JP4988833B2 - 金属閉鎖形スイッチギヤ - Google Patents

Description

この発明は、盤内に複数の遮断器が収納された金属閉鎖形スイッチギヤに関するものである。

金属閉鎖形スイッチギヤは、盤内に遮断器等を収納し、電気を安全に配電するための配電盤である。遮断器は配電盤１面につき複数台収納される場合が多い。そして、金属閉鎖形スイッチギヤでは、安全性向上のため、母線室，遮断器室，ケーブル室等の各部屋を仕切板によって仕切るような要求がある。また、盤内部で予期しない短絡事故によりアークが発生すると、内部圧力が急激に上昇し、盤周辺の人体に害を与えるおそれがあるので、その対策として、内部圧力を安全に放圧する構造が求められている。

配電盤内部が区画されて複数の遮断器が収納された従来の金属閉鎖形スイッチギヤとしては、例えば、前面扉のすぐ後ろに制御室が設けられ、その後ろに、上下２段に遮断器が収納された遮断器室が配置され、遮断器室の後方に、各遮断器の一方の端子と分岐導体で接続される主母線が収納された母線室が設けられ、更にその後方には遮断器の他方の端子に接続されるケーブルが収納されたケーブル室が配置された金属閉鎖形スイッチギヤが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、複数の遮断器が収納され放圧板を備えた金属閉鎖形スイッチギヤとしては、例えば、箱体の内部が、複数の遮断器室、制御機器室、共通放圧室、変流器室、母線室、縦母線室及びケーブル室等に区画され、この内の共通放圧室とケーブル室及び上部遮断器室の天井部に放圧板が設けられた金属閉鎖形スイッチギヤが開示されている。ケーブル室や上部遮断器室内で事故が発生したときは、それらの室の天井部の放圧板が開放し、直接放圧板を持たない下部遮断器室や縦母線室で発生したアークによる圧力は、共通放圧室を介して箱体の上部に放出するように構成されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−３３３３１４号公報（第４頁、図１） 特開平１０−３２２８１１号公報（第４頁、図１−図２）

特許文献１に示された金属閉鎖形スイッチギヤでは、遮断器が縦方向に段積みされているので、遮断器の上方に制御機器を収納するスペースを確保しにくく、制御機器は前面扉を利用して取り付ける構造になる。このため、遮断器は扉に取り付けた制御機器と干渉しないように、前面扉の後方に所定の距離を空けて配置され、更にその後方に母線室とケーブル室が配置されることになり、盤の奥行き寸法が大きくなってしまうという問題点があった。
特許文献２に示された金属閉鎖形スイッチギヤは、遮断器が上下多段に配置された場合でも、各室で発生した圧力を個別に放圧できるように構成したものであるが、このために別途共通放圧室が必要であり、その分、配電盤の容積が増大し、配電盤が大型化するという問題点があった。また、遮断器を縦方向に段積みすると、各室間の仕切りが複雑となり、放圧経路も複雑となって内部圧力上昇を効率よく放圧しにくくなるという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、遮断器の配置を工夫することにより、奥行き方向の寸法を縮小することを目的とする。また、各室の仕切を簡素化することを目的とする。更に、短絡事故時の内部圧力上昇を放圧し易い構造の金属閉鎖形スイッチギヤを得ることを目的とする。

この発明に係わる金属閉鎖形スイッチギヤは、複数の遮断器と、遮断器の一端側に分岐導体を介して接続される水平母線と、遮断器の他端側に接続されるケーブルと、制御機器と、が箱体内に収納された金属閉鎖形スイッチギヤにおいて、複数の遮断器を、大地に対し並行方向で、且つ、前記箱体の前面側から見て左右方向に並べて箱体の内部の前面側に配置し、箱体の内部は、各遮断器を個別に収納する遮断器室と、水平母線及び分岐導体を収納する母線室と、ケーブルを一体で又は各遮断器に接続される単位で収納するケーブル室と、制御機器を収納する計器室とに区画し、各室の相互間は仕切板によって仕切り、計器室は遮断器室の上方に配置し、遮断器室の下側に接続作業室を設け、母線室及びケーブル室は、遮断器室の後方で母線室が上側に、ケーブル室が下側になるように配置し、各遮断器室と母線室とを区画する仕切板に、各遮断器室の内部圧力が上昇したときに放圧させる放圧用扉を設け、母線室の上部の箱体の天板に内部圧力を外部に放出させる開口部を設けたものである。

