施例での各ブレーカの容量が増大
した場合を三面図で表した内部配置図

【図６】商用電源と同期している商用同期システム無停
電電源装置の一般的な主回路接続図

【図７】図６で既述の従来例回路を収納している従来の
閉鎖型キュービクルの外形を三面図で示した外形図

【図８】本発明の第４実施例を三面図で表した内部配置
図

【図９】図８で既述の吊り金具の一例を表した構造図

【符号の説明】

１ 電力変換装置としてのインバータ装置 ２ 商用電源 ３，４３ 電力変換装置用開閉器としての受電用ブレー
カ ４ 絶縁変圧器 ５，４５ 電力変換装置用開閉器としての入力側ブレー
カ ６，４６ 電力変換装置用開閉器としての出力側ブレー
カ ７，４７ 電力変換装置用開閉器としてのバイパス回路
用ブレーカ ８，４８ 負荷用ブレーカ ９ 外線端子部 １０ 閉鎖型キュービクル １１ 換気用ギャラリ ２０ 開閉器用閉鎖型キュービクル ２２ 共通母線 ２３ 側面板 ２４ 結合ボルト ２６ 背面板 ２７ 工具挿入孔 ２８ 保護カバー ２９ ブレーカ取り付け孔 ３０ 変圧器用閉鎖型キュービクル ３１ フレーム ３２ 導体取り付け孔 ４１ 吊り具 ４２ 連結梁 ４３ 吊り孔 ４４ ワイヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｂ 1/08 Ｈ Ｊ Ｆターム(参考） 5G016 AA04 CD02 CD07 CD10 CD16 CD23 CD38 CF12 DA22 DC04 EA04 5H007 AA00 BB05 HA03 HA04 HA07

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電力変換装置へ入力する交流電力を絶縁す
   る絶縁変圧器と、この電力変換装置で変換した電力を負
   荷へ供給する複数の負荷用開閉器と、この電力変換装置
   の使用状況に対応して構成した回路の適宜の位置にあっ
   て当該電力変換装置の入出力電力を開閉する複数の電力
   変換装置用開閉器と、が閉鎖型キュービクルに収納され
   ている電力変換装置用閉鎖型キュービクルにおいて、 前記絶縁変圧器を収納した変圧器用閉鎖型キュービクル
   と、前記負荷用開閉器と電力変換装置用開閉器とを収納
   した開閉器用閉鎖型キュービクルとを設け、これら両閉
   鎖型キュービクルを別個に，あるいは一体にして設置で
   きる構造にすることを特徴とする電力変換装置用閉鎖型
   キュービクル。
2. 【請求項２】請求項１に記載の電力変換装置用閉鎖型キ
   ュービクルにおいて、 前記変圧器用閉鎖型キュービクルと開閉器用閉鎖型キュ
   ービクルとは、背中合わせで一体化できる構造にするこ
   とを特徴とする電力変換装置用閉鎖型キュービクル。
3. 【請求項３】請求項１乃至請求項２に記載の電力変換装
   置用閉鎖型キュービクルにおいて、 前記開閉器用閉鎖型キュービクルは、これに収納する各
   開閉器を取り付ける取り付け孔を、当該開閉器用閉鎖型
   キュービクルを構成する背面板に設けることを特徴とす
   る電力変換装置用閉鎖型キュービクル。
4. 【請求項４】請求項１乃至請求項３に記載の電力変換装
   置用閉鎖型キュービクルにおいて、 前記開閉器用閉鎖型キュービクルの背面板に設ける前記
   各開閉器取り付け孔は、各種容量の前記負荷用開閉器と
   電力変換装置用開閉器に適合し、且つ複数台数の前記各
   開閉器を取り付けることが可能な数の取り付け孔を備え
   ることを特徴とする電力変換装置用閉鎖型キュービク
   ル。
5. 【請求項５】請求項１乃至請求項４に記載の電力変換装
   置用閉鎖型キュービクルにおいて、 前記開閉器用閉鎖型キュービクルに収納する前記各開閉
   器の電源側端子部と負荷側端子部には、各開閉器毎に別
   個の感電防止用保護カバーを設けることを特徴とする電
   力変換装置用閉鎖型キュービクル。
6. 【請求項６】請求項１乃至請求項５に記載の電力変換装
   置用閉鎖型キュービクルにおいて、 前記開閉器用閉鎖型キュービクルに収納する前記負荷用
   開閉器の電源側導体は、各負荷用開閉器を同時に接続で
   きる共通母線構造とし、該共通母線には各種容量で、且
   つ複数台数の前記負荷用開閉器が接続可能な共通母線を
   備えることを特徴とする電力変換装置用閉鎖型キュービ
   クル。
7. 【請求項 7】請求項１乃至請求項２に記載の電力変換装
   置用閉鎖型キュービクルにおいて、 前記変圧器用閉鎖型キュービクルの天井部に吊り具を設
   置し、当該絶縁変圧器とこれを収納する変圧器用閉鎖型
   キュービクルの質量，または当該絶縁変圧器とこれを収
   納する変圧器用閉鎖型キュービクルと前記開閉器用閉鎖
   型キュービクルとの合計質量に耐える複数の連結梁で前
   記吊り具と前記絶縁変圧器とを結合することを特徴とす
   る電力変換装置用閉鎖型キュービクル。
8. 【請求項８】請求項７に記載の電力変換装置用閉鎖型キ
   ュービクルにおいて、 前記吊り具は前記絶縁変圧器の真上の天井部に取り付
   け、且つその形状は、複数の前記連結梁をほぼ垂直に結
   合できる形状にすることを特徴とする電力変換装置用閉
   鎖型キュービクル。