JP5119939B2 - 配電盤 - Google Patents

Description

この発明は、大容量の無停電電源装置（ＵＰＳ）などを実施対象とする配電盤の盤内構造に関する。

周知のように、頭記の無停電電源装置（以下“ＵＰＳ”と呼称する）は電力変換器，バッテリー（非常電源），制御機器などの各種機器をキュービクル型の配電盤に収容して構成されている（例えば、特許文献１参照）。また、このＵＰＳは運用形態に応じて単独運転，並列運転，並列冗長運転方式などの各種システムが知られており、並列冗長運転方式のＵＰＳシステムではＵＰＳ本体盤，バッテリー盤，保守バイパス盤などのキュービクル盤（鋼材製）を組み合わせた列盤で構築し、その盤内に主回路、バイパス回路のブスバー（母線導体）を布設して列盤の間で相互接続するようにしている。
次に、前記のＵＰＳシステムを構成する保守バイパス盤を例に、その従来構造を図２（ａ），（ｂ）に示す。図２において、１は保守バイパス盤（キュービクル盤）、２は盤の補強とブスバーの支持梁を兼ねて盤内に立設した盤フレーム（鉄鋼材製）、３は入力電源のＵ，Ｖ，Ｗ相に対応するブスバー（平角状の銅バー）である。ここで、図示例の盤フレーム２は断面Ｔ形のチャンネル鋼材で、この盤フレーム２との間に所要の離間距離（絶縁距離）ｄを確保した上で、盤フレーム２と直交する方向にＵ，Ｖ，Ｗ各相に対応する３本のブスバー３が絶縁碍子（不図示）に支持して布設されている。
ここで、前記ブスバー３と盤フレーム２（接地側）との間に確保する離隔距離（絶縁距離）ｄはＪＩＳ規格で規定されている。一方、ＵＰＳを介して電源から給電する負荷の増加に伴い、ブスバー３の通流電流ｉが増加（例えば、５０００Ａ以上）すると、ブスバー３の周囲に生じた磁束φ（交番磁束）が盤フレーム２に吸収されてうず電流が発生し、これにより盤フレーム２がジュール発熱して加熱されるようになる。

そのために、盤内の温度が上昇して同じ盤内に配備した他の電子機器が許容温度を超えるおそれがある。また、点検のために配電盤の中に立ち入った保守員が盤フレームの局部加熱部分に触れて火傷を負うといった事故例も報告されており、装置メーカーとしては顧客に納品した現在稼働中の配電盤についても、その盤フレームのうず電流に起因する異常発熱を防ぐ対策が急務な課題となっている。
一方、ブスバーを配線した電力用配電盤の閉鎖母線フレーム（配線ダクト）について、磁束との鎖交によりフレームに生じるうず電流発熱を抑えるために、フレーム全体をアルミニウム，ステンレスなどの非磁性材で構成する、あるいはフレーム（鉄鋼材製）のダクト周面にスリットを形成した上で、このスリットを非磁性材で塞ぐなどの発熱抑制対策が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−１５１４２２号公報 特開平５−３００６３０号公報

ところで、ＵＰＳの配電盤について、先記した盤フレームのうず電流による異常発熱を抑制する対策としては、通常の鉄鋼材をステンレスなどの非磁性材に取り替えることが考えられる。しかしながら、ステンレス鋼材は通常の鉄鋼材に比べて高価である。さらに、現地に据付けて稼働中のＵＰＳ盤に対して鉄鋼材製の盤フレームをステンレス製のフレームに取り替えるには、フレームの切断，溶接等の大掛かりな改造作業を伴うためにその間は稼働中のＵＰＳを運転休止しなければならないが、稼働中のＵＰＳを長時間運転休止することはシステムの運用面で支障を来すことになるので、このような改造を行うことは実際には困難である。
この発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は盤内での大掛かりな改造作業を要することなく、既設の盤フレームに簡単な部品を追加，後付けするだけの簡単な改造で、盤フレームのうず電流による異常発熱を効果的に抑制できるように改良した配電盤の盤構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、この発明によれば、盤内に立設した鉄鋼材の盤フレームに接近して該フレームの側方に大電流のブスバーが敷設されている配電盤において、前記盤フレームが、前記ブスバーと平行に配置された平面部と、該平面部から前記ブスバーへ向けて突出する突起部とから構成され、該突起部の頂点と前記ブスバーとの間が絶縁距離を空けて離隔されており、前記突起部の周囲に高透磁率，高抵抗な電磁鋼板製の磁気シールド部材を付設するものとする。
また、前記構成において、前記盤フレームが断面Ｔ形であることを特徴とする。
また、前記構成において、前記磁気シールド部材が、表面に絶縁処理を施した珪素鋼板の積層体からなることを特徴とする。

