JP4933109B2 - エレクトリック・スイッチボード、及びそのようなスイッチボードを有する中電圧用変電所 - Google Patents

Description

本発明は、エレクトリック・スイッチボード、及びそのようなスイッチボードを一つまたはそれ以上備え、改善された機能及び特徴を有する中電圧用変電所に係る。「中電圧用変電所」の定義について、ここでは、この用語は、１ｋＶから７０ｋＶまでの間の公称定格電圧の用途のための変電所を意味している。

既に知られているように、複数の電気装置からなる変電所が、電力の分配のために広く使用されている。特に、中電圧変電所の一つの基本的なタスクは、安全で且つ信頼性のあるやり方で、分配される電力の電圧を、広いタイプのユーザー（電力会社や、例えば、製鉄所、石油化学プラントなどの様々なタイプのプラント）のために有用な適切なレベルに、切り替えることである。

現在の中電圧用変電所は、作動可能な状態で互いに結合された幾つかのエレクトリック・スイッチボードを用いて構成されている。各スイッチボードは、金属製の筐体を有し、通常、平行六面体の構造を有し、その中に、電気エネルギの分配のために要求されるシステム管理機能を実施するために必要な様々な装置を収容するための適切なスペースが、区画されている。技術的な分野において、これらの機能は、通常、二つの異なるカテゴリーに分けられ、それらは、通常、主要機能及び副次的機能と呼ばれている。ここで、主要機能は、主たる電圧、電流及び電力の分配に関係する機能であり、これに対して、副次的機能は、補助的及び制御特性に関係する機能である。

主要機能の幾つかの例は、次の通りである：配線の接続、配線の取外し、公称電流の管理、所定の時間の間、短絡電流に持ちこたえること、切り離し、接地、通電部分をオペレータから隔離させること。

副次的機能の例は、次の通りである：保護、インターロックキング、ローカルまたはリモート管理、ローカルまたはリモート コントロール、オートメーション、測定、計量、診断、通信。

様々な機能を実行するために設けられた適切な装置の例は、次の通りである：サーキット・ブレーカ、絶路器、様々なタイプの測定デバイス及び電子デバイス、保護リレー、バスバー、プラグ、その他。

技術の現在の状況において、既知の中電圧用変電所は、適切なやり方で、要求されたタスクを行うことが可能であるが、それでもなお、それらは、幾つかの欠点及び技術的な不都合を有し，従って、更なる改良及び最適化の余地が残されている。

特に、重大な欠点の一つは、各スイッチボードの様々なコンポーネントが、配線により互いに接続されていることにある。例えば、次のような作業が必要になる：
補助のコンタクトのターミナル・ブロックへの接続；
測定デバイスの組み込み及び配線；
全てのインプット及びアウトプットの保護及びコントロール装置への配線；
例えばインターロックのための、接触式位置センサーの要求されるターミナル・ブロックまたはリレーへの配線。

それから、変電所を実現するとき、様々なスイッチボードの機能的ユニットは、必要な機能的連携関係及び相互依存性を実現するために、適切に配線されなければならない。明らかに、このことは、作業の増大を招き、費用及び時間がかかる。更に、不可避的な配線が、各スイッチボードの内側の厄介なデザインをもたらし、変電所を全体としてより複雑なものにする。

この状況は、下記の事実によってかなり悪くなる：
各変電所は、特定のカスタマイズされた要求に基づいて目的に合わせてデザインされたレイアウトを有しており、設置前にテストされなければならない；
実際には、変電所は、先ず工場内で、使用可能な状態に組み立てられ、テストされる；
次いで、変電所は、分解され、実際に使用されるサイトに送られ、最後に、再び組み立てられる；
従って、かなりの量のエンジニアリング及び調整作業が必要になる、従って、それらは、変電所の全体的な製造コストの増加の要因となる。

従って、本発明の主たるの狙いは、以上に挙げた欠点及び短所を克服することが可能であり、特に最適化された構造により、且つ先行技術のソリューションと比べて単純化されたやり方で、実現することが可能であり、それと同時に、改善された性能及び特徴をもたらす、エレクトリック・スイッチボード、及びそのようなスイッチボードを備えた関連する中電圧用変電所を提供することである

