JP2014033481A - スイッチギヤ - Google Patents

Abstract

【課題】開閉器ユニットの取り付けや取り外しを短時間で行うことが出来るスイッチギヤを提供することを目的とする。
【解決手段】
上記の課題を解決するために、母線と、該母線に電気的に接続される複数の開閉器ユニット１０ａ、１００ａ、２４０ａと、前記母線、及び開閉器ユニット１０ａ、１００ａ、２４０ａの少なくとも一部を内部に有する筐体とを備え、複数の開閉器ユニット１０ａ、１００ａ、２４０ａの間は、導体を有する連結部５０ａ、６０ａにより電気的に接続され、連結部５０ａ、６０ａは複数の開閉器ユニット１０ａ、１００ａ、２４０ａが配列される方向とは異なる方向に、取り付け、または取り外しが可能であることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、遮断器、断路器などがユニット化された開閉器ユニットを備えるスイッチギヤに関する。

近年、電力供給系統において、地球温暖化問題への対応策として、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ_６ガス）を使用しない高電圧スイッチギヤが注目されている。その絶縁方式としては、高圧力の乾燥空気をタンクに封入した圧縮空気絶縁方式、真空を主な絶縁媒体とした真空絶縁方式、エポキシ樹脂を高電圧部に被覆する固体絶縁方式などがある。

スイッチギヤの構成には、母線の数に応じて単母線タイプと複母線タイプがあり、いずれも、負荷への給電のためのフィーダ盤、母線を分離させるための母線区分盤、２つの母線を接続させるための母線連絡盤などを並べて構成される。図２０に、複母線タイプにおけるスイッチギヤの単線結線図の一例を示す。ここで、電力を受けるための受電盤については、主回路構成はフィーダ盤のそれと同一と考えてよい。

ここで、従来のスイッチギヤとして例えば特許文献１に記載されたものがある。該スイッチギヤにおける主回路部分は、いずれも固体絶縁型ユニット化された遮断器、断路器、接地開閉器と言った各開閉器、更には母線とを組合せることで構成されている。

特開２００７−３０６７９１号公報

上記特許文献１に記載されたスイッチギヤにおいては、開閉器ユニット間を連結する連結部が、複数の開閉器ユニットが配列される方向に取り付け、取り外しされる様に形成されており、いずれかのユニットが故障した場合に１つの盤内の機器を一括して全部取り外すか、ユニットを一旦垂直方向にずらしてから、水平移動して取り外す必要があった。そして、交換取り付け時には、逆の作業が必要となる。即ち、取り付けや取り外し作業を短時間で完了することが困難となる恐れがある。取り付けや取り外しが長時間に及べば、当該スイッチギヤからの電力供給を受ける負荷側は、停電する時間が長くなってしまい、また分散電源などが配置されていた場合には、当該電源からの電力供給が途絶えてしまう。

そこで本発明では、開閉器ユニットの取り付けや取り外しを短時間で行うことが出来るスイッチギヤを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係るスイッチギヤは母線と、該母線に電気的に接続される複数の開閉器ユニットと、前記母線、及び前記開閉器ユニットの少なくとも一部を内部に有する筐体とを備え、前記複数の開閉器ユニットの間は、導体を有する連結部により電気的に接続され、前記連結部は前記複数の開閉器ユニットが配列される方向とは異なる方向に、取り付け、または取り外しが可能であることを特徴とする。

本発明によれば、開閉器ユニットの取り付けや取り外しを短時間で行うことが出来るスイッチギヤを提供することが可能になる。

実施例１に係るスイッチギヤの側断面図であり、フィーダ盤において第一の共通接続母線とケーブルが接続された状態を示す図である。 図１に示すスイッチギヤの背面図である。 図１に示すスイッチギヤの回路構成と状態を説明するための単相結線図である。 図１に示すスイッチギヤの側断面図において、遮断器ユニットとそれに接続された断路器ユニットを拡大した図である。 実施例１の回路構成と状態を説明するための単相結線図であり、共通母線とケーブルが切り離された状態を示す図である。 図５に示す回路状態のスイッチギヤについて、遮断器ユニットとそれに接続された断路器ユニットを拡大した側断面図である。 実施例１の回路構成と状態を説明するための単相結線図であり、ケーブルが接地された状態を示す図である。 図７に示す回路状態のスイッチギヤについて、遮断器ユニットとそれに接続された断路器ユニットを拡大した側断面図である。 実施例１に係るスイッチギヤの側断面図であり、各ユニットの取り外し作業を示す図である。 実施例２の母線区分盤の回路構成を説明するための単相結線図である。 実施例２に係るスイッチギヤの側断面図であり、遮断器ユニットと断路器ユニットが配置された部分の側断面図である。 実施例２に係るスイッチギヤの側断面図であり、遮断器ユニットが配置されていない部分の側断面図である。 実施例２に係るスイッチギヤの背面図である。 実施例３の母線連絡盤の回路構成を説明するための単相結線図である。 実施例３に係るスイッチギヤの側断面図であり、遮断器ユニットと断路器ユニットが配置された部分の側断面図である。 実施例３に係るスイッチギヤの背面図である。 実施例４に係るスイッチギヤの側断面図である。 実施例４に係るスイッチギヤの背面図である。 実施例４に係るスイッチギヤの平断面図であり、繋ぎ導体の分離を説明する図である。 スイッチギヤの盤構成の一例である。

