JP5026537B2 - スイッチギヤ - Google Patents

Description

本発明は、二重母線を備えたスイッチギヤに係り、さらに詳しくは、固体絶縁母線で形成した二重母線を備えたスイッチギヤに関する。

電算機関連の機器を生産する工場や病院などの施設においては、各負荷に対して安定した電力の供給が要求されるため、電源設備の重要性が高まっている。

このような施設の高圧受電設備のスイッチギヤとして、給電の信頼性を上げるために、事故発生の際にも、負荷への停電時間を短くできる二重母線形のスイッチギヤがある（例えば、特許文献１参照。）。例えば、一方の母線を電力会社から受電した電力で充電し、他方の母線を自家発電設備等から受電した電力で充電することにより、落雷等の事故により電力会社からの電力供給が断たれたとしても、他方の母線に切り替えることによって、負荷への電力供給を継続することができる。

特開平６−３１１６１４号公報

上述したスイッチギヤは、片側が上部母線に接続された上部断路器と、片側が下部母線に接続された下部断路器と、この下部断路器の他側と上部断路器の他側に接続された遮断器とを備え、この遮断器を上部断路器と下部断路器の間に収納しているので、例えば、上部母線や上部断路器で事故が発生したときも、上部断路器を開極し、下部断路器及び下部母線と遮断器を介して負荷に電力を供給することができる。この結果、片側の断路器や導体の事故による負荷への給電を停止する時間を減らすことができる。

しかし、事故部分である上部母線又は上部断路器の恒久的復旧作業は、安全性を確保するために、負荷の稼働が停止した夜間や定期点検時に、上部母線及び下部母線を停電させて行う必要がある。また、スイッチギヤを構成する筺体内の各機器の点検作業は、多くの場合、筺体内作業の安全性を確保するために、上部母線及び下部母線を停電させて行われている。

つまり、上述したような状況においては、負荷への給電を停止する必要があり、この停電時間を短くすることは難しいという問題がある。

このような二重母線を備えたスイッチギヤにおいて、負荷への給電を停止することなく内部事故後の恒久的復旧作業が行え、同様に筺体内の各機器の点検が行えるスイッチギヤが望まれている。

本発明は、上述の事項に基づいてなされたもので、その目的は、筺体内の各機器の点検や一方の母線に関連する作業を、負荷への給電を停止せずに実施できる二重母線を備えたスイッチギヤを提供するものである。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、主母線を上下方向に配置した二重母線形式のスイッチギヤにおいて、接地金属板により正面側に区画形成した機器室と背面側に区画形成した母線室とを有する筐体と、前記筐体の母線室内の上部と下部に、前記筺体の幅方向にそれぞれ配置され、導体を固体絶縁物で覆いその表面を接地電位とした上部主母線と下部主母線と、前記機器室内に配置され、導体を固体絶縁物で覆いその表面を接地電位とした連絡母線を介して一方側が前記上部主母線に接続された遮断器を有する上部開閉器ユニットと、前記機器室内に配置され、導体を固体絶縁物で覆いその表面を接地電位とした連絡母線を介して一方側が前記下部主母線に接続された遮断器を有する下部開閉器ユニットと、前記母線室内に配置され、前記上部開閉器ユニットの他方側と前記下部開閉器ユニットの他方側に一方端が接続され、他方端がケーブルに接続され、導体を固体絶縁物で覆いその表面を接地電位とした引出し母線とを備え、前記上部開閉器ユニットの遮断器と前記下部開閉器ユニットの遮断器とを、前記上部主母線と前記下部主母線との間に電気的に直列接続したものとする。

また、第２の発明は、第１の発明において、列盤構成することにより、複数の前記上部開閉器ユニットの遮断器が前記上部主母線に電気的に並列に接続され、複数の前記下部開閉器ユニットの遮断器が前記下部主母線に電気的に並列に接続されたことを特徴とする。

更に、第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記固体絶縁物がシリコーンゴムであることを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記固体絶縁物がエポキシであることを特徴とする。

