JP2018046695A - 遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブル配線の作業性を向上させ、さらに、レイアウト変更による遮断器移設の場合でも新規に配線作業をやり直す必要がなく、配線後の現地試験項目も削減され、据付工期を短縮可能な経済性の高いガス遮断器を提供する。【解決手段】遮断器本体と、前記遮断器本体の動作を制御する制御盤９と、前記遮断器本体と前記制御盤９とを接続し前記遮断器本体と前記制御盤９との接続に必要な配線敷設長さより長い余剰部分を有しその両端に配線着脱用のコネクタとを有するケーブル７と、前記余剰部分の少なくとも一部を格納する格納部と、を備えた遮断器。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、遮断器に関する。

現在、変電所や開閉所において多数の高電圧開閉装置が稼働しているが、高度成長期に稼働を始めた機器の高経年化が危惧されている。これらの経年機器では、交換用の部品の製造や、機器に精通した技術者の確保が困難になりつつあるため、機器の劣化により障害が起きた場合、対応が困難となる可能性がある。信頼性の確保のため、これらの経年機器の計画的な更新が進行中であり、その代表例として、300kV系統や500kV系統で使用されている空気遮断器のガス遮断器への更新が挙げられる。

これら300kV系統や500kV系統の重要基幹系に使用されている遮断器の更新工事にあたっては、既設回線の停止が必要となるが、重要基幹系の回線停止は、系統の安定性、信頼性を著しく低下させるため、できるだけ停止期間を短くする必要がある。また、発電所と直結するような回線においては、回線を停止した場合においても、停止期間が短期であれば、発電所を運転し続けた方が経済的である場合が多い。さらに、近年発電所の停止点検期間を利用して、遮断器の更新工事を実施する場合も増えてきているが、発電所の停止点検期間が短縮化され、これまで以上に、遮断器の据付工期を短縮することが求められている事例も生じている。

300kV〜500kV系統用の遮断器は、通常、３相が独立した遮断器本体と別置きの制御盤で構成され、制御盤は本体から少し離れた位置に設置される。各相の遮断器本体と制御盤間は、複数本の制御ケーブルで繋がれている。なお、制御盤の構成は、例えば特許文献１（特願平６−３８３１７）のような構成である。

遮断器の更新では、各相の遮断器本体と制御盤をつなぐ制御ケーブルは、遮断器のケーブルダクトから、更新前の遮断器に合わせて敷設されている基礎コンクリートのケーブルピット内を通って接続されているため、これらの制御ケーブルは、更新遮断器と既設ケーブルピットのレイアウトによりその都度長さが決まる。

また、遮断器の更新では、基本的に既設機器と同位置に新製の遮断器の据付を行う。既設遮断器の撤去後に、更新する遮断器のための基礎工事やケーブルピットの新設を行うと、停止期間が非常に長くなることから、更新する遮断器本体と更新前の遮断器の基礎との間に、架台（アダプタベース）を設置することで、既設基礎と更新する遮断器の基礎取り合いを調整し、更新遮断器を固定している。また、近年の遮断器は小形化が図られており、更新前の遮断器とケーブルの立ち上げ位置が相違するため、ケーブルの長さはそれぞれ異なっている。ただし、従来の遮断器の据付工事においては、ケーブルの配線作業を現地で実施しており、配線ルートに合わせてケーブルを切断していることから、ケーブル長さを詳細に検討する必要はなく、十分な長さのケーブルから、それぞれのケーブルを切り出し、両端の端末処理作業を実施している。

遮断器の制御ケーブルに用いられるケーブル両端の端末処理は大きく分けて２種類ある。一つはネジ式のボックス端子台にそれぞれ端末処理された素線を接続する場合であり、もう一つはコネクタ接続の場合である。制御盤側の接続は、通常エンドユーザとの取り合いがネジ式のボックス端子台となるため、端子台に直接接続可能な素線接続で構成されることが多い。素線で接続する場合は、ネジ式ボックス端子台に接続するための圧着端子の取付けや配線記号チューブの処置を行う必要があり、端末処理作業に非常に時間を要する。さらに、端末処理した素線の導通確認試験や絶縁抵抗確認試験にも時間を要することになる。対して、遮断器本体側との接続は、コネクタ接続が主流である。コネクタ接続の場合は、圧着端子は必要としないが、コネクタとケーブルの芯線が簡単に外れないよう、コネクタピン等で処置する必要があり、こちらも端末処理には時間を要する。ただし、一度コネクタを取付けてしまえば、コネクタ同士の脱着は簡単に行えるという利点がある。