以下、本発明の実施に好適な実施例について図面を交えて説明する。尚、下記は実施の一例に過ぎず、本発明の内容を下記特定の態様に限定する趣旨でないことは言うまでもない。本発明は特許請求の範囲によって定められ、係る記載内容を満たす範囲であれば種々の態様に適宜変形することができる。

下記の実施例では複母線タイプのスイッチギヤについて説明するが、本発明の適用範囲は複母線タイプのものに限定される訳ではない。但し、複母線タイプのスイッチギヤにおいては、２対の母線と連結するために開閉器の数が相対的に増え、経済性追求のためには組立作業時間の短縮がより顕著な課題となる。また、母線やケーブルの施工は、各スイッチギヤを現地に据え付けて列盤状態にした後の作業となるため、現地作業性の向上が要求される。

その上、複母線タイプのスイッチギヤは、想定外のサージや電流による万一の故障により１つの母線が使用不可となっても、もう一方の母線により停電を回避する必要のある重要なポイントに設置される。このため、想定外のサージや電流により開閉器等が万一故障した際にも速やかに取り外して交換することが要求される。この取り外し交換作業時には停電する場合があるので、交換作業時間をできる限り短くする必要がある。

上記の様な理由から、複母線タイプのスイッチギヤは特に本発明を適用する上で好適となるが、適用範囲が複母線タイプのスイッチギヤに限られるものではない。

以下では、１相につき、３つの主回路（符号ではａ〜ｃで表現）が存在する場合を例として説明し、各主回路間で対応する部材については重複説明を省略化するべく、代表していずれかの符号で説明する場合がある。但し、ａ〜ｃで表現した各々の部材が異なる符号の部材と接触・切り替え等されることはない（例、ａとｂが接触、ｂとｃが接触、ｃとａが接触することはいずれもない）。

実施例１について図１ないし図９を用いて説明する。

本実施例におけるスイッチギヤ１は、複母線タイプのスイッチギヤに関するものであり、図２０に記載した単線結線図における受電盤あるいはフィーダ盤に相当する。

図１に示す様に、スイッチギヤ１には、筺体内に高電圧回路の電流遮断を担う遮断器ユニット１０ａと、遮断器ユニット１０ａと第１の共通接続母線１８０ａとの閉・断路・接地を切り替え可能な３位置接地断路器ユニット１００ａと、遮断器ユニット１０と第２の共通接続母線２８０との閉・断路を切り替え可能な断路器ユニット２４０ａとが各々鉛直方向に配列され、各開閉器ユニット１０ａ、１００ａ、２４０ａはそれぞれ操作器４８、１１８、２５８により可動電極２６ａ、１０１ａ、２４１ａが駆動される。これらのユニットは筺体を構成する接地された金属板２、３、４、５により覆われている。第１の共通接続母線１８０ａ及び第２の共通接続母線２８０ａは、列盤するスイッチギヤと接続されており、図２に示す様に、筺体内には一部は収まるものの、複数のスイッチギヤの筺体間にまたがって配置されている。各開閉器ユニットは当該開閉器ユニットから見て母線とは反対側に操作器を備えている。具体的には、本実施例において遮断器ユニット１０ａが操作器４８に接続されており、３位置接地断路器ユニット１００ａが操作器１１８に接続されており、断路器ユニット２４０ａが操作器２５８に接続されている。操作器に相記号ａを付していないのは、相によらず複数の相で一つの操作器で一括に動かすためである。（理由を付してみましたが正しいでしょうか？）操作器４８は絶縁ロッド４０ａに接続されており、該絶縁ロッド４０ａは可動ホルダ２７に接続され、該可動ホルダ２７の先端（絶縁ロッド４０ａとは反対側の先端）には可動電極２６ａが接続されている。操作器１１８は絶縁ロッド１１５ａに接続されており、該絶縁ロッド１１５ａは可動電極１０１ａに接続されている。操作器２５８は絶縁ロッド２５５ａに接続されており、該絶縁ロッド２５５ａは可動電極２４１ａに接続されている。図１の操作器９は何でしょうか？
遮断器ユニット１０ａと３位置接地断路器ユニット１００ａはユニット接続母線６０ａにより電気的に接続され、３位置接地断路器ユニット１００ａと断路器ユニット２４０ａはユニット接続母線７０ａにより電気的に接続されており、結果的に遮断器ユニット１０ａと断路器ユニット２４０ａも電気的に接続されている。さらに、遮断器ユニット１０ａは、ユニット接続母線５０ａによりケーブル接続ユニット８０ａと電気的に接続されており、ケーブル８４ａ、８５ａを介して外部の電源や需要家に接続される。本実施例では電流容量を確保するために２本のケーブルを接続した例を示している。無論、各相のケーブルを複数にしなければならない訳ではない。遮断器ユニット１０ａの両側に接続されたユニット接続母線５０ａ、６０ａには、それぞれ電流検出するための変流器９１ａ、９２ａが配置されており、事故電流検出や電力潮流の監視に使用する。

共通接続母線１８０ａ、２８０ａは、図２に示す様に、スイッチギヤ１の盤背面側（図１内で右側）に水平方向に配置されており、複数の盤同士を接続する。図１および図２において、３位置接地断路器１００ａは、可動電極１０１ａにより母線側電極１０２ａと遮断器側電極１０３ａが接続された「閉」状態であり、ケーブル８４ａと８５ａが第１の共通接続母線１８０ａに接続されている。また、断路器２４０ａは、可動電極２４１ａが母線側電極２４２ａから切り離された「断路」状態であり、ケーブル８４ａと８５ａが第２の共通接続母線２８０ａから切り離されている。図３の単線結線図はこの状況を示しており、該図における太線の部分がケーブル接続部８０に接続された部分である。