本発明によれば、一方の固体絶縁母線を筺体内の上部側に配設し、他方の固体絶縁母線を筺体内の下部側に配設して二重母線を備えるスイッチギヤを構成したので、小型・軽量で信頼性が高く、筺体の各機器の点検や一方の母線に関連する作業を、負荷への給電を停止せずに実施できるスイッチギヤを提供することができる。

本発明のスイッチギヤの一実施の形態の構成を示す結線図である。 本発明のスイッチギヤの一実施の形態を示す縦断面図である。 図２に示す本発明のスイッチギヤの一実施の形態の概略結線図である。 本発明のスイッチギヤの一実施の形態を示す背面図である。 本発明のスイッチギヤの一実施の形態を構成する開閉ユニットを示す側面図である。 本発明のスイッチギヤの一実施の形態の機器点検時の動作を説明する結線図である。

以下に、本発明のスイッチギヤの実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明のスイッチギヤの一実施の形態の構成を示す結線図である。図１において、本発明のスイッチギヤの一実施の形態は、負荷への電源を供給するフィーダ盤１等を列盤構成し、母線を上下方向に配置した二重母線形式のスイッチギヤであって、各フィーダ盤１は、各フィーダ盤１の上部を隣接盤へ連通する第１の母線２と、各フィーダ盤１の下部を隣接盤へ連通する第２の母線３と、片側が第１の母線２に接続された上部遮断器４と、片側が第２の母線３に接続された下部遮断器５と、この上部遮断器４の他側と下部遮断器５の他側に接続された第３の母線６と、第３の母線６に接続され各負荷へ電力を供給する電力ケーブル７とから大略構成されている。電気的には、上部遮断器４と下部遮断器５とを、第１の母線２と第２の母線３との間に直列接続したものであって、列盤構成することにより、複数の上部遮断器４，４，・・・が第１の母線２に、複数の下部遮断器５，５，・・・が第２の母線３にそれぞれ電気的に並列接続されている。

通常運用に際しては、第１の母線２と第２の母線３とを例えば異なる系統からの電源で充電し、上部遮断器４又は下部遮断器５のいずれか一方を投入して負荷へ電力を供給する。片方の系統からの給電が停止した場合には、一方の母線は停電するが、停電側の母線に接続する遮断器を解放し、充電側の母線に接続する遮断器を投入することで、負荷への給電を継続することができる。

本実施の形態においては、第１の母線２，第２の母線３，及び第３の母線６のそれぞれの母線部材は、母線導体の外周部を固体絶縁物で絶縁して接地電位とした同一仕様の固体絶縁母線を使用している。

次に、本発明のスイッチギヤの一実施の形態を図２乃至図４を用いて詳細に説明する。
図２乃至図４は、本発明のスイッチギヤの実施の形態を示すもので、図２は本発明のスイッチギヤの一実施の形態を示す縦断面図、図３は図２に示す本発明のスイッチギヤの一実施の形態の概略結線図、図４は本発明のスイッチギヤの一実施の形態を示す背面図である。

図２及び図３において、スイッチギヤにおける筺体１１は、接地金属板である仕切り板１２により正面側と背面側とに仕切られ、背面側（図２の左側）に母線室１６が区画形成され、母線室１６の上部側と下部側には、さらにカバー１３，１３によって上部母線室１６Ａと下部母線室１６Ｂとが区画形成されている。一方、正面側（図２の右側）の上下には、さらに密閉カバー１４，１４によって２つの機器室１５，１５が区画形成されている。この密閉カバー１４の設置目的は、主に遮断器などの充電部から作業員等の感電を防止するためである。また、密閉カバー１４にパッキング等を装着することで機器室１５を防塵化できる。この結果、機器室１５の清掃の省力化を図ることも可能となる。筺体１１の前面側には、開閉可能な正面扉１１Ａが設けられ、同様に背面側には、開閉可能な背面扉１１Ｂが設けられている。また、機器室１５，１５と正面扉１１Ａの裏側との間には、制御室１７が区画形成されている。正面扉１１Ａには、保護制御器２６が取り付けられている。

