JP4333774B2

JP4333774B2 - 配電用開閉装置

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Publication number: JP4333774B2
Application number: JP2007112479A
Authority: JP
Inventors: 良則西澤; 裕子梶山; 賢治土屋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2027-04-23
Also published as: JP2008043181A

Description

本発明は配電用開閉装置に係り、特に、真空遮断器，変流器及び零相変流器を直列に配置して構成される配電用開閉装置に関する。

配電用開閉装置としては、遮断器，変流器（計器用変流器）および零相変流器を直列的に接続してユニットに構成し、このユニットをレール上に移動、あるいはユニットを台車上に搭載して、受配電盤から引出し可能に受配電盤に収納したものがある。（例えば、特許文献１，２参照。）

実開平７−１１８１３号公報特開２００３−１８９４２２号公報

従来の配電用開閉装置は、コンパクトであり、配電用開閉装置を構成するユニットの保守点検性も良い等の特徴点を有しているので、各種の系統に投入されてきている。この各種の系統への投入により、配電用開閉装置に対する改善すべき点が散見されるようになってきている。

まず、改善すべき点として、従来の配電用開閉装置は、遮断器の負荷側に零相変流器を配置して、遮断器の負荷側の地絡検出を行えるようにしているが、零相変流器の電源側にある遮断器を含めた負荷側全体の地絡を保護するような配慮がなされていない。

また、配電用開閉装置に接続する母線の保守性、および配電用開閉装置の長寿命化等についても改善の余地があり、配電用開閉装置のユーザに対して、まだまだ理想な構成になっていないのが現状である。

本発明は上述の事情に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、受変電設備の工期短縮が可能であると共に、新設及び増設時の現地工数を大幅に低減することができる配電用開閉装置を提供することにある。

本発明の配電用開閉装置は、上記目的を達成するために、筐体内に真空遮断器、この真空遮断器の固定電極側及び可動電極側に設けた断路器、前記真空遮断器の負荷側に設けた変流器及び前記真空遮断器の電源側に設けた零相変流器からなる２つの機器ユニットが上下方向に配置された第１の盤と、筐体内に真空遮断器、この真空遮断器の固定電極側及び可動電極側に設けた断路器、前記真空遮断器の電源側に設けた変流器及び前記真空遮断器の負荷側に設けた零相変流器からなる機器ユニットと計器用変圧器及び断路器からなる計器用変圧器ユニットが上下方向に配置された第２の盤と、筐体内に計器用変圧器と避雷器及び断路器からなる計器用変圧器ユニットと断路器からなる断路器ユニットが上下方向に配置された第３の盤とを備え、前記第１，第２、及び第３の盤が並設して列盤構成されると共に、前記第１，第２、及び第３の盤の上下に配置される各ユニット間の各機器が固体絶縁された連絡母線により電気的に接続され、前記第１の盤と第２の盤間は、該各盤の連絡母線を固体絶縁された主母線により接続することで電気的に接続され、前記第２の盤と第３の盤間は、該第２の盤の固体絶縁された引出し母線と第３の盤の連絡母線とが補助連絡母線により電気的に接続され、かつ、前記真空遮断器の開閉操作を行う開閉操作機構は、電磁石と永久磁石を組合わせた電磁操作器であり、かつ、該電磁操作器の摺動部に固体絶縁軸受を用いていることを特徴とする。

本発明の配電用開閉装置によれば、機器ユニットを構成する遮断器の電源側に零相変流器を配置したので、遮断器を含めた負荷側全体の地絡保護が保護範囲を拡大して行えその信頼性を向上させることができることは勿論、機器ユニットを収納する機器室とは別の主母線室内に、固体絶縁された主母線を収納したので、保守の省力化及び長寿命化を達成することができる。

以下、本発明の配電用開閉装置の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１乃至図５は、本発明の配電用開閉装置の第１の実施の形態を示すもので、図１は本発明の配電用開閉装置の一実施の形態の縦断側面図、図２はその正面図、図３は図１に示す本発明の配電用開閉装置の一実施の形態を一部断面にて示す斜視図、図４は図１に示す本発明の配電用開閉装置の一実施の形態を構成する主母線部分を拡大して示す斜視図、図５は本発明の配電用開閉装置の一実施の形態の概略接続図である。