この狙いは、本発明のエレクトリック・スイッチボードにより実現される：
このエレクトリック・スイッチボードは、
扉及び複数の壁を備えた筐体を有し、これらの扉及び壁が、一緒に、当該スイッチボードの内部部品を収容するように構成された内部空間の境界を定める、スイッチボードにおいて、
前記内部部品の内の少なくとも一つと、更なる一つのコンポーネントとの間の信号の無線通信を可能にするように形成された区画を有していること、を特徴とする。

また、本発明の狙いは、関連するクレイムによって規定された中電圧用変電所により、実現される。

更なる特徴及び利点は、本発明に基づくエレクトリック・スイッチボード及び中電圧用変電所の幾つかの好ましいが排他的ではない実施形態の説明から明らかになるであろう。これらの実施形態は、添付図面を用いて、非限定的な例としてのみ示されている。

本発明に基づくエレクトリック・スイッチボードが、図１の中に、全体として参照符号１が付されて示されていている。

この図に示されているように、スイッチボード１は、筐体を有し、この筐体は、前面に設けられた一つ（またはそれ以上）の扉２、及び複数の壁、即ち、ベース・ウォール３、トップ・ウォール４、リア・ウォール５、二つのサイド・ウォール６を有し、それらは、一緒に、スイッチボード１自身の内部部品を収容するように構成された内部空間７の境界を定めている。

従来の技術のおいて広く知られたソリューション（従って、ここで更に詳細に説明する必要がない）によれば、これらの内部部品には、通常、例えば一つまたはそれ以上のサーキット・ブレーカ８のような、電気的および／または電子デバイス、例えばセンサーまたは計器用変圧器のような、電流および／または測定デバイス・センサー９、例えば、診断、保護、監視、コントロール、デジタル・インタフェースのための、インテリジェント電子デバイス１０、その他、が含まれる。

好ましくは、このスイッチボード１は、専用の通信区画１００を有しており、この通信区画は、内部部品の内の少なくとも一つと、更なる一つのコンポーネントとの間で信号の無線通信５０を行うことを可能にするように形成されている。上記の更なるコンポーネントは、スイッチボード１の外側にあっても良く、例えば、他のスイッチボードに属する一つ（またはそれ以上）のコンポーネント、リモート・コントロール装置、あるいは更に、同じスイッチボード１の更に他の内部コンポーネントである。

より好ましい実施形態によれば、上記区画１００は、内部空間７の中に配置され、複数の境界壁１０１を有し、それらの境界壁が、信号５０の伝播が実質的に閉じ込められる専用の内部環境１０２の境界を定めるように構成されている。特に、上記区画１００の境界壁１０１は、専用の内部環境１０２が内部空間７の残りの部分から分けられるように構成される。即ち、それらの境界壁は、内部空間７の残りの部分から区分けされた内部サブ空間の境界を定め、その中で信号５０の伝播が実質的に行われ、且つその中に閉じ込められる。

アンテナ１０３を有する適切な無線通信手段が、境界壁１０１の内の少なくとも一つに、作動可能な状態で接続され、且つ貫通している。

好ましくは、上記区画１００の境界壁１０１の少なくとも一部、好ましくは全部は、干渉防止用の遮蔽層、例えば、適切な可能性のある信号の干渉および／または妨害を抑えるように構成された層を備える。そのような干渉および／または妨害は、様々な発生源から発生する電磁的ノイズ、電波干渉信号などのように、伝播する信号の質及び信頼性に影響を与える。より、好ましくは、境界壁１０１は、専用の環境１０２を少なくとも部分的に取り囲み、良好な電磁遮蔽性能を備えた導電性物質の層を有する。この様に、導電層は、遮蔽機能を担い、区画１００の内側での信号５０の伝播を容易にする。

これらの図に示された可能な実施形態によれば、区画１００は、筐体の互いに対向する二つのサイド・ウォール６の間を横切るように、実質的に直線的に伸びるトンネル状の形状を有している。これら二つのサイド・ウォール６は、当該区画１の端部に対応しており、その一方または両方に適切な開口が設けられていても良い。

好ましくは、上記トンネル状の区画１００は、実質的に矩形の断面を備え、その断面の側面の長さ（ａ，ｂ）の比は、１：２である。このソリューションにより、特に、高周波数の、例えばＧＨｚの範囲の信号伝播の質を改善することができる。なお、例えば５ＧＨｚの周波数のとき、側面（ａ）の長さは０．０５ｍであり、側面（ｂ）の長さは０．０２５ｍであり、
図１に示すように、少なくとも一つの信号吸収要素１１、例えば、適切な形状を備えたエンドキャップが、トンネル状の区画１００の端部に作動可能な状態で結合される。好ましくは、この吸収要素１１は、導電性発泡樹脂、例えば、市場で入手可能なタイプの、導電粒子がドープされた発泡ポリウレタンを有している。

