JP5275263B2 - スイッチギヤシステム - Google Patents

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Description

本発明は、特別高圧スイッチギヤと高圧スイッチギヤとを備えたスイッチギヤシステムに係り、さらに詳しくは、小型・軽量で環境適合性のよいスイッチギヤシステムに関する。
電力系統から特別高電圧の電源を特別高圧スイッチギヤで受電し、所内変圧器で降圧した高電圧電源を高圧スイッチギヤで各負荷に配電する受変配電設備のスイッチギヤシステムにおいて、特別高圧スイッチギヤは、絶縁ガスとしてSF6ガスを使用することにより絶縁距離の縮小化と設置スペースの縮小化とが図られてきた(例えば、特許文献1参照。)。また、高圧スイッチギヤにおいては、気中絶縁盤もしくはSF6ガスを絶縁媒体に用いた盤が多く使用されてきている。
特開平7−163024号公報
特別高圧スイッチギヤ及び高圧スイッチギヤに用いられるSF6ガスは、化学的に極めて安定している反面、大気中での赤外線吸収量が大きく、温暖化係数GWPが23900と極めて大きいため、装置の外部に放出された場合の環境への影響が懸念されている。このため、SF6ガスを使用しない特別高圧スイッチギヤとして、収納した真空遮断器の絶縁ガスとして乾燥空気を用いた開閉装置等が提案されている。
また、高圧スイッチギヤにおいても、SF6ガスを使用しないものが同様に要求され、さらに、特別高圧スイッチギヤと高圧スイッチギヤとを備えたスイッチギヤシステム全体として設置スペースを小さくしたものが要求されている。
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、小型・軽量で信頼性が高く、小設置スペースで、環境適合性のよいスイッチギヤシステムを提供することにある。
上記の目的を達成するために、第1の発明は、電力系統からの特別高電圧の電源を受電する特別高圧スイッチギヤと、前記特別高圧スイッチギヤを介して前記特別高電圧の電源が高圧側に接続される変圧器と、前記変圧器の低圧側に生起する高電圧の電源が接続される高圧スイッチギヤとを備えるスイッチギヤシステムにおいて、前記特別高圧スイッチギヤは、接地金属板でそれぞれ区画された開閉器区画部、母線区画部、及びケーブル区画部を有する筺体と、前記開閉器区画部内に設置された遮断断路機能を有する真空2点3位置型の開閉スイッチと、前記母線区画部に設置された主母線と、前記開閉スイッチと接続され前記ケーブル区画部内に設置されたケーブルとを備え、前記高圧スイッチギヤは、接地金属板により正面側に区画形成された機器室と背面側に区画形成された母線室とを有する筐体と、該筐体の機器室内に、上下方向に積載配置される遮断器からなる開閉器ユニットと、前記筐体の母線室内に、前記筺体の幅方向に配置される固体絶縁された主母線とを備え、前記特別高圧スイッチギヤの主母線と前記高圧スイッチギヤの主母線には、導体を固体絶縁物で覆い、その固体絶縁物の表面を接地電位とした固体絶縁母線を用いて、前記特別高圧スイッチギヤの主母線に用いた前記固体絶縁母線の単位長さと前記高圧スイッチギヤの主母線に用いた前記固体絶縁母線の単位長さとが同一であるものとする。
また、第2の発明は、第1の発明において、前記特別高圧スイッチギヤの主母線に用いた前記固体絶縁母線の絶縁仕様と前記高圧スイッチギヤの主母線に用いた前記固体絶縁母線の絶縁仕様とが同一であることを特徴とする。
更に、第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記固体絶縁母線の固体絶縁物としてシリコーンゴムを用いたことを特徴とする。
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、前記高圧スイッチギヤの機器室を防塵仕様にしたことを特徴とする。
本発明によれば、絶縁ガスとしてのSF6ガスを使用せず、固体絶縁母線を特別高圧スイッチギヤ及び高圧スイッチギヤの両方に適用したので、小型・軽量で信頼性が高く、小設置スペースで、環境適合性のよいスイッチギヤシステムを提供することができる。
本発明のスイッチギヤシステムの一実施の形態の構成を示す概略単線図である。 本発明のスイッチギヤシステムの一実施の形態を構成する特別高圧スイッチギヤを示す縦断側面図である。 本発明のスイッチギヤシステムの一実施の形態を構成する特別高圧スイッチギヤを示す斜視図である。 本発明のスイッチギヤシステムの一実施の形態を構成する特別高圧スイッチギヤを示す平面図である。 本発明のスイッチギヤシステムの一実施の形態を構成する高圧スイッチギヤを示す縦断側面図である。 図5に示す高圧スイッチギヤの構成を示す単線接続図である。 本発明のスイッチギヤシステムの一実施の形態を構成する高圧スイッチギヤを示す裏面図である。 本発明のスイッチギヤシステムの一実施の形態を構成する高圧スイッチギヤの開閉ユニットを示す縦断側面図である。
以下に、本発明のスイッチギヤシステム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システムの一実施の形態の構成を示す単線図である。 図1において、本発明のスイッチギヤシステムの一実施の形態は、電力系統からの特別高電圧の電源を電力線1を介して受電する列盤からなる特別高圧スイッチギヤ2と、特別高圧スイッチギヤ2を構成する3つの遮断器を介して特別高電圧の電源が高圧側に接続される3つの変圧器3と、変圧器3の低圧側の高電圧の電源が接続される列盤からなる高圧スイッチギヤ4とから大略構成されている。列盤からなる高圧スイッチギヤ4は、各盤に設けられた遮断器や断路器とケーブルヘッドに接続された電力ケーブルを介して各負荷へ高電圧の電源を供給している。