図１乃至図３において、配電用開閉装置の筐体１は、内部が仕切板２，３によって仕切られ手前側（図１の右側）から機器室４，主母線室５及びケーブル室６が形成されている。筐体１の前面側には、図１及び図２に示すように正面側の扉７が開閉可能に設けられている。扉７には、デジタル式の保護制御ユニット８が搭載されている。また、筐体１の背面側には、図１に示すように背面側の扉９が開閉可能に設けられている。

機器室４内には、筐体１の幅方向（図１の紙面に直交方向）に並設した真空遮断器
（ＶＣＢ）１０と、これら真空遮断器１０の負荷側にそれぞれ設けた変流器（ＣＴ）１１と、各真空遮断器１０の電源側にそれぞれ設けた零相変流器（ＺＣＴ）１２と、外雷サージから保護するためのサージアブソーバ（ＳＡ）１３（図５参照）とからなる機器ユニット１４が、上下方向にそれぞれ配置されている。

これらの機器ユニット１４は、下部に設けた台車１５と、この台車１５を案内するガイド１６によって、筐体１内の前面側（図１の右方向）に引出し可能になっている。これらの機器ユニット１４は、通常、ロック装置（図示せず）により固定されており、前方に引出す際には、このロック装置（図示せず）を解除し、機器ユニット１４の前面に設けた取手１７を引くことにより、前方に引出すことができる。これにより、万が一の際には、機器の交換が簡単に行え交換時間を最小限に抑えることができる。

上述した機器ユニット１４を構成する真空遮断器１０，変流器１１，零相変流器１２は、図５に示すように直列に接続されている。零相変流器１２は、真空遮断器１０の電源側に配置され、変流器１１は、真空遮断器１０の負荷側に配置され、また、外雷サージから保護するためのサージアブソーバ１３が、真空遮断器１０の負荷側に接続されている。また、変流器は、複数の定格電流に対応可能なマルチレシオ形であり、信頼性を向上させている。

前述した真空遮断器１０の開閉操作機構は、電磁石と永久磁石とを組み合わせた電磁操作器であり、その機構の摺動部に固体絶縁軸受を用いており、グリースレス化による保守の簡素化が図られている。

各機器ユニット１４の背部には、図５に示すように、真空遮断器１０の固定電極側に接続する端子１８と、真空遮断器１０の可動電極側に接続する端子１９とが配置されており、詳しくは、上側及び下側の機器ユニット１４においては、それぞれ端子１８が上側に、端子１９がその下側に配置されている。これらの端子１８，１９は、後述する主母線室５内の主母線２０に接続した連絡母線２１，引出し母線２９，３０に気中ブッシング部を介して接離可能に接続される。図５中の符号２３はケーブルヘッド、２４はケーブルである。

図１及び図３に戻り、主母線室５内には、筐体１の高さ方向の中間部で筐体１の幅方向に沿って固体絶縁された主母線２０が配置されている。この主母線２０には、固体絶縁された連絡母線２１の一端が接続されている。この連絡母線２１の他端は、二股状になっており、その一方側の接続端子２５は、前述した上側の機器ユニット１４の端子１９と接離可能なように機器室４内に導入され、また、他方側の接続端子２６は、前述した下側の機器ユニット１４の端子１８と接離可能なように機器室４内に導入されている。これらの接続端子２５，２６は、それぞれ気中断路用ブッシング部２７，２８によって仕切板２に固定されている。

主母線室５内の上側及び下側には、それぞれ固体絶縁された引出し母線２９，３０が配置されている。上側の引出し母線２９の一方側の接続端子３１は、前述した上側の機器ユニット１４の端子１８と接離可能なように機器室４内に導入され、気中断路用ブッシング部３２によって仕切板２に固定されている。上側の引出し母線２９の他方側は、仕切板３に固定したケーブルヘッド２３に接続されている。

下側の引出し母線３０の一方側の接続端子３３は、前述した下側の機器ユニット１４の端子１９と接離可能なように機器室４内に導入され、気中断路用ブッシング部３４によって仕切板２に固定されている。下側の引出し母線３０の他方側は、仕切板３に固定したケーブルヘッド２３に接続されている。ケーブル室６内の各ケーブルヘッド２３には、固体絶縁されたケーブル２４がそれぞれ接続されている。