製作上の観点から極めてシンプルであり、且つ機能的に優れた、好ましい実施形態によれば、上記区画１００は、図２の中に示され、参照符号１００で示された金属製の導波デバイスを用いて実現される。好ましくは、この導波デバイス１００は、適切な厚さのアルミニウムまたはその代替えとなる銅からなる単一ボディで作られる。このようにして、境界壁１０１は、選択された導電材料によってのみ構成され、この境界壁は、仕切り要素として、且つ干渉防止用の遮蔽層として、同時に用いられ、その区画自身の内側での信号の伝播を可能にする。

上記の金属製の導波デバイス１００は、内部空間７に配置され、例えば、引き出しのような構造で、あるいはスナップ・フィット継手により、あるいはその他の適切な機械的継手を用いて、筐体に着脱可能に接続される。このようにして、メインテナンスによる介入、交換その他の作業が、大幅に容易になる。

上記の代わりに、導波デバイス１００を、例えば、適切な締結手段を用いて、筐体に固定的に取り付けても良い。

図１の中に、破線により概略的に示されている代替的な実施形態によれば、区画１００を、スイッチボード１の外側に配置し、その筐体に作動可能な状態で結合しても良い。

本発明に基づくスイッチボード１は、低電圧の用途に加えて、好ましくは、中電圧の用途にも使用され、このスイッチボード１は、中電圧用変電所を実現するために特に適切である。従って、本発明の更なる目的は、以上で説明したタイプのスイッチボード１を少なくとも一つの備えた中電圧用変電所に関係する。

本発明に基づく中電圧用変電所の例が、図３に、参照符号２００を付されて、概略的に示されている。この図に示すように、変電所２００は、好ましくは、少なくとも二つのスイッチボード１を備え、それらは、それぞれの区画１００を互いに向い合わせにして且つ僅かに変位させて、隣接して配置されている。特に、これらのスイッチボード１は、それぞれの区画１００を作動可能な状態で結合させて、互いに横並びに配置され、それによって、セグメント化された実質的に直線的なトンネル３００が構成され、このトンネル３００が、実際に、その中を信号が伝わる無線通信パスを構成する。

更に、このセグメント化された無線通信パス３００の外側の両端には、二つの対応する信号吸収要素１１が設けられ、それらは、区画１００の各端部に、それぞれ接続されている。

図を簡潔にするため、図３の中には、二つのスイッチボード１しか示されていないが、変電所２００は、明らかに、任意の数のスイッチボード１で構成するが可能であり、それらは、横並びに、好ましくは一列に配置される。従って、特に好ましい実施形態において、変電所２００は、複数のスイッチボード１を備え、そのそれぞれは、少なくとも一つの扉２及び複数の壁を備えた対応する筐体を有し、それらの扉及び壁は、一緒に、内部部品を収容するように構成された内部空間７の境界を定める。

各スイッチボード１は、それ自身の区画１００を有し、この区画は、それぞれの内部空間７の内部に配置され、信号の無線通信を行うことを可能にするように形成されている。これらの区画１００は、スイッチボード１により規定される複数の内部空間７を貫通して伸びるセグメント化された実質的に直線的な無線通信パス３００を規定するように、配置される。

また、変電所が複数のスイッチボード１を有する形態において、二つの吸収要素１１は、好ましくは、実現されたセグメント化されたパス３００の、互いに対向する二つの外側端部に配置される。

従って、使用する際、第一のスイッチボード１のコンポーネントから送られる信号５０は、好ましくは無線通信手段周波数の電波の形で、所望のデータを運ぶために適切に変調され、無線通信手段１０３のアンテナにより、専用の環境１０２の中で伝達される。そこで、電波は、様々な区画１００により規定される無線通信パス３００の内側に閉じ込められる、この保護された且つ遮蔽された空間の中を、他の区画１００に対応するアンテナ１０３に向けて、伝送される。次いで、このアンテナは、その信号を受取ることが意図された第二のスイッチボード１のコンポーネントへの信号５０の伝達を可能にする。この無線通信パス３００の端部に設けられた要素１１は、信号の反射の危険を防止するか、あるいは少なくとも実質的に減少させる。