この発明の金属閉鎖形スイッチギヤによれば、複数の遮断器を、大地に対し並行方向で、且つ、箱体の前面側から見て左右方向に並べて箱体の内部の前面側に配置し、箱体の内部は、各遮断器を個別に収納する遮断器室と、水平母線及び分岐導体を収納する母線室と、ケーブルを収納するケーブル室と、制御機器を収納する計器室とに区画し、各室の相互間は仕切板によって仕切り、計器室は遮断器室の上方に配置し、遮断器室の下側に接続作業室を設け、母線室及びケーブル室は、遮断器室の後方で母線室が上側に、ケーブル室が下側になるように配置し、各遮断器室と母線室とを区画する仕切板に、各遮断器室の内部圧力が上昇したときに放圧させる放圧用扉を設け、母線室の上部の箱体の天板に開口部を設けたので、遮断器を箱体の前面扉に近づけて配置でき、また上下に形成されるスペースに制御機器や部品類を配置でき、更に、遮断器と母線及び遮断器とケーブルの接続が容易な配置構成にすることが可能となるので、配電盤の奥行き方向の寸法を縮小できる。
また、遮断器室内で短絡事故が発生したとき、母線室内で圧力が減圧されて開口部を通って外部に放圧されるため、配電盤周辺の人員の安全が確保できる。

この発明の実施の形態１による金属閉鎖形スイッチギヤを示す前面図である。 図１の側面断面図である。 図２のIII−IIIから見た背面図である。 この発明の実施の形態２による金属閉鎖形スイッチギヤの、遮断器室内の事故時の放圧経路を説明する側面断面図ある。 この発明の実施の形態２による金属閉鎖形スイッチギヤの、ケーブル室内の事故時の放圧経路を説明する側面断面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の金属閉鎖形スイッチギヤを、図に基づいて具体的に説明する。
先ず、図１〜図３により金属閉鎖形スイッチギヤの全体構成について説明する。金属閉鎖形スイッチギヤは、全体が金属製の箱体１で覆われており、前面側は図１のように、上段に計器室扉２、下段には左右に並んで２つの遮断器室扉３ａ，３ｂが、それぞれヒンジにより開閉可能に設けられている。遮断器室扉３ａ，３ｂの下部側には換気用の風窓４が設けられている。
箱体１の内部は複数の室に区画されており、右側の遮断器室扉３ａの内側には上方に遮断器室５ａが配置され、同様に左側の遮断器室扉３ｂの内側にも上方に遮断器室５ｂが配置されており、両遮断器室５ａ，５ｂの下方全体が接続作業室６となっている。また、計器室扉２の内側は全体が計器室７となっており、計器類、リレー等の制御機器が収納されている。

遮断器室５ａの内部には遮断器８ａが、また、遮断器室５ｂの内部には遮断器８ｂが収納されており、引出形遮断器の場合であれば、前面に引き出し可能になっている。遮断器８ａ，８ｂの各裏面側は、遮断器本体の可動側電極及び固定側電極に繋がる遮断器端子（図示せず）が上下に所定の間隔を空けて導出されている。
図２の側面図に示すように、遮断器室５ａ，５ｂの後壁には、壁面と絶縁されて壁面を貫通するように、上述の遮断器端子に接続された上部接続端子９ａ及び下部接続端子９ｂが配設されている。

遮断器室５ａ，５ｂの背面側の空間は、上部接続端子９ａと下部接続端子９ｂとの間で２分されて、上方の空間は母線室１０となっており、母線室１０内には、上方に３相の水平母線１１が箱体１に絶縁支持されて配設され、更に、水平母線１１と上部接続端子９ａとを接続する分岐導体１２が、支持碍子１３によって箱体１に支持されて収納されている。また、この母線室１０の上部の箱体１の天板には、換気塔１４が設けられている。
一方、下方の空間は、遮断器８ａ，８ｂのそれぞれに繋がる負荷側のケーブル１５が収納される個別のケーブル室１６ａ，１６ｂとなっている（図３参照）。ケーブル１５は、接続導体１７を介して下部接続端子９ｂに接続されており、接続導体１７の途中には変流器１８が貫通して設けられている。