前述した主母線２０，連絡母線２１，引出し母線２９，３０の連結構成の詳細を、図４に示す。この図においては、作図上、仕切板２，３を省略してある。この図４において、図１と同符号のものは同一部分であるので、詳細な説明を省略するが、主母線２０と連絡母線２１とは、例えば、一方側が連絡母線２１に連結され、他方側が主母線２０にクランプ連結する接続用母線３５によって連結されている。これは、これらの分解組み立てを考慮したものである。また、主母線２０，連絡母線２１，引出し母線２９，３０等には、接地層が設けられており、感電等に対する安全性が図られていると共に、メンテナンスフリーであり、保守の省力化が図られている。また、主母線２０，連絡母線２１，引出し母線２９，３０等に設ける絶縁物としては、エポキシ樹脂，シリコンゴム又はＥＰゴム等を用い、金型への注入により形成することができる。

次に、上述した本発明の配電用開閉装置の第１の実施の形態における動作を説明する。

この実施の形態においては、真空遮断器１０の負荷側に設けた変流器１１、及び真空遮断器１０の電源側に設けた零相変流器１２によって、系統に生じる地絡等の異常を検出して、真空遮断器１０を開極することができるので、真空遮断器１０を含めた負荷側全体の地絡保護ができ保護範囲を拡大してその信頼性を向上させることができる。

また、固体絶縁された主母線２０，連絡母線２１，引出し母線２９，３０を、機器室４の背部の主母線室５内に配置構成して、これら母線間の絶縁距離を縮小したので、収納空間が小さくなり、開閉装置全体を小型化することができる。

更には、主母線２０，連絡母線２１，引出し母線２９，３０等は、固体絶縁されているので、塵埃付着による短絡事故を防止するための清掃等のメンタナンスが不要になり、保守の省力化を図ることができる。

また、主母線２０，連絡母線２１，引出し母線２９，３０等は、固体絶縁されているので、結露防止のためのエアーパージは、機器室４内のみで良い。このため、付帯設備であるエアーパージ設備を小型にすることできると共に、その設備費およびその維持費を低減することができる。

以上述べたように、本発明の配電用開閉装置の一実施の形態によれば、真空遮断器を含めた負荷側全体の地絡保護ができ保護範囲を拡大して、その信頼性を向上させることができると共に、母線の固体絶縁化により、絶縁性能が雰囲気，環境条件，標高等の影響を受けにくく、また、塵埃，塩害，結露等で絶縁物が汚染されて絶縁性能が低下する危険性は少なく、安全性が良好である。また、対地，相間の絶縁距離を小さくすることができるので、母線のレイアウトが容易で省スペース化を可能にする等の利点があり、顧客要求に応じた理想形に近い配電用開閉装置を提供することができる。

図６は、本発明の配電用開閉装置の第２の実施の形態を示す縦断側面図で、この図６において、図１と同符号のものは同一部分である。

本実施の形態は、上述した第１の実施の形態における主母線室とケーブル室とを共通の室３６とし、この共通室３６を機器室４の背部に形成すると共に、この共通室３６内に主母線２０，連絡母線２１，引出し母線２９，３０、ケーブルヘッド２３，ケーブル２４をそれぞれ配置したものである。

この実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができると共に、図３に示した仕切板３を省略したことにより、母線等のメンテナンス及び組立性を改善することができる。

図７は、本発明の配電用開閉装置の第３の実施の形態を示す縦断側面図で、この図において、図１と同符号のものは同一部分である。

この実施の形態は、前述した第１の実施の形態におけるケーブル室６を省略し、ケーブル２４を筐体１の外に露出させたものである。他の構成は、図１に示した実施例と同一である。

この実施の形態によれば、前述した実施の形態と同様な効果を得ることができると共に、ケーブル室６を省略したことにより、設置面積が小さくなり、狭隘な場所での設置に有効である。

図８は、本発明の配電用開閉装置の第４の実施の形態を示す概略接続図で、この図において、図１乃至図５と同符号のものは同一又は相当する部分である。

この実施の形態は、真空遮断器１０の固定電極側及び可動電極側に断路部８０を設けたものである。この断路部８０は、前述した真空遮断器１０の操作機構と同様に、電磁石と永久磁石を組み合わせた電磁操作器によって断路操作される。この電磁操作器の摺動部には、固体絶縁軸受が用いられており、グリースレス化による保守の簡素化が図られている。