機器室１５，１５の底部には、仕切り板１２と筺体１１の両側面内側とに外周の３辺を固定された略矩形の支持板１８，１８がそれぞれ配置されている。この支持板１８，１８の上に２つの開閉器ユニット１９，１９が、それぞれ載置されている。開閉器ユニット１９は、電源回路の電流遮断を行う真空遮断器（ＶＣＢ）２０の遮断部２１ａと、遮断部２１ａの開閉操作を行う真空遮断器２０の操作器２１と、真空遮断器２０の負荷側の端子に配置された変流器（ＣＴ）２２と、真空遮断器２０の電源側の端子に配置された零相変流器（ＺＣＴ）２３とから構成されている。

２つの開閉器ユニット１９，１９は、それぞれの前面側（図１の右側）に正面カバー４１を備えている。この正面カバー４１には、その上下方向略中央に棒状の引出し取手２５が取り付けられている。２つの開閉器ユニット１９，１９はそれぞれ台車２４に搭載されている。また、台車２４には、その上部において、真空遮断器２０と操作器２１の正面側と両側面の３面の外周を覆うようにフレーム２７が立設されている。このフレーム２７には変流器２１、零相変流器２２が取り付けられている。

上述した開閉器ユニット１９を構成する真空遮断器２０、変流器２２、零相変流器２３は、図３に示すように直列に接続されている。零相変流器２３は、真空遮断器２０の電源側に配置され、変流器２２は真空遮断器２０の負荷側に配置されている。

開閉器ユニット１９の背部には、図２に示すように、真空遮断器２０の可動電極側（下側）に接続する端子２８と、真空遮断器２０の固定電極側（上側）に接続する端子２９とが配置されている。これらの端子２８，２９は、後述する上部及び下部の母線室１６Ａ，１６Ｂ内の主母線３０に接続した連絡母線３１，補助連絡母線３２に気中断路用ブッシング部を介して接離可能に接続されている。

図２において、上部及び下部母線室１６Ａ，１６Ｂ内には、３相の固体絶縁された上部主母線３０Ａ，下部主母線３０Ｂが接続部材としての接続アダプタ３４，３４を介して、筺体１１の前面と平行（図２において紙面と直交する方向）にそれぞれ配設されている。この上部及び下部主母線３０Ａ，３０Ｂには、接続アダプタ３４，３４を介して固体絶縁された連絡母線３１，３１の一端が接続されている。この連絡母線３１の他端は、一方側の接続端子３１ａと他方側の接続端子３１ｂとに分岐されている。上部主母線３０Ａに接続された連絡母線３１の他方側の接続端子３１ａは、上側の開閉器ユニット１９の端子２９と接離可能なように機器室１５内に導入されている。下部主母線３０Ｂに接続された連絡母線３１の一方側の接続端子３１ｂは、下側の開閉器ユニット１９の端子２８と接離可能なように機器室１５内に導入されている。

また、上部母線室１６Ａの下側であって、下部母線室１６Ｂの上側には、固体絶縁された補助連絡母線３２が配置されている。この補助連絡母線３２には、後述する引出し母線３３の一端の接続端子３３ａが接続する接続部３２ａが中間部に形成され、開閉器ユニット１９の端子と接離可能な接続端子３２ｂ，３２ｃが両端部に形成されている。上段の開閉器ユニット１９の下側端子２８と下段の開閉器ユニット１９の上側端子２９と接離可能なように補助連絡母線３２の接続端子３２ｂと３２ｃがそれぞれ機器室１５内に導入されている。さらに、補助連絡母線３２の後部には固体絶縁された引出し母線３３が配置されている。この引出し母線３３の一端には接続端子３３ａが設けられていて、この接続端子３３ａが上述した補助連絡母線３２の接続部３２ａで接続されている。引出し母線３３の他端は、ケーブル３９の一端が接続されるケーブルヘッド３８に接続されている。このケーブル３９の他端は筺体１１の下方に引き出され、負荷に接続している。

上部主母線３０Ａ、下部主母線３０Ｂ、連絡母線３１、補助連絡母線３２、引出し母線３３のそれぞれは、銅の導体を例えばシリコーンゴム又はエポキシ等の固体絶縁物で覆い、その表面に導電塗料を塗布するとともに、接地電位としている。これらの母線は、このような絶縁によりガスレス化されており、ガス管理が不要となることから取り扱い性が良くなると共に、母線室１６内に粉塵や異物の混入があっても、絶縁性が維持されるので安全性が確保されていると共に、省メンテナンスであり、保守の省力化が図られている。