実際、本発明に基づくスイッチボード及びそれに関連する中電圧用変電所は、意図された狙いを完全に実現し、先行技術によるソリューションに対して、幾つかの優位性をもたらすことが見出された。

事実、先に説明したように、本願によるソリューションは、信号の伝達を、無線により、且つ通信のために意図的且つ排他的に設けられた専用の保護された環境の中で、可能にすると言う事実のために、各スイッチボードの構成上のレイアウトの大幅な単純化をもたらす。また、このソリューションは、更に、機能的に相互依存しているが、構造的／機械的には独立したモジュールにより構成される変電所の全体のレイアウトの大幅な単純化をもたらす。

事実、スイッチボードは、互いに近付けて、それらの間に配線あるいは電気的／機械的な連続性無しで、しかし、区画１００を互いに向い合わせにしただけで、シンプルに配置されなければならない。実際、製造、調整及びメインテナンス作業が、大幅に単純化される。その理由は、例えば、テストのための工場内での組み立て及びオンサイトでの最終組み立ての際に、先行技術によるソリューションでは必須であった、組立−分解−及び再組立作業が必要ではないからである。

それに加えて、必要な場合には、一つまたはそれ以上のスイッチボードを、追加／取外し／交換することによって、非常に簡単に且つ短時間で、変電所のレイアウトを変更することが可能である。更に、信号の伝達が、信頼性を有し且つ保護されたやり方で、事実上どのような所望の速度のデータ通信も可能な状態で（高速であろうと低速であろうと）、所望の単一周波数であるいは複数の周波数で、可能である。例えば、アナログ及び電圧サンプルのような、リアルタイムのプロセス・データの伝達が可能である。

また、そのような結果は、本発明によるソリューションによってもたらされることも銘記すべきである。本発明によるソリューションは、構造的にシンプルで、非常に単純化された製造作業によって実現されることが可能で、かくして、材料、時間及び製造コストに関して、大幅な節約が可能になり。特に、区画１００が筐体の内側に配置されたとき、その区画は、実際、スイッチボードの更なるコンポーネントを構成し、そして、スイッチボード１自体の外側の環境から、直接的且つ自動的に保護される。

本発明によるスイッチボード及び関連する中電圧用変電所は、様々な変更及び変形が可能であり、それらの全てが、本発明の技術的範囲に含まれる。更に、詳細部は、全て、技術的に同等の要素で置き換えることが可能である。例えば、区画１００は、別個の部材、例えば、適切な材料からなる複数の板材を用いて実現することが可能であり、それらの板材は、一枚ずつ筐体に接続することも、最初に互いに接続した後に、その全体を筐体に取り付けることも可能である。また、区画１００は、導電性物質の層が被覆されたプラスチックを用いて構成することも可能である。

区画１００の形状も、変更することが可能であり、あるいは、境界壁１０１を、異なるタイプ及び材料のより多くの層を結合して実現することも可能である。更に、特定の用途において必要になりあるいは要求された場合には、相互接続要素を使用することも可能である。そのような相互接続は、例えば、機械的なフィッテイングであって、隣接する区画１００の間に配置され、適切な位置合わせを確保するために、作動可能な状態でそれらに接続される。

また、使用される材料あるいは寸法についても、特定の用途及び目的に適合する限り、要求及び技術の現状に応じて、いかなるものであっても良い。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるエレクトリック・スイッチボードを概略的に示す斜視図である。 図２は、本発明に基づくスイッチボードの中で使用される導波デバイスを示す斜視図である。 図３は、図１に示されたタイプのスイッチボードを複数個備えた中電圧用変電所を概略的に示す全面図である。

Claims (18)

