JP5188527B2 - スイッチギヤのシャッタ開閉制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、変電所などの施設に設置される電路を開閉するためのスイッチギヤにおいて、断路部の前方に配置されたシャッタを開閉制御するシャッタ開閉制御装置に関する。

スイッチギヤは、充電中であっても収納機器である遮断器を分割し、出し入れできるように設計されており、遮断器が引き出された状態においては、断路部の固定接触子（充電部）が露出してこれに接触または近接しやすい状態となる。このため、このような充電部に接触または近接することを防止するために、断路部の前方に絶縁部材からなるシャッタが開閉自在に設けられている（特許文献１、２参照）

このようなシャッタは、遮断器をスイッチギヤ本体から引き出すと、断路部の前方を閉塞するように移動し、遮断器をスイッチチヤ本体に押し込むとシャッタが上方または下方へ移動して断路部の前方を開放し、遮断器の外部接触子を断路部の固定接触子に対して挿着できるようにしている。

しかしながら、このような構成にも拘わらず、遮断器が引き出されている状態においてシャッタを動かしてしまうと、誤って充電状態にある固定接触子に触れてしまい、感電する虞がある。特に、複数バンクある変電所の母連用ＣＢ等では、片バンクが停電している状態においては、スイッチギヤ本体内に充電部と停電部が混在するため、誤認事後が発生しやすい。
このため、従来においては、特許文献３に示されるように、筐体の扉の裏側にバリヤを設け、このバリヤの開閉を管理する電気錠を設けると共に高圧部分の充電状態を検知する変成器を設け、充電中は、変成器を介して電気錠に電流を流して施錠状態とし、バリヤを開閉できないようにし、また、停電中は、電気錠を開錠させてバリヤを開閉できるようにすることで、高圧受電設備の保守、点検作業中の作業者の感電事故を防止する構成が考えられている。

特開平０６−１６５３２３号公報 特開２００６−４２５０３号公報 特開平１０−１７４２１８号公報

しかしながら、スイッチギヤの扉の裏側にバリヤを設け、これを施錠管理している従来の構成においては、スイッチギヤが停電状態でないと内部に入れないので、内部に入ろうとすると、母線の停電が必要となり、配電線個別での点検ができなくなるという不都合があり、実用的でない。
また、母線充電中にバリヤの開閉ができない従来技術においては、母線停電中での母線側作業は可能であるが、母線充電中において遮断器を押し込んで、遮断器の外部接触子をスイッチギヤ本体の断路部の固定接触子に接続する従来行われていた作業ができなくなる不都合もある。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、母線充電中におけるスイッチギヤ内での作業中において、充電部のシャッタを故意に開けることができないようにし、また、母線充電中でもシャッタの開閉が必要となる遮断器の押込時には、ロックを解除して遮断器の押込みを可能にしたスイッチギヤのシャッタ開閉制御装置を提供することを主たる課題としている。

上記課題を達成するために、本発明に係るスイッチギヤのシャッタ開閉制御装置は、スイッチギヤ本体と、前記スイッチギヤ本体に対して引出自在に設けられた引出型の遮断器と、スイッチギヤ本体内の断路部の前方を開閉するシャッタと、前記シャッタの開閉を行う開閉リンク機構とを備えたスイッチギヤに用いられ、前記シャッタの開閉動作を規制可能とする制御装置において、前記シャッタが前記断路部の前方を閉塞している状態において前記シャッタの開方向の動きを規制可能とする電気錠と、母線の充停電状態を判定する母線充停電判定回路と、前記遮断器の移動軌跡上又はその近傍に配置され、前記遮断器が前記断路部へ所定範囲内に近接した場合に開成し、前記遮断器が前記断路部から所定範囲を超えて離反した場合に閉成する解除スイッチとを有し、前記電気錠は、前記開閉リンク機構の動きを規制するものであり、また、前記解除スイッチは、前記遮断器が移動するレールの外側両脇に配置され、前記遮断器に設けられた押圧部材により押圧されている間に開成し、前記押圧部材から離れて押圧状態が解除された場合に閉成するものであり、前記母線充停電判定回路により充電状態が判定され、且つ、少なくともいずれか一方の前記解除スイッチが閉成されている場合に前記電気錠を施錠して前記シャッタの開方向への動きを規制し、前記母線充停電判定回路により停電状態が判定された場合、又は、両解除スイッチが開成された場合に前記電気錠を開錠して前記シャッタの開方向への動きを許容することを特徴としている。