また、本実施の形態においては、上下２段の開閉器ユニット１９，１９を上部主母線３０Ａと下部主母線３０Ｂとの上下方向の中間に配置している。このことにより、例えば、上下いずれかの主母線や、開閉器ユニットで事故が発生した場合であっても、負荷への給電を継続しながら、事故部位の復旧作業を実施することが可能となる。

スイッチギヤは、その背面図において図４に示すように、スイッチギヤを構成する列盤と、固体絶縁された上部主母線３０Ａ、下部主母線３０Ｂ、連絡母線３１、補助連絡母線３２、引出し母線３３と各機器室１５の背面部との接続配置状態を示している。ここで、各盤を構成する筐体１１の幅方向（図４の左右方向）の幅は、約６００ｍｍで形成され、小型・軽量化が図られている。また、列盤構成における上部主母線３０Ａ、下部主母線３０Ｂの接続は、両隣の盤から延伸されるこれらの主母線３０Ａ，３０Ｂの一端を水平方向の開口部で接続するＴ字型の接続アダプタ３４で行われている。なお、この固体絶縁母線３０の絶縁仕様は定格電圧２４ｋＶのものであり、安全性と信頼性の向上と共に、母線の清掃等の作業も不必要としている。

次に、上述した本発明のスイッチギヤを構成する開閉器ユニット１９の詳細を図５を用いて説明する。図５は本発明のスイッチギヤの一実施の形態を構成する開閉ユニットを示す縦断側面図である。図５において、図１乃至図４に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

開閉器ユニット１９を構成する真空遮断器２０は、４個の車輪を有する台車２４に搭載されていて、台車２４の前側に配置されている操作器２１と、その後部に配置されていて３個の絶縁筒４０からなる遮断部２１ａとで形成されている。操作器２１の前面には、正面カバー４１が設けられていて、上下方向略中央には、棒状の引出し取手２５が取り付けられている。

真空遮断器２０の遮断部２１ａには、例えば、上側に３個の固定電極側端子２９と下側に３個の可動電極側端子２８とが水平に取り付けられている。

フレーム２７の上部には、３相の内の２相の固定電極側端子２９をそれぞれ覆う変流器２２，２２が取り付けられていて、下部には、１個の鉄心で３相の可動電極側端子２８を覆うレーストラック型の零相変流器２３が取り付けられている。また、フレーム２７の側部には、半楕円形の切り欠き４６を上下方向に２箇所設けている。これは、真空遮断器２０の外周にフレーム２７を設けたことによる絶縁性能の低下を回避するために設けたものである。

次に、上述した本発明のスイッチギヤにおける筺体内の機器の点検時の動作を図６を用いて説明する。図６は本発明のスイッチギヤの一実施の形態の機器点検時の動作を説明する結線図である。図６において図２乃至図４に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

スイッチギヤの列盤にわたる上部主母線３０Ａと、所定の盤の上段の開閉器ユニット１９を点検する場合を説明する。
（１）図６に示すように、各負荷への給電を下段の真空遮断器２０，２０，・・・を介して下部主母線３０Ｂから行う回路構成を行う。
（２）上段の真空遮断器２０，２０，・・・は全て開放状態とし、上部主母線３０Ａを停電状態とする。
（３）上段の真空遮断器２０が配設された上段の開閉器ユニット１９，１９，１９・・・を筺体１１，１１，・・・から引き出して断路位置に配置する。
（４）図２に示す上部母線室１６Ａのカバー１３を取り外して、上部主母線３０Ａの点検を行う。
（５）点検終了後は、上部母線室１６Ａのカバー１３を取りつけ、上記（３），（２），（１）の手順で復旧作業を行う。