図４は、図１に示すスイッチギヤ１の側断面図において、遮断器ユニット１０ａとそれに接続された３位置接地断路器ユニット１００ａの部分を拡大した図である。以下、図１及び図４を用いて、実施例１の遮断器ユニット１０ａ及び３位置接地断路器ユニット１００ａの構成と動作について説明する。尚、断路器ユニット２４０ａは、３位置接地断路器ユニット１００ａに対して接地位置を備えていないことから後述する接地電極１４０ａに相当する部位を備えていない。また、断路器ユニット２４０ａは、末端に位置するユニット（両側に開閉器ユニットを備えていない）であり、後述するつなぎ導体１０８ａに相当する部位も備えていない。他の部分については、基本的に３位置接地断路器ユニット１００ａと同様の構成であるので重複説明は省略する。

図４では簡略化のため、図１で相符号ａを付している部位でも当該相符号ａを省略して記載している。以下、図６及び図８でも同様である。遮断器ユニット１０は、真空開閉部１１と、真空開閉部１１から突出し、真空開閉部１１外の導体と接続されるブッシング導体３２、３６と、真空開閉部１１及びブッシング導体３２、３６を被覆するエポキシ樹脂などの固体絶縁物により構成される。ブッシング導体３２、３６は固体絶縁物３０に被覆されてブッシング部３１、３５を構成し、ユニット接続母線や共通母線等の導体と接続される。

真空開閉部１１は、固定側セラミックス絶縁筒１２と、固定側セラミックス絶縁筒１２に対して同軸方向に接合される可動側セラミックス絶縁筒２２と、固定側セラミックス絶縁筒１２の可動側セラミックス絶縁筒２２の接合側とは逆の端部に接合される固定側端板１３と、可動側セラミックス絶縁筒２２において固定側セラミックス絶縁筒１２の接合側とは逆の端部に接合される可動側端板２３とから構成され、かつ内部を真空とする真空容器内に、固定電極１６と、該固定電極１６と対向して配置され、固定電極１６に接離可能な可動電極２６と、固定電極１６と接続されてブッシング導体３２側と接続される固定ホルダ１７と、可動電極２６と接続される可動ホルダ２７と、上記した各セラミックス絶縁筒をアークから保護するためのアークシールド２０と、可動側端板２３及び可動ホルダ２７に接続されて真空を保ったまま可動ホルダ２７の軸方向の可動を実現するためのベローズ２９と、ベローズ２９と可動電極２６の接続部近傍に配置されて、開閉時のアーク等からベローズ２９を保護するベローズシールド２８とを配置している。ベローズ２９によって内部の真空を維持しながら可動電極２６、可動ホルダ２７を軸方向に移動させて投入遮断状態を切り替えることが可能になり、またベローズシールド２８は、併せてベローズ端部における電界の集中を緩和することも可能である。そして真空開閉部１１が電流投入特性及び短絡電流遮断特性を有する。

固定側セラミックス絶縁筒１２と固定側端板１３の接続部の外周側には、該接続部における電界集中を緩和するための固定側電界緩和シールド１４を配置し、可動側セラミックス絶縁筒２２と可動側端板２３の接続部の外周側には、該接続部における電界集中を緩和するための可動側電界緩和シールド２４をそれぞれ配置している。

可動ホルダ２７は、フレキシブル導体３３を介して繋ぎ導体３４に接続され、該繋ぎ導体３４を通じてブッシング導体３６に接続され、さらにユニット接続母線６０を介して３位置接地断路器ユニット１００と電気的に接続されている。ブッシング導体３６は、ユニット接続母線６０と接続される。ブッシング導体３６は、開閉器ユニットが配列される方向（本実施例では高さ方向）とは異なる方向に引き出されている。そして、３位置接地断路器１００を介して共通接続母線１８０ａ（共通接続母線１８０に接続した場合、閉）と接地電極１０４（接地電極１０４に接続した場合、接地）のいずれかに接続する様に、または両者の中間でいずれにも接続しない様に（断路）に切り替えることができる。フレキシブル導体３３としては、例えば薄い銅板を複数枚重ねた上で、可動ホルダ２７および繋ぎ導体３４との接続部のみ固定して可動ホルダ２７が駆動された時に変形して対応可能なものを適用することができる。また、フレキシブル導体に変えて、細かい接点片を組み合わせてリング状としたものや、ばね接点など摺動可能な電気接点を適用することも可能である。

固定ホルダ１７はブッシング導体３２に接続され、ユニット接続母線５０を介してケーブル接続ユニット８０に接続される。接続方法は、まず導体５６と一体に形成された固体絶縁母線５４をブッシング３１に挿入する。次に固体絶縁母線５４をブッシング３１に挿入した状態で、導体５６及びブッシング導体３２の接続部周囲に配置される導電部５２と一体に形成された絶縁ゴム５１を、ブッシング部３２に対して密着して被せる。そして最後に、絶縁栓５３を絶縁ゴム５１に対して挿入し、締め付け固定する。絶縁栓５３で締め付けることにより、ブッシング部３２と絶縁ゴム５１の界面、および、絶縁ゴム５１と絶縁栓５３の界面の気密性を高め、絶縁耐力を高めている。また、絶縁ゴム５１の表面には、触れても感電しない様に導電層を配置して接地することが有効である。更に、遮断器ユニット１０に接続されるユニット接続母線５０、６０についてはユニット接続母線５０、６０が有する導体の周囲に変流器９１、９２をそれぞれ配置している。ユニット接続母線５０は、真空開閉部１１との接続側とは他端側でケーブル接続部５８と接続されている。ケーブル接続部５８についても、導体５６及びケーブル接続部５８の接続部周囲に配置される導電部５８と一体に形成された絶縁ゴム５７を、ケーブル接続部５８に対して密着して被せる。そして最後に、絶縁栓５９を絶縁ゴム５１に対して挿入し、締め付け固定する。この点は、上記と同様である。ユニット接続母線６０は、真空開閉部１１との接続側とは他端側で３位置接地断路器ユニット１００から突出するブッシング部１０５に接続され、ブッシング部１０５内に配置される繋ぎ導体１０６と接続されている。尚、本実施例では、他の接続部分（ユニット接続母線を用いる接続部分、及び共通母線を用いる接続部分）における接続方法／接続様式も同様である。接続様式の共通化、即ち各ユニット接続母線や共通接続母線と言った連結部に対する接続部位の形状を共通化することで、設置環境の要求に応じて種々の開閉器ユニットや母線、ケーブルを組合わせることができ、汎用性を高めることが可能になる。