したがって、シャッタの開方向の動きを規制する電気錠は、母線充停電判定回路によって母線の充電状態が判定され、且つ、遮断器が断路部から所定範囲を超えて離反して解除スイッチが閉成した場合、即ち、遮断器が引き出された後も断路部が充電している場合には、電気錠を施錠してシャッタの開方向への動きが規制されるので、作業員は、シャッタを故意に開けようとしても開けることができず、作業員が充電部に触れて感電することがなくなる。

また、少なくとも母線が停電状態にあるか、解除スイッチが開成されている場合、または、その両方の条件を満たした場合には、電気錠が開錠してシャッタの開方向への動きが許容されるので、母線停電中において母線側作業が可能になると共に、母線充電中において遮断器の押込みが可能となる。

さらに、シャッタの開方向の動きを規制する電気錠は、開閉リンク機構の動きを規制する箇所に設けられているので、断路部の前方において上下方向に移動して断路部の前面を閉塞または開放するシャッタの開方向の動きを、この電気錠によりリンク機構の動きを規制することで規制することが可能となる。

なお、シャッタの開方向の動きを規制する電気錠は、シャッタの移動軌跡上に配されてシャッタの動きを直接規制するものであってもよい。例えば、断路部の前方位置から上方へシャッタを動かして断路部の前方を開放する構成であれば、シャッタの上部に電気錠を設けてシャッタが上方へ動かないようにしてもよい。

さらに、解除スイッチは、前記遮断器が移動するレールの外側に配置され、前記遮断器に設けられた押圧部材により押圧されている間に開成し、前記押圧部材から離れて押圧状態が解除された場合に閉成する構成等が考えられ、例えば、解除スイッチを、遮断器が移動するレールの両脇に設け、母線充停電判定回路により充電状態が判定され、且つ、少なくともいずれか一方の解除スイッチが閉成されている場合に電気錠を施錠してシャッタの開方向への動きを規制し、母線充停電判定回路により停電状態が判定された場合、又は、両解除スイッチが開成された場合に、電気錠を開錠してシャッタの開方向への動きを許容するようにしているので、作業員が意図的にシャッタを押し上げて解除スイッチの一方を開成状態にしたとしても、施錠状態が維持されるので、シャッタを押し上げることが阻止され、また、２つの解除スイッチは、遮断器の移動軌跡の両脇に配されているので、一人の作業員が２つの解除スイッチを同時に押圧して開成状態とすることは不可能となり、意図的にシャッタを押し上げることを防ぐことが可能になる。

ここで、上述の開閉リンク機構は、遮断器の側部に設けられた押上部材によって押し上げられるアーム部材を有し、このアーム部材の押し上げに追従してシャッタを押し上げて開位置へ移動させる構成を採用するとよい。

以上述べたように、本発明に係るスイッチギヤのシャッタ開閉制御装置によれば、母線充停電判定回路によって母線の充電状態が判定され、且つ、遮断器が断路部から離れて解除スイッチが閉成している場合に、電気錠を施錠してシャッタの開方向への動きが規制されるので、母線が充電している状態で、作業員がスイッチギヤ本体内に入り、意図的にシャッタを動かそうとしても、シャッタを開方向へ動かすことができなくなり、作業員が充電部に触れて感電することがなくなる。

また、母線が停電状態にある場合には、電気錠が開錠状態となってシャッタの開方向への動きが可能となるので、母線停電中での母線側作業が可能となり、また、母線が充電状態であっても、遮断器を断路部に近接させれば、電気錠が開錠状態となってシャッタの開方向への動きが可能となるので、従来どおりに、母線充電中での遮断器の押込みが可能となる。
さらに、母線充停電判定回路により停電状態が判定された場合、又は、遮断器が移動するレールの両脇に設けられた両解除スイッチが開成された場合にのみ、電気錠を開錠してシャッタの開方向への動きが許容されるので、作業員が意図的にシャッタを押し上げることを防ぐことが可能になる。