上記構成によれば、鉄鋼材製の盤フレームに接近して盤内に布設したブスバーに大電流が流れた通電状態でも、ブスバーの周囲に生じた磁束の大半は鉄鋼材に比べて透磁率の高い電磁鋼板（珪素鋼板）製の磁気シールド部材に吸収されるので、盤フレームに鎖交する磁束は小さくなる。また、表面に絶縁処理を施した珪素鋼板の積層体で磁気シールド部材を構成することにより、磁束との鎖交により磁気シールド部材に発生するうず電流損を低減してジュール発熱を低く抑えることができる。
これにより、従来の盤構造で問題となっていた盤フレーム（鉄鋼材製）の局部的な異常発熱を低く抑えて配電盤の信頼性向上が図れる。
しかも、磁気シールド部材は簡単な後付け作業により盤フレームに後付けすることができる。したがって、現地に据付けた稼働中の配電盤（ＵＰＳ盤）についても、負荷への給電を継続した状態で盤フレームの改造作業を行うことが可能である。

以下、この発明の実施の形態を図１に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図２に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
すなわち、図示実施例の構成では、盤内に立設した盤フレーム２に対してブスバー３と対向する領域に磁気シールド部材４が追加装備されている。この磁気シールド部材４は、盤フレーム２の鉄鋼材に比べて透磁率，電気抵抗が高い電磁鋼板、例えば表面に絶縁被膜処理を施した無方向性珪素鋼板の薄板を積層して一体化した積層体になり、この磁気シールド部材４は断面Ｔ形の盤フレーム２に対し、図示のように長手方向に沿ってフレームの両側に重ね合わせ、ボルト５，ナット５ａにより盤フレーム２にねじ止め支持している。
上記の構成により、ＵＰＳの運転状態でブスバー３の通電電流ｉによりブスバーの周囲に発生した磁束は、その大半が透磁率の高い磁気シールド部材４に吸収されて、盤フレーム２と鎖交する磁束が低減する。しかも、磁気シールド部材４を構成している珪素鋼板は電気抵抗も高く、かつ板厚の薄い鋼板同士の間が絶縁被膜で絶縁されているために交番磁束によって生じるうず電流損も小さくなり、その結果としてジュール熱による局所的な加熱も抑制されることになる。
また、この磁気シールド部材４は、フレーム２に複数箇所の穴あけ加工を行い、磁気シールド部材４をボルト５，ナット５ａによりねじ締結するだけでよく、既設の配電盤に対しても簡単な短時間作業で後付けすることができる。したがって、使用先現地に据付けた稼働中のＵＰＳに対しても、負荷への給電を休止せずに磁気シールド部材を追加して改造することも可能である。すなわち、保守バイパス盤の盤フレーム２に磁気シールド部材４を後付けする場合に、ＵＰＳ本体を通じて負荷に給電を継続したまま保守バイパス盤のブスバーを電源から切り離すことで、磁気シールド部材４を後付けする改造作業を安全に行える。また、負荷への給電を保守バイパス盤の直送回路に切り換えてＵＰＳ本体盤を一時的に電源から切り離すことにより、ＵＰＳ本体盤の盤フレームに磁気シールド部材を後付けする改造作業が支障なく安全に行える。

なお、上記の実施例ではＵＰＳを対象例に、その配電盤内部の改造について述べたが、それ以外の一般的な電力用配電盤についても同様に実施し、ブスバーに近接する盤フレームのうず電流に起因する異常発熱を抑制できることは勿論である。

本発明の実施例による盤内の要部構造を表す斜視図 無停電電源装置（ＵＰＳ）の保守バイパス盤を対象とした従来における盤内の要部構造図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図

符号の説明

１ 保守バイパス盤（配電盤）
２ 盤フレーム
３ ブスバー
４ 磁気シールド部材

Claims (3)

1. 盤内に立設した鉄鋼材の盤フレームに接近して該フレームの側方に大電流のブスバーが敷設されている配電盤において、
   前記盤フレームが、前記ブスバーと平行に配置された平面部と、該平面部から前記ブスバーへ向けて突出する突起部とから構成され、
   該突起部の頂点と前記ブスバーとの間が絶縁距離を空けて離隔されており、
   前記突起部の周囲に高透磁率，高抵抗な電磁鋼板製の磁気シールド部材を付設したことを特徴とする配電盤。
2. 請求項１に記載の配電盤において、前記盤フレームが断面Ｔ形であることを特徴とする配電盤。
3. 請求項１または２に記載の配電盤において、前記磁気シールド部材が、表面に絶縁処理を施した珪素鋼板の積層体からなることを特徴とする配電盤。
   

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