各ユニット接続母線や共通接続母線については、複数の開閉器ユニットの配列方向（本実施例においては高さ方向）とは異なる方向に取り付けや取り外しを出来る様にしている。より具体的には、複数の開閉器ユニットが配列される方向とは略垂直な方向（本実施例においては水平方向）に取り付けや取り外しを出来る様にしている。この方向は、開閉器ユニットが有するブッシング導体や繋ぎ導体と言った、（ユニット接続母線や共通接続母線との）接続導体のユニット接続母線や共通接続母線に対する接続部分における伸延方向と略平行な方向となる。

可動電極２６と可動ホルダ２７は、上述の様に操作器４８と接続される絶縁操作ロッド４０と連結しており、これにより開閉動作が可能となる。可動電極２６が固定電極１６と接した位置を投入位置、可動電極２６が固定電極１６から離れて所要の絶縁耐力を確保した位置を遮断位置とする。

遮断器ユニット１０においては、真空開閉部１１に連結された絶縁操作ロッド４０を可動軸方向に覆う様に固体絶縁物３０が成型されており、かつ可動軸方向に覆う様に成型された部分に電界緩和シールド３９を埋め込んでいる。これにより、絶縁操作ロッド４０の周囲の空気部分の電界を低減して耐電圧を向上している。また、固体絶縁物３０の表面を導電塗装して接地することにより、（電位差が無くなり、）接地した金属板４６、４７に密着して取付けることが可能になる。金属板４６は、固体絶縁物３０の表面で真空開閉部１１の固定側端部に接触して配置されている。一方、金属板４７は、操作器４８の遮断器ユニット１０側に接触して配置されている。そして、両金属板４６、４７は接地電位としている。

上述の真空開閉部１１は、遮断器ユニット１０においてブッシング部３１、３５と一体注型されたエポキシ樹脂などの固体絶縁物により構成される。

３位置接地断路器ユニット１００は、可動電極１０１と接触または離れる固定電極１０２、１０３、１０４を可動電極１０１の可動軸方向に有しており、固定電極１０２、１０３、１０４は内径を略等しくする円形状の接点部位を有している。可動電極１０１と各固定電極１０２、１０３、１０４は摺動通電する。固定電極１０２は、母線側電極１０２であり、繋ぎ導体１１２に接続されている。繋ぎ導体１１２は固体絶縁物１１０に覆われてブッシング部１１１を形成し、共通接続母線１８０ａに接続される。固定電極１０３は遮断器側固定電極１０３であり、遮断器ユニット１０側は繋ぎ導体１０６に接続されており、断路器ユニット２４０側は繋ぎ導体１０８に接続されている。繋ぎ導体１０８は固体絶縁物１１０に覆われてブッシング部１０７を形成し、ユニット接続母線７０を介して断路器ユニット２４０に接続される。固定電極１０４は接地電極であり、操作器１１８の３位置接地断路器ユニット１００側に接触して配置されている接地された金属板１１７に接触して配置されている。母線側電極１０２、遮断器側固定電極１０３、繋ぎ導体１０６、１０８、１１２は固体絶縁物１１０で覆われており、各繋ぎ導体は固体絶縁物１１０で覆われてブッシング部（順に、１０５、１０７、１１１）を形成する。また、固体絶縁物１１０は絶縁操作ロッド１１５を可動軸方向に覆う様に成型されており、かつ可動軸方向に覆う様に成型された部分に電界緩和シールド１０９を埋め込んでいる。これにより、絶縁操作ロッド１１５の周囲の空気部分の電界を低減して耐電圧を向上している。また、固体絶縁物１１０の表面を導電塗装して接地することにより、安全性を確保している。各繋ぎ導体は、開閉器ユニットが配列される方向（本実施例では高さ方向）とは異なる方向に引き出されている。

可動電極１０１は、絶縁ロッド１１５を介して操作器１１８により駆動され、母線側電極１０２と遮断器側固定導体１０３を接続した「閉」状態、母線側電極１０２等の各固定電極から可動電極１０１が切り離された「断路」状態、遮断器側固定導体１０３と接地電極１０４を接続した「接地」状態の３位置に駆動され、それにより各状態が切り替えられる。

図３ないし図８を用いて、遮断器ユニット１０と３位置接地断路器ユニット１００の動作について説明する。

図４において、３位置接地断路器１００は、可動電極１０１により母線側電極１０２と遮断器側電極１０３が接続された「閉」状態であり、ケーブル８４と８５が第１の共通接続母線１８０に接続されている。図３の単線結線図はこの状況を示しており、太線の部分がケーブル接続部８０に接続された部分である。