図１は、本発明に係るシャッタ開閉制御装置が用いられるスイッチギヤの全体構成を示す図である。 図２は、遮断器とこれが装着される断路部とを示す平面図である。 図３（ａ）は、スイッチギヤ本体のシャッタ及び開閉リンク機構を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、遮断器の側部を示す斜視図である。 図４は、開閉リンク機構を示す図であり、（ａ）は遮断器が断路部から十分に引き離されて、シャッタが断路部の前方を閉塞している状態を示す図、（ｂ）は遮断器が断路部に近接してシャッタが上方へ移動して断路部の前方を半分程度開放した状態を示す図、（ｃ）はシャッタが上方へ移動して断路部の前方を完全に開放し、遮断器が断路部に挿着した状態を示す図である。 図５は、電気錠制御回路を示す回路図である。 図６は、本発明に係るシャッタ開閉制御装置が用いられるスイッチギヤの他の構成例を示す図であり、（ａ）はその全体構成例を示す図、（ｂ）はシャッタと電気錠と位置関係を示す図、（ｃ）はシャッタ及び開閉リンク機構を示す斜視図である。

以下、本発明に係るスイッチギヤのシャッタ開閉制御装置の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。

図１において、スイッチギヤ１は、筐体２内に、変電所から引き込まれた母線や需要家に電力を供給する配電線、遮断器等が収容されたスイッチギヤ本体３と、スイッチギヤ本体３の下方に配されてスイッチギヤ本体３を支持するチャンネルベース４とを有して構成されている。
筐体２内の前面側最上段には、隔壁５によって遮断器室６が画成されており、その背後にケーブル室７が画成されている。隔壁５にはここに形成された開口を介して断路部８が設けられている。この断路部８は、前部が遮断器室６に臨むように設けられ、また、後部がケーブル室７に臨むように設けられており、電源側断路部８ａと負荷側断路部８ｂとから構成されている。これら断路部８（電源側断路部８ａ、負荷側断路部８ｂ）は、図２に示されているように、水平方向（図１の紙面に対して垂直方向）に三相分配設されている。
ケーブル室７の遮断器室６の下方には、図示しない配変用トランスの２次側に位置する配変２次母線１６が支持碍子１５によって支持されて水平方向に配置され、この配変２次母線１６が母線１４を介して電源側断路部８ａに接続されている。また、負荷側断路部８ｂの各相の端子には、銅帯１１を介して配電線１０の端子に接続されている。
遮断器１２は、それ自体公知のもので、電源側断路部８ａおよび負荷側断路部８ｂに挿抜される外部接触子１３を有した引き出し型の３相遮断器である。即ち、遮断器１２は、略水平方向に突出した各相の外部接触子１３を有しており、この外部接触子１３を断路部８の前部から挿入して断路部内部の固定接触子に接続できるようにしている。
したがって、配変２次母線１６から流れる電流は、配電線１０に流れる前に、遮断器１２を介して流れるようになっており、スイッチギヤ本体３内には、正常運転時において、配変２次母線１６から、母線１４、電源側断路部８ａ、遮断器１２、負荷側断路部８ｂ、銅帯１１を経て配電線１０につながる電路が形成され、配電線１０から各需要家へ電力供給が行われるようになっている。そして、遮断器１２によりこの電路に流れる負荷電流を遮断できるようにしている。
尚、図１においては、説明の便宜上、他の仕切り版や機器（試験用端子や避雷器など）等を省略している。

また、遮断器室６には、図３（ａ）にも示されるように、断路部８の前方を覆うようにシャッタ２０が配置されている。このシャッタ２０は、開閉リンク機構２１により昇降可能に設けられ、これにより、断路部８の前方を開放または閉塞するようにしている。

より具体的には、シャッタ２０は、三相分の電源側断路部８ａと三相分の負荷側断路部８ｂの前面をそれぞれ覆うことができる程度の矩形板に形成され、電源側断路部８ａと負荷側断路部８ｂの間隔に合わせた間隔で上下に並設され、後述する開閉リンク機構２１の昇降アーム２３に固定され、この昇降アーム２３を上下動させることで、上下動するようになっている。