以上に説明したように、箱体１内は、安全性向上のため複数の室に区画されており、各室は図２及び図３に示すように仕切板１９〜２６によって仕切られ、独立した室を構成している。区画する単位は、規格や仕様により異なる。基本的には、遮断器室、母線室、ケーブル室、計器室を仕切って独立した部屋に区画する。複数の遮断器がある場合は各遮断器毎に遮断器室を形成する。それに繋がる各ケーブルは図に示すように遮断器単位で区画する場合と、全ケーブルを一括してケーブル室とする場合とがある。なお、母線室は一括でよい。
また、図では、母線室１０が上方に配置され、ケーブル室１６ａ，１６ｂが下方に配置された場合を示したが、母線室１０が下方でケーブル室１６ａ，１６ｂが上方に配置される場合もある。

本発明の第１の特徴は、複数の遮断器（本実施の形態では２台の遮断器８ａ、８ｂ）を、大地に対して並行方向で、且つ、箱体の前面側から見て左右方向に並べて配置した点である。（この遮断器の配置を以下の説明では横並列配置と略す。）
そこで、次にこの作用について説明する。

金属閉鎖形スイッチギヤは、通常複数面の配電盤が横方向に並べて設置され使用される。これらの配電盤の高さは、設置される場所環境、仕様、規格等から所定の高さに決定され、その高さに統一して揃えられている。
決められた高さ内で、背景技術の項で説明した特許文献１のように、複数の遮断器を上下方向に段積配置すれば、計器室を遮断器と同一面に配置するのが困難となり、前面扉のすぐ後ろに計器室を設け、その奥側に遮断器室、更にその奥側に母線室、ケーブル室を配置するような構成となり、奥行き方向の寸法は大きくなる。

これに対し、遮断器８ａ，８ｂを横並列配置としたことにより、遮断器８ａ，８ｂの上方に形成される空間を計器室７とし利用でき、このため、遮断器８ａ，８ｂを前面の遮断器扉３ａ，３ｂいっぱいまで前方に寄せて配置することが可能となる。図２では、遮断器扉３ａ，３ｂの遮断器８ａ，８ｂとの対向位置に開口穴を設け、遮断器扉３ａ，３ｂを閉じた状態で扉表面と遮断器８ａ，８ｂの前面の操作パネル部とがほぼ面一となるように、遮断器８ａ，８ｂを遮断器室５ａ，５ｂの前方いっぱいに設置した場合を例示している。一点鎖線で示す部分は、保護カバー２５である。

また、遮断器８ａ，８ｂを横並列配置したことにより、遮断器室５ａ，５ｂ後方の母線室１０には、上部接続端子９ａを横一列に配置できるので、図３に示すように、上部接続端子９ａと上方に配置された水平母線１１との接続は、分岐導体１２が複雑に交差することがなく、単純な導体経路で接続できる。
同様に、ケーブル室１６ａ，１６ｂには下部接続端子９ａを横一列に配置できるので、床面から立ち上がるケーブル１５と下部接続端子９ａとは接続導体１７を介して簡単に接続できる。
このように、分岐導体を含む母線配置及びケーブル配置が簡素化できることと、上述の遮断器が前面側に配置できることにより、奥行き方向の寸法を大きく縮小できる。

遮断器８ａ，８ｂと水平母線１１、及び、遮断器８ａ，８ｂとケーブル１５の接続構造は、遮断器台数が増えた場合でも、基本的に同じ構成のものを横方向に増やしていくだけで良く、奥行き方向の寸法が増加することはない。
また、遮断器８ａ，８ｂを箱体１の上下方向に対し中央近傍に配置した場合、上下方向に伸びる分岐導体１２の長さを長くでき、且つ大きな母線室１０内に配置できるので、分岐導体１２での放熱効果を期待できる。

また、箱体１内を仕切板１９〜２６で仕切って各室を区画する場合、区画構成が単純なため、仕切板の枚数が少なく、形状が単純となり、製作及び組立が容易になる。遮断器の台数が増えても基本構成は変わらず、増えた遮断器間とそれに対応するケーブル間に仕切板を追加するだけでよい。