固体絶縁母線は、導体の周りを固体絶縁物で覆い、その表面に導電塗料を塗布し、表面を接地電位にすることにより、誤って母線に人体が触れても関電しないようになっている。この固体絶縁母線を使用して上部主母線３０Ａ、下部主母線３０Ｂ、連絡母線３１、補助連絡母線３２、引出し母線３３を構成することにより、高圧部の露出が無い構造となっている。

このため、上述したように上部主母線３０Ａや、上段の開閉器ユニット１９の点検を行う際にも下段の真空遮断器２０を開放する必要はなく、負荷への給電を継続したままで点検作業を行うことができる。また、従来の二重母線のスイッチギヤは、通常のスイッチギヤに比べて、母線間の絶縁距離が必要となるため、設置スペースの縮小化が難しかった。本実施の形態においては、固体絶縁母線を使用しているため、設置スペースの縮小化が可能になる。

上述した本発明のスイッチギヤの一実施の形態によれば、一方の固体絶縁母線を筺体内の上部側に配設し、他方の固体絶縁母線を筺体内の下部側に配設して二重母線を備えるスイッチギヤを構成したので、小型・軽量で信頼性が高く、筺体１１の各機器の点検や一方の母線に関連する作業を、負荷への給電を停止せずに実施できるスイッチギヤを提供することができる。

また、上述した本発明のスイッチギヤの一実施の形態によれば、上下２段の開閉器ユニット１９，１９を上部主母線３０Ａと下部主母線３０Ｂとの上下方向の中間に配置しているので、例えば、上下いずれかの主母線や、開閉器ユニットで事故が発生した場合であっても、片方の母線と開閉器ユニットにより負荷への給電を継続しながら、事故部位の復旧作業を実施することが可能となる。

１ フィーダ盤
２ 第１の母線
３ 第２の母線
４ 上部遮断器
５ 下部遮断器
６ 第３の母線
１１ 筺体
１２ 仕切り板
１３ カバー
１４ 密閉カバー
１５ 機器室
１６ 母線室
１７ 制御室
１８ 支持板
１９ 開閉器ユニット
２０ 真空遮断器
２１ 操作器
２２ 変流器
２３ 零相変流器
２４ 台車
３０ 主母線
３０Ａ 上部主母線
３０Ｂ 下部主母線
３１ 連絡母線
３２ 補助連絡母線
３３ 引出し母線

Claims (4)

1. 主母線を上下方向に配置した二重母線形式のスイッチギヤにおいて、
   接地金属板により正面側に区画形成した機器室と背面側に区画形成した母線室とを有する筐体と、
   前記筐体の母線室内の上部と下部に、前記筺体の幅方向にそれぞれ配置され、導体を固体絶縁物で覆いその表面を接地電位とした上部主母線と下部主母線と、
   前記機器室内に配置され、導体を固体絶縁物で覆いその表面を接地電位とした連絡母線を介して一方側が前記上部主母線に接続された遮断器を有する上部開閉器ユニットと、
   前記機器室内に配置され、導体を固体絶縁物で覆いその表面を接地電位とした連絡母線を介して一方側が前記下部主母線に接続された遮断器を有する下部開閉器ユニットと、
   前記母線室内に配置され、前記上部開閉器ユニットの他方側と前記下部開閉器ユニットの他方側に一方端が接続され、他方端がケーブルに接続され、導体を固体絶縁物で覆いその表面を接地電位とした引出し母線とを備え、
   前記上部開閉器ユニットの遮断器と前記下部開閉器ユニットの遮断器とを、前記上部主母線と前記下部主母線との間に電気的に直列接続した
   ことを特徴とするスイッチギヤ。
2. 請求項１記載のスイッチギヤにおいて、
   列盤構成することにより、複数の前記上部開閉器ユニットの遮断器が前記上部主母線に電気的に並列に接続され、複数の前記下部開閉器ユニットの遮断器が前記下部主母線に電気的に並列に接続された
   ことを特徴とするスイッチギヤ。
3. 請求項１又は２に記載のスイッチギヤにおいて、
   前記固体絶縁物がシリコーンゴムである
   ことを特徴とするスイッチギヤ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスイッチギヤにおいて、
   前記固体絶縁物がエポキシである
   ことを特徴とするスイッチギヤ。

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