開閉リンク機構２１は、シャッタ２０の左右両側であって遮断器室６の左右両側にそれぞれ設けられているもので、遮断器１２の引出し及び押込みに伴って回動する回動アーム２２と、この回動アーム２２の先端部に回動可能に取り付けられ、回動アーム２２により作用されて上下方向に移動する昇降アーム２３と、筐体２に上下に傾動可能に支持されて昇降アーム２３を支持する支持アーム２４とを有して構成されている。

回動アーム２２は、遮断器室６の側壁に回動支点を有し、後端部（ケーブル室側）が回動端となっており、この回動端の近傍に長孔２２ａが形成されて、この長孔２２ａに昇降アーム２３の下端がＵリンク部材等を介して摺動可能に取り付けられている。この回動アーム２２は、遮断器１２の前後動に伴い、この遮断器１２の側面に設けられた係止ピン３０が下側外縁に摺接するようになっており、回動端部の下側外縁に係止ピン３０が当接した状態においては、この回動端部が略水平となり、また、シャッタ２０が断路部８の前面を完全に開放する位置まで上方へ変位するようになっている。また、回動アーム２２の回動端部に続く中間部は、回動端部が略水平となる場合に上方へ向かって傾斜しており、この中間部に続く支端部は回動端部と略平行となるように形成されている。
したがって、遮断器１２の側面に設けられた係止ピン３０は、遮断器１２が前後することによって、回動アーム２２の下側外縁によって形成されるカム面に当接し、このカム面に沿って摺動しながら回動アーム２２の傾斜角を変更するようにしている。

昇降アーム２３は、回動アーム２２の回動に伴って上下動するもので、上端部および中間部に前記シャッタ２０の側端が固定されている。

支持アーム２４は、隔壁５の断路部８の近傍に上下方向に回動自在に支持されており、回動端を筒状に形成し、そこに昇降アーム２３を挿通させることで昇降アーム２３の上下動をガイドする機能を有している。

尚、回動アーム２２の回動端の下方には、筐体２に固定されたストッパ２５が設けられ、回動アーム２２にこれを押し上げる力がかからない限り、回動アーム２２は、昇降アーム２３やシャッタ２０の重量によって回動端がストッパ２５に当接した状態となっている。前記シャッタ２０は、この回動アーム２２の回動端がストッパ２５に当接している状態で、断路部８の前方を閉塞するように昇降アーム２３に固定されている。

また、遮断器１２の台車フレーム２６の両側面には、図３（ｂ）に示されるように、前側上部に係止ピン（押上部材）３０が固定され、また、台車フレーム２６の両側下部には、前後に車輪２７，２８が設けられると共に、これら車輪間に側方へ突出する押圧板（押圧部材）３１が水平に突設されている。

したがって、図４（ａ）に示される位置から遮断器１２を押込むように動かしていくと、台車フレーム２６に設けられた係止ピン３０が回動アーム２２の傾斜部に差し掛かり、回動アーム２２が徐々に上方へ回動し、これに伴って回動アーム２２の回動端に取り付けられた昇降アーム２３が上方へ移動する（図４（ｂ））。そして、係止ピン３０が回動アーム２２の回動端部に至ると、シャッタ２０が断路部８の前方を完全に開放させる位置まで移動し、この状態でさらに遮断器１２を押込むと、遮断器１２の外部接触子１３が断路部８の固定接触子に接続される（図４（ｃ））。また、この状態から遮断器１２を引き抜いて後方へ移動させると、係止ピン３０が回動アーム２２の回動端部から外れて傾斜部へ至ると、回動アーム２２が徐々に下方へ回動し、これに伴ってシャッタ２０が下方へ降下し（図４（ｂ））、回動アーム２２がストッパ２５に当接すると、その時点で下方への回動が停止され、図４（ａ）に示されるように、断路部８の前方はシャッタ２０により完全に閉塞される。

このようなシャッタ２０の駆動機構において、例えば、回動アーム２２の回動軌跡の脇となる位置に、通電によりロッド３５ａが突出する電気錠３５が設けられている。この電気錠３５は、回動アーム２２の回動端が最も下に位置した場合において、回動端近傍の上方にロッド３５ａを突出できるように設けられているもので、それ自体公知のものであり、施錠片としてのロッド３５ａ有する箱錠とロッド３５ａを駆動する図示しない駆動ユニットとを備えている。