図５、図６は、ケーブル８４と８５が第１の共通接続母線１８０から切り離された状態を示す。保守点検時などにケーブル８４と８５が第１の共通接続母線１８０との接続状態から切離状態に切り替えるためには、まず、遮断器ユニット１０の可動電極２６を駆動して「遮断」位置に移動する。この動作は、短絡事故による大電流が検出された場合にも行う。その後、３位置接地断路器ユニット１００を「断路」位置に駆動することにより「断路」状態となる。これにより、３位置接地断路器ユニット１００自体は電流の遮断機能を有さなくても足りる。

ケーブル８４と８５が第２の共通接続母線２８０から切り離された状態については特に図示していないが、断路器ユニット２４０も３位置接地断路器ユニット１００と同様に閉位置と断路位置は備えているので、同様の操作となる。即ち遮断器ユニット１０の可動電極２６を駆動して「遮断」状態とした後、断路器ユニット２４０を「断路」位置に駆動することにより「断路」状態となる。これにより、断路器ユニット２４０についても電流の遮断機能を有さなくても足りる。尚、図５に示す様に、共通接続母線１８０及び共通接続母線２８０は並列に備えられているので、一方が他方とは独立して閉・断路位置を取ることが可能である。

図７、図８は、ケーブル８４、８５を接地した状態を示す。この時の動作としては、まず、３位置接地断路器ユニット１００の可動電極１０１を、前述の「断路」位置から更に駆動して、遮断器側固定導体１０３と接地電極１０４を接続した「接地」位置にする。その後、遮断器ユニット１０の可動電極２６を固定電極１６に投入し、「投入」状態とする。これによりケーブル８４、８５は、ユニット接続母線５０、遮断器ユニット１０、ユニット接続母線６０、３位置接地断路器ユニット１００、３位置接地断路器ユニット１００内接地電極１０４を通じて接地される。尚、この接地投入に先立ち、断路器ユニット２４０は「断路」状態としておくことが必須である。なぜなら、断路器ユニット２４０は共通接続母線２８０に接続されており、断路器ユニット２４０が閉状態にある場合には、共通接続母線２８０を接地させてしまうことになるからである。タイミングとしては、接地投入より先であれば、３位置接地断路器ユニット１００の状態に関わらず（３位置接地断路器ユニット１００と断路器ユニット２４０は並列であるため）特に問題はない。また、ケーブル８４、８５に分散電源等の電源が繋がっていないことも必要であるが（電源を地絡させてしまうため）、万一ケーブル８４、８５に電源が繋がっていて地絡電流が流れてしまう様なケースが生じても、投入容量仕様を持たせた遮断器ユニット１０が常に投入電流を負担する様になっており（上述の通り。３位置接地断路器ユニット１００自体は接地位置となっているが、実際に接地状態に移行させる最後のトリガとなるのは、遮断器ユニット１０の投入である。故に、投入電流は遮断器ユニット１０内で発生する）、機器の故障に至ることはない。尚、断路器ユニット２４０については接地位置を有していないが、上述の様に３位置接地断路器ユニット１００が少なくとも接地位置を有していれば、ケーブルに対し、３位置接地断路器ユニット１００と並列に配置される断路器ユニット２４０は接地位置を有していなくともケーブルを接地させることは可能である。

尚、接地状態から元に戻す場合には、上述と逆の動作をすれば良い。

また、共通接続母線１８０を共通接続母線２８０に切り替える場合には、図６の「断路」状態（３位置接地断路器ユニット１００、及び断路器ユニット２４０のいずれも断路位置）から、図６に図示されていない断路器ユニット２４０の可動導体２４１を「閉」位置に切り替え、その後遮断器ユニット１０を「投入」状態にすればよい。

図９は、実施例１に係るスイッチギヤの側断面図であり、各ユニットの取り外し作業を示す図である。

本実施例の様に複母線タイプのスイッチギヤにおいては、遮断器ユニット１０、３位置接地断路器ユニット１００または断路器ユニット２４０と言った開閉器ユニットが、想定外のサージ電圧や事故電流等の何らかの事情により万一故障して共通接続母線の１つが使用不可となった場合であっても、他方の共通接続母線に切替えることによりケーブル８４、８５に対して電力供給を継続することが可能である。しかし、次の故障に備えるために、いずれにせよ故障したユニットを速やかに交換する必要がある。交換作業は、電力供給への影響が比較的少ない時間帯に停電して行うことになるが、電力供給への影響を皆無にはできないため、作業時間をできる限り短縮する必要がある。

ここで、本実施例においては各連結部となるユニット接続母線や共通接続母線が、複数の開閉器ユニットの配列方向（本実施例においては高さ方向）とは異なる方向に取り外し出来る様にしており、全ての開閉器ユニットを取り外さなくても、交換するべき開閉器ユニットに接続する連結部のみ取り外すことが可能であり、それにより交換するべき開閉器ユニットのみを取り外すことが可能になる。これは取り付ける際にも同じことが言える。即ち、取り外す際に交換するべき開閉器ユニットに接続する連結部のみしか取り外しておらず、取り付ける際にも交換するべき開閉器ユニットに接続する連結部のみを取り付ければ良い。即ち、全体を取り付け・取り外ししなければ交換作業ができない場合と比較して著しく作業時間を減らすことが出来る。これは、特に複母線タイプの様に多くの開閉器ユニットをスイッチギヤ内に備えるタイプで有益となる。