この実施の形態においても、前述した実施の形態と同様な効果を得ることができる。

図９及び図１０は、上述した本発明の配電用開閉装置の実施の形態を列盤に構成した例を示すもので、図９はその概略接続図、図１０はその背部側をみた斜視図である。これらの図において、図１乃至図５と同符号のものは同一又は相当する部分である。

図９において、図の右側には、真空遮断器（ＶＣＢ）１０、この真空遮断器１０の固定電極側及び可動電極側に設けられた断路部８０、真空遮断器１０の負荷側に設けられた変流器（ＣＴ）１１、及び真空遮断器１０の電源側に設けられた零相変流器（ＺＣＴ）１２から成る機器ユニット１４が上下に配置されて配電用開閉装置の第１の盤Ａ１が構成され、この第１の盤Ａ１の左側に上記と同様な構成の別の第１の盤Ａ２を並置し、この別の第１の盤Ａ２の左側に第２の盤Ｂを、第２の盤Ｂの左側に第３の盤Ｃを並設して列盤を構成している。

前記第２の盤Ｂは、真空遮断器（ＶＣＢ）１０、この真空遮断器１０の固定電極側及び可動電極側に設けられた断路部８０、真空遮断器１０の電源側に設けられた変流器(ＣＴ)１１、及び真空遮断器１０の負荷側に設けられた零相変流器（ＺＣＴ）１２から成る機器ユニット１４を下側に配置し、この機器ユニット１４の上側に計器用変圧器（ＶＴ）８１と断路部８０から成る計器用変圧器ユニットを配置して構成されている。また、第３の盤Ｃは、計器用変圧器（ＶＴ）８１，断路部８０及び避雷器８２とから成る計器用変圧器ユニットを下側に配置し、この計器用変圧器ユニットの上側に、断路部８０から成る断路部ユニットを配置して構成されている。

これらの第１乃至第３の盤Ａ１〜Ｃは、図１０に示すように、筐体１の背部側において、筐体１の側部に設けた開口部８３を通して配置した主母線２０，主母線２０に接続する連絡母線２１、各機器に接続する引出し母線２９，３０及び補助連絡母線８４によって列盤間が接続されている。

この実施の形態によれば、受変電設備の工期短縮が可能であると共に、新設及び増設時の現地工数を大幅に低減することができる。

図１１は、本発明の配電用開閉装置の第６の実施の形態を示す概略接続図で、この図において、図１乃至図５と同符号のものは同一又は相当する部分である。

この実施の形態は、真空遮断器１０の固定電極側及び可動電極側と断路部８０の間に変流器（ＣＴ）１１及び零相変流器（ＺＣＴ）１２を設けたものである。この断路部８０も前述した真空遮断器１０の操作機構と同様に、電磁石と永久磁石を組み合わせた電磁操作器によって断路操作される。そして、この電磁操作器の摺動部にも固体絶縁軸受が用いられており、グリースレス化による保守の簡素化が図られている。

図１２は、上述した本発明の配電用開閉装置の実施の形態を列盤に構成した例を示すもので、図９の変形例である。この図において、図１乃至図５と同符号のものは同一又は相当する部分である。

図１２において、図の右側には、真空遮断器（ＶＣＢ）１０、この真空遮断器１０の固定電極側及び可動電極側に設けられた断路部８０、真空遮断器１０と夫々の断路部８０の間の真空遮断器１０の負荷側に設けられた変流器（ＣＴ）１１と真空遮断器１０の電源側に設けられた零相変流器（ＺＣＴ）１２から成る機器ユニット１４が上下に配置されて配電用開閉装置の第１の盤Ａ１が構成され、この第１の盤Ａ１の左側に上記と同様な構成の別の第１の盤Ａ２を並置し、この別の第１の盤Ａ２の左側に第２の盤Ｂを、第２の盤Ｂの左側に第３の盤Ｃを並設して列盤を構成している。