また、回動アーム２２の下方であって、遮断器１２の車輪２７，２８が移動するレール３６の脇には、遮断器１２が通過する際に開成される解除スイッチ３７が設けられている。この解除スイッチ３７は、遮断器１２の両脇においてレール３６の外側に配置されており、常時においては閉成状態にあり、前記遮断器１２の台車フレーム２６の下部に設けられた押圧板３１により解除スイッチ３７の可動子が押圧された場合に開成状態となるようになっている。この例において、押圧板３１の遮断器移動方向の寸法は、例えば、係止ピン３０が回動アーム２２の下側外縁に当接し始める位置から遮断器１２が断路部８に完全に接続されるまで押込んだ位置にかけて解除スイッチ３７が押圧され続ける寸法に設定されている。

さらに、スイッチギヤ本体３には、スイッチギヤ１の母線（１４又は１６）の充電の有無を確認する母線充停電判定回路５０が設けられている。この母線充停電判定回路５０は、図５に示されるように、例えば、母線１４の充電の有無を検出する計器用変成器（ＧＰＴ）３９とこの計器用変成器３９に接続されたリレー４０とにより構成されており、計器用変成器３９で母線１４の充電が検出されるとリレー４０を閉成し、停電が確認されるリレー４０を開成するようにしている。
なお、本説明は配電線箱で行っているが、他のスイッチギヤでも同様な回路（母線連絡箱等では、両母線にリレー４０を設け、制御回路に並列に接続する）とすることで採用可能である。

前記遮断器１２の移動軌跡の両脇に設けられた解除スイッチ３７は、並列に接続されており、この並列回路は、前記母線充停電判定回路５０のリレー４０と、電気錠３５の施開錠を制御するコントローラ４１と共に電源系統に対して直列に接続され、リレー４０の開閉状態および解除スイッチ３７の開閉状態に応じて電気錠３５を操作する電気錠制御回路５１を構成している。
即ち、計器用変成器３９により母線１４の充電が検知されてリレー４０が閉成すると共に遮断器１２の移動軌跡の両脇に設けられた解除スイッチ３７のいずれかが閉成状態となれば、電源系統からコントローラ４１に電源が供給され、コントローラ４１を介して電気錠３５に電源が供給されて施錠状態が形成される（電気錠３５の駆動ユニットによりロッド３５ａが突出する）。また、リレー４０が開成されるか、遮断器１２の移動軌跡の両脇に設けられた解除スイッチ３７の両方が開成されると、電源系統からコントローラ４１への電源の供給が絶たれ、コントローラ４１を介して電気錠３５への電源供給が遮断されて、開錠状態が形成される（電気錠３５の駆動ユニットによりロッド３５ａが退入する）。

したがって、母線１４が充電状態にあり、且つ、遮断器１２が引き外されている場合には、リレー４０と両解除スイッチ３７が閉成されるので、電気錠３５が施錠状態となり、開閉リンク機構２１の回動アーム２２の動きが電気錠３５により規制され、遮断器室６内に入った作業員が意図的にシャッタ２０を上げようとしても、シャッタ２０の上方への移動が阻止されるので、断路部８の前方をシャッタ２０で閉塞した状態を維持することが可能となる。
この際、作業員が意図的にシャッタを押し上げるために、解除スイッチ３７の一方を押圧して開成状態にしたとしても、解除スイッチ３７は、他の解除スイッチ３７と共に電源に対して並列接続されているため、一方の解除スイッチ３７が開成されても、電気錠３５に電源は供給され続けて施錠状態が維持される（電気錠３５の駆動ユニットによりロッド３５ａが突出した状態を維持する）ので、シャッタ２０を押し上げることが阻止される。
また、２つの解除スイッチ３７は、遮断器１２の移動軌跡の両脇に配されているので、互いに十分に離して配置されており、一人の作業員が２つの解除スイッチ３７を同時に押圧して開成状態とすることは不可能であり、意図的にシャッタ２０を押し上げることを確実に防ぐことが可能となる。