特に本実施例では、複数の開閉器ユニットが配列される方向とは略垂直な方向に取り付けや取り外しを出来る様にしており、最も開閉器ユニットが邪魔にならない。

更に、各連結部となるユニット接続母線や共通接続母線が、複数の開閉器ユニットの配列方向とは異なる方向に取り外し出来る様にするべく、開閉器ユニットが有するブッシング導体や繋ぎ導体と言った、（ユニット接続母線や共通接続母線との）接続導体についても、ユニット接続母線や共通接続母線に対する接続部分においては、複数の開閉器ユニットの配列方向（本実施例においては高さ方向）とは異なる方向に伸延させており、これにより当該接続導体のユニット接続母線や共通接続母線に対する接続部分における伸延方向と略平行な方向に引き出すことで、全ての開閉器ユニットを取り外さなくても、交換するべき開閉器ユニットに接続する連結部のみ取り外すことが可能になる。

また、本実施例におけるスイッチギヤは、全ての連結部分を絶縁栓により締め付け固定される構造としているが、その連結方向を水平方向とし、かつ、向きをスイッチギヤ盤１の背面側に揃えている。即ち、絶縁栓についてはスイッチギヤ盤１の背面の金属板３を外して容易に外すことができる。従って、例えば３位置接地開閉器ユニット１１８が故障した場合には、ユニット１１８から共通接続母線１８０とユニット接続母線６０、７０を切り離せば、ユニット１１８を正面方向にスライドして容易に取り出せる。上述したことは、他のユニットについても同様である。

また本実施例によれば、接続母線および互いのユニット間の接続部位が共通化されるため、多様な回路構成の実現が容易となる。

また、接続母線の連結部分や連結接続部（ユニット接続母線）を操作器とは反対側に設ける様にしており、取り付け、または取り外し時に操作器により作業スペースが減らされることがなく、作業性を向上した配置となっている。加えて、接続母線の連結部分を連結接続部（ユニット接続母線）と同じ引き出し方向（本実施例においては盤背面側）にしているため、盤背面にて連結部分を取り外せば、それぞれの開閉器ユニットを独立して前面から水平方向にスライド取り外しできるので、万一の故障時の交換作業時間が短縮され、作業のための停電時間が短縮される。

さらに、複数の開閉器が存在するスイッチギヤの組立作業性が向上し、更に現地作業の母線設置も容易となる。

次に、実施例２について、図１０ないし図１３を用いて説明する。実施例２は、図２０における母線区分盤の例を示すものである。

図１０は、共通接続母線２８０ａを区分するための母線区分盤の回路構成であり、共通接続母線２８０ａ、２８５ａが、３位置接地断路器ユニット２００ａ、遮断器ユニット１０ａおよび３位置接地断路器ユニット２２０ａにより区分される。

この回路を、図１１に示した３位置接地断路器ユニット２００ａと遮断器ユニット１０ａを備えたスイッチギヤ１５１と、図１２に示した３位置接地断路器ユニット２２０ａを備えたスイッチギヤ１５２と、遮断器ユニット１０と３位置接地断路器ユニット２２０ａを接続するユニット接続母線３００ａ、３２０ａと、遮断器ユニット１０ａと３位置接地断路器ユニット２００ａを接続するユニット接続母線３１０ａとで構成している。本実施例においても遮断器ユニット１０ａの両側には変流器９３、９４を配置している。図１３はこれらの背面図であり、ユニット接続母線３１０ａ、３２０ａの奥行き方向の位置を共通接続母線１８０ａとずらし、ユニット接続母線と共通接続母線を交差させることで、両者が空間的に重ならない様に配置している。尚、共通接続母線１８０ａを区分するための母線区分盤もユニット接続母線の長さを変えるだけで同様に構成できる。

実施例１で説明した様に、連結部に対する接続部位の形状は共通化されているので、本実施例に示す様に、実施例１で示したスイッチギヤ１から開閉器ユニットを減らしたりすることも可能である。その場合、ユニット接続母線３１０ａ、３２０ａについては実施例１におけるユニット接続母線と比較して長いものを用意しておけば良い。開閉器ユニット自体は特に変形不要であり、実施例１で説明したものと同様のものを使用できる。

本実施例においても実施例１で説明したものと同様の効果を奏することが可能である。加えて、ユニット接続母線３１０ａ、３２０ａの奥行き方向の位置を共通接続母線１８０ａとずらし、両者が空間的に重ならない様に配置し、列盤を可能にしている。

次に、実施例３について、図１４ないし図１６を用いて説明する。実施例３は、図２０における母線連絡盤の例である。

図１４は、共通接続母線２８０ａと共通接続母線１８０ａを連絡／区分するための母線連絡盤の回路構成であり、共通接続母線１８０ａ、２８０ａが、３位置接地断路器ユニット２００ａ、遮断器ユニット１０ａおよび３位置接地断路器ユニット１２０ａにより連絡／区分されている。この回路を、図１５に示した３位置接地断路器ユニット２００ａと遮断器ユニット１０ａを備えたスイッチギヤ１５３と、その奥側の３位置接地断路器ユニット１８０ａを備えたスイッチギヤ（図示なし）と、遮断器ユニット１０ａと３位置接地断路器ユニット１８０ａを接続するユニット接続母線３００ａ及びユニット接続母線３３０ａと、遮断器ユニット１０ａと３位置接地断路器ユニット２００ａを接続するユニット接続母線３１０ａとで構成している。本実施例においても遮断器ユニット１０ａの両側には変流器９３ａ、９４ａを配置している。図１６はこれらの背面図であり、ユニット接続母線３１０ａの奥行き方向の位置を共通接続母線１８０ａとずらし、ユニット接続母線と共通接続母線を交差させることで、両者が空間的に重ならない様に配置している。