近年、遮断器の据付工期を短縮することが強く求められるようになり、制御ケーブルの遮断器本体側のコネクタ接続端末処理を工場内で実施することにより、現地でのケーブル端末処理を制御盤の片側のみとし、配線作業にかかる時間を低減する手法が採用されることが増えてきている。

特開平６−３８３１７号公報

遮断器の更新案件において、従来のガス遮断器本体と制御盤をつなぐ制御ケーブル配線作業は、ケーブルピットに合わせてケーブルを切断した後、両端または片端のケーブル端部の配線処理を現地にて実施しており、配線確認試験にも時間がかかるため、ガス遮断器の据付工期が長くなり、経済性を低下させる要因となっている。

この問題を解決するために、制御ケーブルの両端をコネクタ接続とし、両端の端末処理作業をすべて工場内で実施する方法が考えられる。しかしながら、ケーブル両端を端末処理した場合、現地でケーブル長さの調整ができなくなってしまう。

遮断器本体から制御盤までの配線ルートの正確な長さは、詳細な現地調査による実測により求められるが、回線が停止されていない状況において、既設遮断器下の基礎ピットの測定は非常に手間がかかり限界がある。よって、機器配置のレイアウトよりおおまかなケーブル長さを求め、十分な余長を取ることで、ケーブル長さが調整できない問題を解決するほかなかった。

しかしながら、従来のガス遮断器の構成では、ケーブル長さに十分な余長を持たせた場合、制御ケーブルの太さが比較的太く、最小曲げ半径が大きいこと、また制御ケーブルが複数本必要であることから、既設ケーブルピット内にその余長分を収められないといった問題が起こる。よって、更新案件において、ケーブルの両端を工場内で端末処理することは、これまで実施されてこなかった。

また、ガス遮断器は長期にわたり運用されるため、変電所のレイアウト変更などにより遮断器が別の場所へ移設されることがある。特に、制御盤は、機器サイズが遮断器本体ほど大きくないため、制御盤のみ元の場所から少し離れた場所に移設されることは少なくない。また、遮断器を別の変電所に移設して使用する場合もある。

このような場合、従来は、既設ケーブルピットの長さに合わせてケーブルを切断していたため、移設することになった場合は、ケーブルをすべて取り外し、再度新規のケーブルを敷設する必要があった。このため、新規のケーブル費用や再試験、据付工期の長期化など経済性を低下させていた。

そこで、本実施形態の遮断器は、現地ケーブル配線の作業性を向上させ、さらに、レイアウト変更による遮断器移設の場合でも新規に配線作業をやり直す必要がなく、配線後の現地試験項目も削減され、据付工期を短縮可能な経済性の高いガス遮断器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、本実施形態の遮断器は、遮断器本体と、前記遮断器本体の動作を制御する制御盤と、前記遮断器本体と前記制御盤とを接続し前記遮断器本体と前記制御盤との接続に必要な配線敷設長さより長い余剰部分を有しその両端に配線着脱用のコネクタとを有するケーブル７と、前記余剰部分の少なくとも一部を格納する格納部と、を有している。

第１の実施形態を示す遮断器の側面図。 第１の実施形態を示す遮断器の平面図。 第１の実施形態のケーブル構成の一例を示す図。 第１の実施形態のケーブル構成の一例を示す図。 第１の実施形態のケーブル構成の一例を示す図。 第２の実施形態を示す遮断器の側面図。 第３の実施形態を示す遮断器の側面図。 第４の実施形態を示す遮断器の側面図。

以下、各実施形態について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
（構成）
第１の実施形態について図１乃至図５を参照しながら説明する。

本実施形態の遮断器は、図１、示すようにブッシング１と遮断部２及び機構部３を含む構成である。

ブッシング１は、碍管に導体を通した構造の端子で、遮断部などの機器に引き込む電線の接続部を接地されている機器外面から絶縁するために用いる。

遮断部２は、異常電流を遮断する機構を備える。例えば、異常電流検出時に内部に設置されたアーク電極間を開極させ、発生したアークにガスを吹き付けることにより電流を遮断する。

機構部３は、遮断部２の開閉動作を行う操作機構を備える。例えば、ばねや油圧操作機構である。

本実施形態の説明においては遮断部２と機構部３を含む構成を遮断器本体と称している。

機構箱３は、制御ケーブル７と接続されるコネクタ部を有している。

ダクト４は、機構箱３の下部には設置されている。このダクト４とアダプタベース５とは、ダクト降り口４Ａを介して接続されている。

アダプタベース５は、遮断器の下部に設置されている。

アダプタベース５内には、制御ケーブル７が十分入る大きさの空間が設けられた格納部がある。例えば、図３に示すような形態でケーブル７がアダプタベース５内に収納されている。