これに対して、母線１４が充電状態にない場合には、リレー４０が開成され、または、引き出した遮断器１２を押込んで遮断器の両脇に設けられた押圧板３１で両方の解除スイッチ３７を押圧して開成すると、電気錠３５は開錠状態となり、開閉リンク機構２１の回動アーム２２の動きは電気錠３５により規制されなくなる。このため、作業員がスイッチギヤ本体内に入っているが母線１４が充電状態にない場合には、シャッタ２０の押上げが可能となり、母線側の作業が可能となる。また、母線１４が充電状態であっても、遮断器１２を押込んで遮断器１２の外部接触子１３を断路部８の固定接触子へ接続させることが可能となり、母線充電中においても従来どおりに遮断器１２の押込みが可能となる。

尚、上述の構成においては、電気錠３５を開閉リンク機構２１の動きを規制する位置に取り付けた場合を示したが、図６に示されるように、シャッタ２０の動きを直接規制する位置に電気錠３５を配置してもよい。具体的には、シャッタ２０の移動軌跡上にロッド３５ａが突出してシャッタ２０の動きを直接規制するよう、断路部８の上部に設けられた基台４２に電気錠３５を配設し、上述したごとく母線１４が充電状態にあり、且つ、いずれか一方の解除スイッチ３７が閉成した場合に通電してロッド３５ａを突出させて施錠状態とし、シャッタ２０の上方への移動を規制するようにしてもよい。
他の構成は、前記構成と同様であるので、同一箇所に同一符号を付して説明を省略する。このような構成においても前記構成例と同様の作用効果を有する。

また、リンク機構は、上述した構成に限定されるものではなく、遮断器１２の引き出し押し入れに伴ってシャッタ２０の開閉を行う開閉リンク機構であれば、他の構成を採用してもよい。
さらに、上述の構成においては、レール脇に解除スイッチを設け、遮断器１２に設けられた押圧板３１でこの解除スイッチを押圧する構成を示したが、遮断器１２の移動軌跡上に解除スイッチを設け、遮断器自体で解除スイッチを押圧する構成を採用してもよい。

１ スイッチギヤ
３ スイッチギヤ本体
８ 断路部
１２ 遮断器
１４、１６ 母線
２０ シャッタ
２１ 開閉リンク機構
３５ 電気錠
３７ 解除スイッチ
５０ 母線充停電判定回路
５１ 電気錠制御回路

Claims (2)

1. スイッチギヤ本体と、前記スイッチギヤ本体に対して引出自在に設けられた引出型の遮断器と、スイッチギヤ本体内の断路部の前方を開閉するシャッタと、前記シャッタの開閉を行う開閉リンク機構とを備えたスイッチギヤに用いられ、前記シャッタの開閉動作を規制可能とするスイッチギヤのシャッタ開閉制御装置において、
   前記シャッタが前記断路部の前方を閉塞している状態において前記シャッタの開方向の動きを規制可能とする電気錠と、母線の充停電状態を判定する母線充停電判定回路と、前記遮断器の移動軌跡上又はその近傍に配置され、前記遮断器が前記断路部へ所定範囲内に近接した場合に開成し、前記遮断器が前記断路部から所定範囲を超えて離反した場合に閉成する解除スイッチとを有し、
   前記電気錠は、前記開閉リンク機構の動きを規制するものであり、また、前記解除スイッチは、前記遮断器が移動するレールの外側両脇に配置され、前記遮断器に設けられた押圧部材により押圧されている間に開成し、前記押圧部材から離れて押圧状態が解除された場合に閉成するものであり、
   前記母線充停電判定回路により充電状態が判定され、且つ、少なくともいずれか一方の前記解除スイッチが閉成されている場合に前記電気錠を施錠して前記シャッタの開方向への動きを規制し、
   前記母線充停電判定回路により停電状態が判定された場合、又は、両解除スイッチが開成された場合に前記電気錠を開錠して前記シャッタの開方向への動きを許容することを特徴とするスイッチギヤのシャッタ開閉制御装置。
2. 前記開閉リンク機構は、前記遮断器の側部に設けられた押上部材によって押し上げられるアーム部材を有し、このアーム部材の押し上げに追従して前記シャッタが押し上げられて開位置へ移動することを特徴とする請求項１に記載のスイッチギヤのシャッタ開閉制御装置。

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