尚、スイッチギヤ１５３の奥側のスイッチギヤについては特に図示していないが、図１２で記載したものについて、３位置接地断路器ユニット２２０ａがスイッチギヤ内上段の共通接続母線２８５ａではなく、スイッチギヤ内中段の共通接続母線１８０ａに接続された３位置接地断路器ユニット１２０ａに置き換わり、更に３位置接地断路器ユニット１２０ａがスイッチギヤ内中段に位置するに伴い、短いユニット接続母線３３０ａに置き換わる点以外は特に相違していない。

本実施例についても実施例２と同様の効果を奏することが可能である。

次に、実施例４について、図１７ないし図１９を用いて説明する。

本実施例におけるスイッチギヤ１５４は、図２０に記載した単線結線図における受電盤あるいはフィーダ盤に相当し、その機能は実施例１と同じである。図１７においては、各ユニット１０ａ、１００ａ、２４０ａにおいて、ブッシング導体や繋ぎ導体を固体絶縁した各ブッシング部を全て操作器の反対側の面に配置している。これにより、エポキシ樹脂などを注型する際に、両方のブッシング部に初めに液体の樹脂を流し込むことができるので、ブッシング部の絶縁面を精度よく成型できる。また、ブッシング部の位置が、いずれもスイッチギヤ盤１５４の最背面側に配置され、共通接続母線１８０ａ、２８０ａ、および、ユニット接続母線５０ａ、６０ａ、７０ａが最背面に配置されるので、交換作業時に容易に絶縁栓を外すことができる。図１８の背面図には、この状況を示している。本実施例に示す構造では、上記ブッシング部、共通接続母線及びユニット接続母線を同一平面内に配置している。即ち、上記ブッシング部、共通接続母線及びユニット接続母線は交差する関係性にはない。そして、当該同一平面をスイッチギヤ盤１５４の最背面側（最前面側でも勿論良い。前か後ろかと言うことではなく、作業者にとってアクセス容易な位置に存在することが重要である）、別の良い方をすればスイッチギヤ筺体が有する扉に近接した位置に配置しており、作業者にとっては作業がしやすい。

ここで、図１７において、例えば共通接続母線１８０ａから３位置接地断路器ユニット１００ａと遮断器ユニット１０ａを介してケーブル８５ａに短絡事故時の大電流が流れた場合を想定する。この場合、遮断器ユニットにおいて、可動ホルダ２７ａと繋ぎ導体３６ａに逆向きの大電流が流れる。図１７の実施例においては、可動ホルダ２７ａと繋ぎ導体３６ａの距離を、絶縁耐力を確保可能な最短距離とした場合、（電流に比例し距離に反比例することになる）電磁反発力が過大なものとなり、可動側ホルダが偏心して真空開閉部１１ａの動作に悪影響を及ぼす可能性がある。また、３位置接地断路器ユニット１００ａにおいても、可動電極１０１ａと繋ぎ導体１０６ａの間に電磁反発力が働き、偏心する力が接触部に働き、接触部を痛める可能性もある。

この電磁反発力を低減するための構造を図１９に示す。図１９は３位置接地断路器ユニット１００ａにおける構造であるが、遮断器ユニット１０ａ、断路器ユニット２４０ａについても同様の構造にすることが可能である。図１９においては、繋ぎ導体１０６ａを、１０６ｐ、１０６ｑに分割し、繋ぎ導体１０８ａを１０８ｐ、１０８ｑに分割しており、３位置接地断路器ユニット１００ａの可動導体１０１ａを中心にして可動軸方向に見て四隅に配置している。可動導体１０１ａを中心にして四隅に配置することで、ユニット幅が増大することを抑制しつつも、可動電極１０１ａとの距離を２０％から４０％大きくすることが出来、結果として電磁反発力を１／１．２から１／１．４に低減している。

また、四隅に配置する場合の他、図１９に示すように、可動導体１０１ａを中心にして対称な位置に配置することで可動電極１０１ａが繋ぎ導体１０６ｐから受ける電磁反発力１０６ｘと、繋ぎ導体１０６ｑから受ける電磁反発力１０６ｙは、その向きが異なり、かつ図中左右方向の成分が逆ベクトルとなるので、当該逆向きの力の成分は相殺される。故に、上記四隅に配置した場合の距離増大の効果と合わせて、電磁反発力の合力は約半分に低減される。

本実施例においても上記実施例で説明したものと同様の効果を奏することが可能である。

上述したスイッチギヤにおいて、断路器ユニット２４０ａの開閉部を気中開閉器としているが、例えば真空開閉部１１と類似構造の真空開閉器を適用することも可能であり、ループ電流などの負荷電流を遮断する必要があるサイトに適用できる。

上述の実施例において、各ユニットの固体絶縁体の表面を導電塗装して接地することにより、相毎に接地されるので、作業者の感電を防止することが可能になる。また、相毎に接地することにより、事故電流の大きい相間短絡を防止でき配電系統の安全性を高めることができる。

また、金属板２、３、４、５で接地容器を形成し、高気圧の乾燥空気やＣＯ₂ガス、ＳＦ₆ガスなどの空気以外の絶縁性気体を封入して絶縁することにより、絶縁距離を短くできるので、３位置接地断路器１００ａ、１２０ａ、２００ａ、２２０ａ、及び断路器２４０ａを小型化でき、スイッチギヤ全体を小さくできる。空気を封入する場合にも、密閉して湿度の上昇を抑えることにもつながり、結露を防止できる結果、絶縁距離を一層短くでき、スイッチギヤを一層小型化できるというメリットもある。