1. 扉（２）及び複数の壁（３，４，５，６）を備えた筐体を有し、これらの扉及び壁が、一緒に、内部部品を収容するように構成された内部空間（７）の境界を定める、エレクトリック・スイッチボード（１）において、
   前記内部空間（７）の中に配置されまたは前記筐体の外側に取り付けられた区画（１００）を有し、この区画は、無線信号（５０）の伝播が実質的に閉じ込められる無線信号のための専用の内部環境（１０２）の境界を定めるように構成された複数の境界壁（１０１）を有していること、を特徴とするエレクトリック・スイッチボード（１）。
2. 前記区画（１００）は、前記内部空間（７）の中に配置されていること、を特徴をとする請求項１に記載のエレクトリック・スイッチボード（１）。
3. 前記区画（１００）の境界壁（１０１）は、前記専用の内部環境（１０２）が、前記内部空間の残りの部分から区切られるように構成されていること、を特徴とする請求項２に記載のエレクトリック・スイッチボード（１）。
4. 前記境界壁（１０１）の少なくとも一部は、干渉防止用の遮蔽層を備えていること、を特徴とする請求項２または３に記載のエレクトリック・スイッチボード（１）。
5. 前記境界壁（１０１）の少なくとも一部は、導電性物質の層を備えていること、を特徴とする請求項２に記載のエレクトリック・スイッチボード（１）。
6. 前記区画（１００）は、前記筐体の互いに対向する二つのサイド・ウォール（６）の間を、実質的に直線的に横切るように伸びるトンネル状の形状を有し、
   無線通信手段（１０３）が設けられ、この無線通信手段は、前記境界壁（１０１）の内の少なくとも一つに作動可能な状態で取り付けられ、その壁を貫通していること、
   を特徴とする請求項１に記載のエレクトリック・スイッチボード（１）。
7. 前記トンネル状の区画（１００）は、実質的に矩形の断面を有し、その側面の長さ（ａ、ｂ）の比は、１：２であること、を特徴とする請求項６に記載のエレクトリック・スイッチボード（１）。
8. 少なくとも一つの信号吸収要素（１１）を備え、この信号吸収要素（１１）は、その端部で前記トンネル状の区画（１００）に結合されていること、を特徴とする請求項６に記載のエレクトリック・スイッチボード（１）。
9. 前記信号吸収要素（１１）は、導電性発泡樹脂を有していること、を特徴とする請求項８に記載のエレクトリック・スイッチボード（１）。
10. 前記区画（１００）は、前記筐体に固定的に取り付けられた金属製の導波デバイスを有していること、を特徴とする請求項１に記載のエレクトリック・スイッチボード（１）。
11. 前記区画（１００）は、前記筐体に着脱可能に取り付けられた金属製の導波デバイス（１００）を有していること、を特徴とする請求項１に記載のエレクトリック・スイッチボード（１）。
12. 前記金属製の導波デバイス（１００）は、アルミニウムまたは銅からなる単一ボディで作られていること、を特徴とする請求項１０または１１に記載のエレクトリック・スイッチボード（１）。
13. 前記区画（１００）は、前記筐体の外に配置され、前記筐体に結合されていること、を特徴とする請求項１に記載のエレクトリック・スイッチボード（１）。
14. 中電圧用変電所（２００）であって、少なくとも第一のスイッチボード（１）として、請求項１から１３のいずれか１項に記載のエレクトリック・スイッチボード（１）を有していることを特徴とする中電圧用変電所。
15. 請求項１から１３のいずれか１項に記載のエレクトリック・スイッチボード（１）を少なくとも二つ有し、
    それらのエレクトリック・スイッチボード（１）は、それぞれの区画（１００）を互いに向い合わせて配置されていること、
    を特徴とする請求項１４に記載の中電圧用変電所。
16. 前記少なくとも二つのスイッチボード（１）は、それぞれの区画（１００）を互いに結合させて、横並びに配置され、それによって、セグメント化された実質的に直線的な無線通信パス（３００）が作られるように構成されていること、を特徴とする請求項１５に記載の中電圧用変電所。
17. 第一及び第二の信号吸収要素（１１）を有し、それらは、前記セグメント化された無線通信パス（３００）の各端部に、それぞれ接続されていること、を特徴とする請求項１６に記載の中電圧用変電所。
18. 扉（２）及び複数の壁（３，４，５，６）を備えた筐体を有する複数のスイッチボード（１）を有し、上記扉及び壁が、一緒に、内部部品（８，９，１０）を収容するように構成された内部空間（７）の境界を定める、中電圧用変電所において、
    各スイッチボード（１）は、各内部空間（７）の中に配置された区画（１００）を有し、
    この区画（１００）は、無線信号（５０）の伝播が実質的に閉じ込められる無線信号のための専用の内部環境（１０２）の境界を定めるように構成された複数の境界壁（１０１）を有し、
    各区画（１００）は、前記スイッチボード（１）により規定される複数の内部空間（７）を貫通して伸びる、セグメント化された実質的に直線的な無線通信パス（３００）を規定するように互いに対して配置されていること、
    を特徴とする中電圧用変電所。
    

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