基礎コンクリート６は、遮断器本体や後述する制御盤９を設置するための設置基礎部である。例えばコンクリートで作られることが好適であるがその他の材質を用いられてもよい。

制御ケーブル７は、遮断器本体を制御盤９で制御可能とするため接続するケーブルである。本実施形態では必要な配線敷設長さ以上の長さのケーブルが設けられている。

「必要な配線敷設長さ」とは、本遮断器本体を制御盤９で制御可能に物理的に有線接続することが可能な最小長さをいい、本実施形態の制御ケーブル８は、これより長い余剰部分を備えている。例えば、（ケーブルピット８に沿った遮断器本体と制御盤間の距離）×１．２倍程度である。

例えば、制御ケーブル７は図３から図５に記載されたような態様で設置される。

図３は、制御ケーブル７がケーブルドラム１１に少なくとも１回は巻かれ、アダプタベース５内に複数配置されているケーブル構成を示している。この制御ケーブル７の両端は端末処理され、コネクタ１２が取り付けられている。端末処理された制御ケーブル７は、ケーブルドラム１１の円筒中央部の穴に通され、軸１３を中心にケーブルドラム１１を回転させることで、ケーブルドラム１１に巻きつけられる。このケーブル構成は、アダプタベース５内の収納スペースに設置され、チェッカープレートで覆われる。制御ケーブル７の片側は、既設基礎コンクリート６（設置基礎部）内のケーブルピット８及び制御盤９のベース１０を通り、制御盤９のコネクタ部に接続されている。

このほかケーブル構成としては、図４乃至図５に示すようなケーブル構成としても良い。

図４は、複数の制御ケーブル７が、一つのケーブルドラム１１に少なくとも１回は巻かれた構成である。

図５は、制御ケーブル７を８の字に巻き、ケーブルドラム１１を必要とせず、両端のケーブルを引き伸ばせるケーブル構成である。

ケーブルピット８は、基礎コンクリート６に設けられたケーブルを通すための溝である。

制御盤９は、遮断器へ操作指令を出す制御回路や保護リレー、警報回路等を構成する器具などを収納した機器である。

ベース１０は、制御盤９を基礎コンクリート６に設置するために設けられている。基礎コンクリート６の基礎ボルトを流用しない場合は、必ずしも必須の構成要素ではない。

ケーブルドラム１１は、ケーブルを巻きつけるための部材であり、円筒形状のほかさまざまな形状を採用することができる。

コネクタ１２は、制御ケーブル７を遮断器本体や制御盤９に接続する際に用いるコネクタである。

軸１３は、ケーブルドラム１１の中心軸であるが、中心軸がない形状のケーブルドラムを用いた際には本構成要素が存在しない場合もある。

（作用）
本実施形態の遮断器の配線作業においては、制御ケーブル７の両端のコネクタ１２の端末処理を実施する。この端末処理は現地での備え付けの前に工場内などで行うことが好適である。

その後の現地での据付時に、アダプタベース５内の収納スペースに設置された制御ケーブル７の両端を引き伸ばし、本体側コネクタ１２Ａはダクト４を通し、機構部内のコネクタに接続する。制御盤側コネクタ１２Ｂはケーブルピットを通し、制御盤９のコネクタに接続する。制御ケーブル７の余剰長さ部分は、アダプタベース５内のケーブルドラム１１に収納される。

（効果）
このように制御ケーブル７の余長分を収納可能なスペースをアダプタベース内に設けることで、両端コネクタ１２の端末処理を工場内など現地以外のサイトで実施可能となり、現地での導通確認試験や絶縁抵抗確認試験項目を削減することができ、現地でのケーブル配線作業時間が短縮される。工期を短くできる結果、回線停止期間も短縮することができる。

また、遮断器を移設することになった場合でも、ケーブル配線作業をやり直さずに再据付が可能となる。

ケーブル構成が図３に示したように制御ケーブル７がケーブルドラム１１に巻きつけられている場合、ケーブルドラム１１が回転可能であるため、比較的容易な力で制御ケーブル７を引き出すことが可能である。また、制御ケーブルの引き出し長さがそれぞれ異なる場合でも対応可能であり、コネクタ接続の作業時間も短縮可能である。

図４のケーブル構成を使用した場合は、工場内でケーブル端末処置した後、複数のケーブルを同時に共通のケーブルドラム１１に巻き付けることで、配置するケーブルドラム１１の個数を減らすことができ、コンパクトにまとめられる。