１、１５１、１５２、１５３、１５４ スイッチギヤ
２、３、４、５ 金属板
９ 制御ユニット
１０ 遮断器ユニット
１１ 真空開閉部
１２ 固定側セラミックス絶縁筒
１３ 固定側端板
１４ 固定側電界緩和シールド
１６ 固定側電極
１７ 固定側ホルダ
２０ アークシールド
２２ 可動側セラミックス絶縁筒
２３ 可動側端板
２４ 可動側電界緩和シールド
２６ 可動側電極
２７ 可動側ホルダ
２８ ベローズシールド
２９ ベローズ
３０ 固体絶縁物
３１、３５、１０５、１０７、１１１ ブッシング部
３２、３６ １０６、１０８、１１２ 繋ぎ導体
３３ フレキシブル導体
４８ 遮断器操作器
４０、１１５、２１５、２３５ 絶縁操作ロッド
５０、６０、７０ ユニット接続母線
３００、３１０、３２０ ユニット接続母線
１００、１２０、２００、２２０ ３位置接地断路器ユニット
２４０ 断路器ユニット
１０１、１２１、２０１、２２１、２４１ 可動導体
１０２、１２２、２０２、２２２、２４２ 母線側固定導体
１０３、１２３、２０３、２２３、２４３ 遮断器側固定導体
１０４、１２４、２０４、２２４ 接地電極
１１８、１３８、２１８、２３８、２５８ 断路器操作器
１８０、２８０、２８５ 共通接続母線
８４、８５ ケーブル
９１、０２、９３、９４、９５、９６ 変流器（電流検出器）

Claims (13)

1. 母線と、該母線に電気的に接続される複数の開閉器ユニットと、前記母線、及び前記開閉器ユニットの少なくとも一部を内部に有する筐体とを備え、
   前記複数の開閉器ユニットの間は、導体を有する連結部により電気的に接続され、
   前記連結部は前記複数の開閉器ユニットが配列される方向とは異なる方向に、取り付け、または取り外しが可能であることを特徴とするスイッチギヤ
2. 請求項１に記載のスイッチギヤであって、
   前記連結部は前記複数の開閉器ユニットが配列される方向とは略垂直な方向に、取り付け、または取り外しが可能であることを特徴とするスイッチギヤ
3. 請求項１に記載のスイッチギヤであって、
   前記開閉器ユニットは、前記連結部における前記導体と電気的に接続されると共に、前記複数の開閉器ユニットが配列される方向とは異なる方向に引き出される接続導体を有し、
   前記連結部は前記接続導体に対し、前記接続導体の前記連結部との接続部分の伸延方向と略平行な方向に、取り付け、及び取り外しが可能であることを特徴とするスイッチギヤ
4. 請求項１ないし３のいずれか一つに記載のスイッチギヤであって、
   更に前記母線も前記複数の開閉器ユニットが配列される方向とは異なる方向に、取り付け、または取り外しが可能であることを特徴とするスイッチギヤ
5. 請求項１ないし４のいずれか一つに記載のスイッチギヤであって、
   前記連結部に対する接続部位の形状は共通化されていることを特徴とするスイッチギヤ
6. 請求項５に記載のスイッチギヤであって、
   前記開閉器ユニットは、電流の投入及び遮断を行う遮断器ユニットを備える事を特徴とするスイッチギヤ
7. 請求項５または６に記載のスイッチギヤであって、
   前記開閉器ユニットは、電流の断路または負荷側の接地を行うユニットを有することを特徴とするスイッチギヤ
8. 請求項１ないし７のいずれか一つに記載のスイッチギヤであって、
   前記連結部は絶縁栓により締め付けられることで前記開閉器ユニットまたは前記母線に対し取り付けられることを特徴とするスイッチギヤ
9. 請求項１ないし８のいずれか一つに記載のスイッチギヤであって、
   更に前記開閉器ユニットが有する可動電極を操作する操作力を発生する操作器を備え、
   前記連結部は前記開閉器ユニットに対し、前記操作器とは反対側に設けられることを特徴とするスイッチギヤ
10. 請求項９に記載のスイッチギヤであって、
    前記母線も前記開閉器ユニットに対し、前記操作器とは反対側に設けられることを特徴とするスイッチギヤ
11. 請求項１０に記載のスイッチギヤであって、
    前記連結部及び前記母線は同一平面内に配置されており、かつ、
    前記連結部及び前記母線の取り付け、または取り外しが容易になる様に、前記筐体が有する扉に近接して配置されていることを特徴とするスイッチギヤ
12. 請求項１ないし１１のいずれか一つに記載のスイッチギヤであって、
    前記連結部は前記母線と重ならないように配置されることを特徴とするスイッチギヤ
13. 請求項１ないし１２のいずれか一つに記載のスイッチギヤであって、
    前記開閉器ユニットは可動導体と、該可動導体を中心に、互いに反対側に配置される第１の導体と第２の導体を備え、
    該第１の導体と第２の導体の一方の導体に流れる電流の方向は、他方に流れる電流の方向とは逆方向であり、
    前記第１の導体と前記第２の導体は更に各々が２つに分割され、
    前記可動導体を中心として、分割された前記第１の導体と前記第２の導体は、対称な位置に配置されることを特徴とするスイッチギヤ