更に、遮断器８ａ，８ｂの下方に形成される空間を接続作業室６として利用できる。接続作業室６には、計器室７の制御機器と金属閉鎖形スイッチギヤの外部とを結ぶ制御線や電力線を中継する端子台を設置している。従って、接続作業室６は端子台以外にはほとんど機器が収納されていないので相応の空間を残している。図２に示すように、母線室１０を上側に、ケーブル室１６ａ，１６ｂを下側に配置した場合は、接続作業室６のすぐ後ろ側は、ケーブル１５が立ち上がっているので、遮断器室扉３ａ，３ｂを開き、接続作業室６後面の仕切板２３を取り外せば、盤前面側からケーブル１５にアクセスすることが可能である。すなわち、据付時のケーブル接続作業やケーブルの保守点検を盤前面側から実施することが可能となる。このため、盤後面に作業スペースを必要としないので、金属閉鎖形スイッチギヤを後方の壁面いっぱいに設置できるため、建屋内の空間を有効に利用できる。
なお、箱体１の上方から制御線が導入されるような場合は、端子台は例えば計器室７内に設け、接続作業室６とケーブル室部１６ａ，１６ｂとの仕切板２３を省いて全体をケーブル室としても良い。

以上のように、本実施の形態の発明によれば、複数の遮断器と、遮断器の一端側に分岐導体を介して接続される水平母線と、遮断器の他端側に接続されるケーブルと、制御機器と、が箱体内に収納された金属閉鎖形スイッチギヤにおいて、複数の遮断器を、大地に対し並行方向で、且つ、箱体の前面側から見て左右方向に並べて配置したので、遮断器を箱体の前面扉に近づけて配置でき、また上下に形成されるスペースに制御機器や部品類を配置でき、更に、遮断器と母線及び遮断器とケーブルの接続が容易な配置構成にすることが可能となるので、配電盤の奥行き方向の寸法を縮小できる。

また、遮断器を箱体の内部の前面側に配置し、水平母線及び分岐導体とケーブルとを遮断器の後方の上下方向のいずれかに配置し、制御機器を遮断器の上方に配置したので、箱体の奥行き方向の寸法を縮小でき、省スペース化を図ることができる。

また、箱体の内部を、各遮断器を個別に収納する遮断器室と、水平母線及び分岐導体を収納する母線室と、ケーブルを一体で又は各遮断器に接続される単位で収納するケーブル室と、制御機器を収納する計器室とに区画し、各室の相互間は仕切板によって仕切ったので、安全性向上のために箱体内を複数の室に区画する場合に、各室間の仕切り構造を簡素化でき、配電盤の組立作業工数の削減を図ることが可能となる。

また、母線室及びケーブル室は、母線室が上側に、ケーブル室が下側になるように配置し、遮断器室の下側に接続作業室を設けたので、配電盤の前面側からケーブルにアクセスすることが可能となり、据付時のケーブル接続作業やケーブルの保守点検を盤前面側から実施することができる。このため、例えば金属閉鎖形スイッチギヤが屋内に設置される場合であれば、盤後面の作業スペースを残すことなく壁面いっぱいに設置でき、建屋内の空間を有効に利用できる。

実施の形態２．
図４は実施の形態２による金属閉鎖形スイッチギヤの側面断面図である。前面図は実施の形態１で説明した図１と、また内部構成は実施の形態１の図２及び図３に示すものと同等なので、同等部分は同一符号で示して説明は省略し、異なる部分のみを説明する。
図４において、各遮断器室５ａ，５ｂと母線室１０との仕切板２２には、それぞれ開口穴が設けられ、その開口穴を塞ぐように放圧用扉２７が個別に設けられている。また、各ケーブル室１６ａ，１６ｂと母線室１０との仕切板２４にも同様にそれぞれ放圧用扉２８が設けられている。放圧用扉２７，２８は、一端がヒンジによってそれぞれの仕切板２２，２４に固定されており、通常の状態においては開口穴を塞いで各仕切板２２，２４の一部として機能し、遮断器室５ａ，５ｂ内、又はケーブル室１６ａ，１６ｂ内のいずれかで急激に圧力が高くなると、母線室１０側に開放するように構成されている。

次に、動作について説明する。
盤内部で予期しない短絡事故によりアークが発生すると、内部圧力が急激に上昇し、盤周辺の人体に害を与えるおそれがある。この対策として、本実施の形態では、各遮断器室５ａ，５ｂと各ケーブル室１６ａ，１６ｂのそれぞれに放圧用扉２７，２８を設けたものである。
図４に、遮断器室５ａ（又は５ｂ）内で内部短絡事故等が発したときの放圧経路を矢印で示している。例えば、事故発生点２９で短絡事故が発生した場合に、アークにより遮断器室５ａ内の圧力が急激に上昇し、放圧用扉２７が開放し、圧力は後方の母線室１０に放圧される。これにより、遮断器室５ａ内の内部圧力は減圧されると共に、母線室１０の広い空間に放圧された高温高圧のガスは減圧されながら矢印のような経路をたどって箱体１の天板に設けた換気塔１４から外部に放出される。