図５のケーブル構成を使用した場合は、ケーブルドラム１１を必要としなくてもケーブル両端を容易に引き出すことが可能であり、ケーブルドラム１１を必要としないためコンパクトに収納可能である。

また、これらケーブル構成は、アダプタベース内に収められ、チェッカープレートで覆われるため、ケーブルピット８内に収められる場合よりも外気や雨水にさらされにくくなり、耐候性を高め、ケーブルを傷つきにくくすることができる。またケーブルに悪影響を及ぼしかねないネズミなどの小動物からも保護されるため、ケーブルの長寿命化を可能とし、より信頼性の高いガス遮断器を提供することができる。

（第２の実施形態）
（構成）
第２の実施形態の遮断器について図６を参照しながら説明する。図６は本実施形態における遮断器の構成の側面図を示したものである。第１の実施形態と同一の構成には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態と第１の実施形態との違いはアダプタベース５に代えてダクト４内に制御ケーブル７が十分入る空間を設けた点である。ケーブル構成は実施形態例１と同様の構成のものが収納される。

（作用）
本実施形態の作用は、第１の実施形態の作用と同様である。

（効果）
本実施形態の効果は、第１の実施形態の効果と同様である。

（第３の実施形態）
（構成）
第３の実施形態の遮断器について図７を参照しながら説明する。図７は本実施形態における遮断器の構成の側面図を示したものである。第１の実施形態と同一の構成には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態と第１の実施形態との違いは、アダプタベース５内の収納スペースに代えて、制御盤９のベース１０内に制御ケーブル７が十分入る空間を設けた点である。ケーブル構成は実施形態例１と同様の構成のものが収納される。

（作用）
本実施形態の作用は、第１の実施形態の作用と同様である。

（効果）
本実施形態の効果は、第１の実施形態の効果と同様である。

（第４の実施形態）
（構成）
第４の実施形態の遮断器について図８を参照しながら説明する。図８は本実施形態における遮断器の構成の側面図を示したものである。第１の実施形態と同一の構成には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態の構成は、ガス遮断器本体から制御盤９までのケーブルピット８は同様であるが、制御盤のベース１０に代えて、制御盤基礎１４を新規に製作する場合に特に有用である。

本実施形態においては第１の実施形態のアダプタベース５内の収納スペースの代わりに、制御盤基礎１４のケーブルピット部に制御ケーブル７が十分入る空間を設ける。ケーブル構成は実施形態例１と同等のものが収納される。

また、ケーブルピットには、制御ケーブル７のみを通す遮蔽板１５を配線ルート途中に設けることで、アダプタベース５内に収納する場合と同等の密封性をもつ。

（作用）
本実施形態の作用は、第１の実施形態の作用と同様である。

（効果）
本実施形態の効果は、第１の実施形態の効果と同様である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、遮断器としてガス遮断器のほかに空気遮断器、真空遮断器、油遮断器、磁気遮断器に代えられる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…ブッシング、
２…遮断部、
３…機構部、
４…ダクト、４Ａ…ダクト降り口、
５…アダプタベース、
６…基礎コンクリート（設置基礎部）、
７…制御ケーブル、
８…ケーブルピット、
９…制御盤、
１０…ベース、
１１…ケーブルドラム、
１２…コネクタ、１２Ａ…本体側コネクタ、１２Ｂ…制御盤側コネクタ、
１３…軸、
１４…制御盤基礎、
１５…遮蔽板

Claims (7)

1. 遮断器本体と、
   前記遮断器本体の動作を制御する制御盤と、
   前記遮断器本体と前記制御盤とを接続し、前記遮断器本体と前記制御盤との接続に必要な配線敷設長さより長い余剰部分を有し、その両端に配線着脱用のコネクタとを有するケーブルと、
   前記余剰部分の少なくとも一部を格納する格納部と、
   を備えた遮断器。
2. 前記余剰部分の少なくとも一部を巻きつけるケーブルドラムと、
   をさらに備え、
   前記格納部は、
   前記ケーブルドラムを格納する
   請求項１に記載した遮断器。
3. 前記余剰部分の少なくとも一部を巻きつける複数のケーブルドラムと、
   をさらに備え、
   前記格納部は、
   前記複数のケーブルドラムを格納する
   請求項１に記載した遮断器。
4. 前記格納部は、
   アダプタベースの内部にある
   請求項１に記載した遮断器。
5. 前記格納部は、
   ケーブルダクトの内部にある
   請求項１に記載した遮断器。
6. 前記格納部は、
   ベースの内部にある
   請求項１に記載した遮断器。
7. 前記格納部は、
   制御盤基礎および設置基礎部にある
   請求項１に記載した遮断器。

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