前記第２の盤Ｂは、真空遮断器（ＶＣＢ）１０、この真空遮断器１０の固定電極側及び可動電極側に設けられた断路部８０、真空遮断器１０と夫々の断路部８０の間の真空遮断器１０の電源側に設けられた変流器（ＣＴ）１１と真空遮断器１０の負荷側に設けられた零相変流器（ＺＣＴ）１２から成る機器ユニット１４を下側に配置し、この機器ユニット１４の上側に計器用変圧器（ＶＴ）８１と断路部８０から成る計器用変圧器ユニットを配置して構成されている。また、第３の盤Ｃは、計器用変圧器（ＶＴ）８１，断路部８０及び避雷器８２とから成る計器用変圧器ユニットを下側に配置し、この計器用変圧器ユニットの上側に、真空断路器９０、この真空断路器９０の固定電極側及び可動電極側に設けられた断路器８０ａから成る断路器ユニットを配置して構成されている。

これらの第１乃至第３の盤Ａ１〜Ｃは、上述した図１０と同様に、筐体１の背部側において、筐体１の側部に設けた開口部８３を通して配置した主母線２０、主母線２０に接続する連絡母線２１、各機器に接続する引出し母線２９，３０及び補助連絡母線８４によって列盤間が接続されている。

本発明の配電用開閉装置の第１の実施の形態の縦断側面図である。図１に示す本発明の配電用開閉装置の正面図である。図１に示す本発明の配電用開閉装置を一部断面にて示す斜視図である。図１に示す本発明の配電用開閉装置を構成する主母線部分を拡大して示す斜視図である。図１に示す本発明の配電用開閉装置の第１の実施の形態の概略接続図である。本発明の配電用開閉装置の第２の実施の形態の縦断側面図である。本発明の配電用開閉装置の第３の実施の形態の縦断側面図である。本発明の配電用開閉装置の第４の実施の形態の概略接続図である。本発明の配電用開閉装置の第５の実施の形態を列盤に構成した例の概略接続図である。図９に示す本発明の配電用開閉装置の一実施の形態を列盤に構成した例の背部側をみた斜視図である。本発明の配電用開閉装置の第６の実施の形態の概略接続図である。本発明の配電用開閉装置の第７の実施の形態を列盤に構成した例の概略接続図である。

符号の説明

１筐体
２，３仕切板
４機器室
５主母線室
６ケーブル室
８保護制御ユニット
１０真空遮断器
１１変流器
１２零相変流器
１３サージアブソーバ
１４機器ユニット
２０主母線
２１連絡母線
２２，２９，３０引出し母線
２３ケーブルヘッド
２４ケーブル
２５，２６，３１，３３接続端子
２７，２８，３２，３４気中断路用ブッシング部
３５接続用母線
３６共通室
８０，８１ａ断路器
８１計器用変圧器
８２避雷器
８４補助連絡母線
９０真空断路器

Claims

筐体内に真空遮断器、この真空遮断器の固定電極側及び可動電極側に設けた断路器、前記真空遮断器の負荷側に設けた変流器及び前記真空遮断器の電源側に設けた零相変流器からなる２つの機器ユニットが上下方向に配置された第１の盤と、筐体内に真空遮断器、この真空遮断器の固定電極側及び可動電極側に設けた断路器、前記真空遮断器の電源側に設けた変流器及び前記真空遮断器の負荷側に設けた零相変流器からなる機器ユニットと計器用変圧器及び断路器からなる計器用変圧器ユニットが上下方向に配置された第２の盤と、筐体内に計器用変圧器と避雷器及び断路器からなる計器用変圧器ユニットと断路器からなる断路器ユニットが上下方向に配置された第３の盤とを備え、前記第１，第２、及び第３の盤が並設して列盤構成されると共に、前記第１，第２、及び第３の盤の上下に配置される各ユニット間の各機器が固体絶縁された連絡母線により電気的に接続され、前記第１の盤と第２の盤間は、該各盤の連絡母線を固体絶縁された主母線により接続することで電気的に接続され、前記第２の盤と第３の盤間は、該第２の盤の固体絶縁された引出し母線と第３の盤の連絡母線とが補助連絡母線により電気的に接続され、かつ、前記真空遮断器の開閉操作を行う開閉操作機構は、電磁石と永久磁石を組合わせた電磁操作器であり、かつ、該電磁操作器の摺動部に固体絶縁軸受を用いていることを特徴とする配電用開閉装置。
請求項１に記載の配電用開閉装置において、
前記第３の盤の断路器ユニットの断路器は、真空断路器であることを特徴とする配電用開閉装置。