図５は、ケーブル室１６ａ（又は１６ｂ）内で内部短絡事故が発生したときの放圧経路を説明する図である。
ケーブル室１６ａ内の例えば事故発生点３０の位置で短絡事故が発生すると、アークにより圧力が急激に上昇し、放圧用扉２８が開放し、矢印で示すように、高温高圧のガスは母線室１０に放圧され、減圧されながら矢印のような経路をたどって換気塔１４から外部に放出される。
このように、盤内で発生した内部圧力を盤上部から外部に放圧することにより、盤周辺の人員の安全が確保される。

本実施の形態の発明では、遮断器８ａ，８ｂが横並列配置されているので、仕切板２２，２４に開口穴と放圧用扉を追加するだけで、簡単に放圧経路を構成できる。遮断器の台数が増えた場合でも、そのためダクトや仕切を別途追加する必要はない。
また、遮断器室５ａ，５ｂの後方に形成された箱体１の天板に繋がる障害物の少ない広い母線室１０を、遮断器室５ａ，５ｂとケーブル室１６ａ，１６ｂの共通の放圧経路に利用できるので、広い空間で圧力を速やかに減圧できる。

なお、放圧用扉２７，２８は、ヒンジにより開閉するものとしたが、これに限定するものではなく、例えば、仕切板２７，２８の一部の強度を弱くしておき、内部圧力上昇時には塑性変形させ破壊させて開放するように構成しても良い。
また、上記では、２つのケーブル室のそれぞれに放圧用扉を設けた場合について説明したが、ケーブル室が共通の場合は、その室に１個の放圧用扉を設ければよい。

以上のように、本実施の形態の発明によれば、各遮断器室と母線室とを区画する仕切板に、各遮断器室の内部圧力が上昇したときに放圧させる放圧用扉を設け、母線室の上部の箱体の天板に換気塔を設けたので、遮断器室内で短絡事故が発生したとき、母線室内で圧力が減圧され換気塔を通って外部に放圧されるため、配電盤周辺の人員の安全が確保できる。

また、ケーブル室と母線室とを区画する仕切板に、ケーブル室の内部圧力が上昇したときに放圧させる放圧用扉を設け、母線室の上部の箱体の天板に換気塔を設けたので、ケーブル室内で短絡事故が発生したとき、母線室内で圧力が減圧され換気塔を通って外部に放圧されるため、配電盤周辺の人員の安全が確保できる。

Claims (2)

1. 複数の遮断器と、前記各遮断器の一端側に分岐導体を介して接続される水平母線と、前記各遮断器の他端側に接続されるケーブルと、制御機器と、が箱体内に収納された金属閉鎖形スイッチギヤにおいて、
   前記複数の遮断器は大地に対し並行方向で、且つ、前記箱体の前面側から見て左右方向に並べて前記箱体の内部の前面側に配置され、
   前記箱体の内部は、前記各遮断器を個別に収納する遮断器室と、前記水平母線及び前記分岐導体を収納する母線室と、前記ケーブルを一体で又は前記各遮断器に接続される単位で収納するケーブル室と、前記制御機器を収納する計器室とに区画され、前記各室の相互間は仕切板によって仕切られており、
   前記計器室は前記遮断器室の上方に配置され、前記遮断器室の下側に接続作業室が設けられ、
   前記母線室及び前記ケーブル室は、前記遮断器室の後方で前記母線室が上側に、前記ケーブル室が下側になるように配置され、
   前記各遮断器室と前記母線室とを区画する仕切板に、前記各遮断器室の内部圧力が上昇したときに放圧させる放圧用扉が設けられ、前記母線室の上部の前記箱体の天板に前記内部圧力を外部に放出させる開口部が設けられていることを特徴とする金属閉鎖形スイッチギヤ。
2. 請求項１記載の金属閉鎖形スイッチギヤにおいて、
   前記ケーブル室と前記母線室とを区画する仕切板に、前記ケーブル室の内部圧力が上昇したときに放圧させる放圧用扉が設けられていることを特徴とする金属閉鎖形スイッチギヤ。

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