本実施の形態において、特別高圧スイッチギヤには、定格電圧が24kVの真空絶縁スイッチギヤを使用し、高圧スイッチギヤには、定格電圧が7.2kVの固体絶縁母線スイッチギヤを使用している。また、図1の一点鎖線で囲繞した特別高圧スイッチギヤ2の内部と高圧スイッチギヤ4の内部とにそれぞれ配置している母線を構成する部材は、母線の外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システムの一実施の形態を構成する特別高圧スイッチギヤ2を図2乃至図4を用いて説明する。
図2は本発明のスイッチギヤシステムの一実施の形態を構成する特別高圧スイッチギヤを示す縦断側面図、図3は本発明のスイッチギヤシステムの一実施の形態を構成する特別高圧スイッチギヤを示す斜視図、図4は本発明のスイッチギヤシステムの一実施の形態を構成する特別高圧スイッチギヤを示す平面図である。図2乃至図4において、図1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。
図2乃至図4において、特別高圧スイッチギヤの筐体21は、内部に配置された接地金属板22a,22b,22c,22dにより母線区画部21a、開閉器区画部21b、ケーブル区画部21c、及び制御区画部21dにそれぞれ区画されている。また、筐体21の前面側(図2の右側)には、片開き可能な正面扉21eが、筐体21の背面側(図2の左側)には、取り外し可能なパネル21fがそれぞれ設けられている。
母線区画部21aは、筐体21の奥行き方向(図2の左右方向)中央部寄りで上部側に配置され、開閉器区画部21bは、母線区画部21aの下方に、ケーブル区画部21cは筐体21の背面側(図2の左側)にそれぞれ配置されている。また、制御区画部21dは正面扉21eの背面上側に配置され、母線区画部21aに対向する位置にある。
母線区画部21a内には、3相の固体絶縁された母線23が接続部材としての接続アダプタ24を介して筐体21の前面と平行(図2において、紙面と直交する方向)に配置されている。母線23は、銅の導体を例えばシリコーンゴム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、母線区画部21a内に粉塵や異物の混入があっても、絶縁性能が維持されるので安全性が確保されている。
接続アダプタ24は、当該盤の両隣に他の盤が配置されている場合には、両隣の盤から延伸される母線23,23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24が用いられ、当該盤の片側にのみ他の盤が配置されている場合には、他の盤から延伸される母線23の一端を水平方向の開口部で接続する逆L字型の接続アダプタ24が用いられている。接続アダプタ24の下部内部には円錐状の窪みが形成され、開閉器区画部21bの接続ブッシングを嵌挿することによって、開閉器等と電気的に接離可能となる。
開閉器区画部21bには、この例では真空2点切り3位置型開閉器(真空2点切り3位置型遮断断路器)25、真空接地開閉器26、を備えた開閉スイッチ27及び操作装置28が配置されている。
ケーブル区画部21cには、上記真空2点切り3位置型開閉器(真空2点切り3位置型遮断断路器)25の固定接点に接続し、ケーブル区画部21c内に導入されたケーブル接続用端子220aと、このケーブル接続用端子220aに回転可能に設けたT型ケーブルヘッド220と、このT型ケーブルヘッド220を回転することによって上部又は下部に配置され、ケーブル接続用端子220aに接続されるケーブル29と、ケーブル接続用端子220aの外周に設けられた系統保護用の変流器210とが配設されている。本実施の形態において、ケーブル29は、筐体21の下部からケーブル区画部21cに導入されている。
制御区画部21dには、コンデンサ21daと保護リレー21dabからなる制御部が、正面側の扉21eの背面側に設置されている。
上述した開閉器区画部21b内に配置された真空2点切り3位置型開閉器(真空2点切り3位置型遮断断路器)25、真空接地開閉器26は、エポキシ樹脂によって一体的にモールドされて開閉スイッチ27を構成している。これにより、開閉器部がユニット化され小形軽量化が図られている。上述したモールドの外表面は、塗布された導電塗料によって接地され、接触の安全性が確保されている。
上述した真空2点切り3位置型開閉器25は、絶縁筒を備える真空容器と、この真空容器内にそれぞれ収納された2つの固定電極と、それらの可動電極とを備えており、2点切りを構成している。この例では、固定電極が上側に、この固定接点に接離する可動電極が下側に位置するように配置されている。
真空2点切り3位置型開閉器25における一方の固定電極は、母線区画部21a内に導入可能に配置した接続用ブッシング23aを介して母線区画部21a内の母線23に接離可能に接続されている。また、真空2点切り3位置型開閉器25における他方の固定電極は、ケーブル区画部21c内に導入可能に配置したケーブル接続用端子220aを介してケーブル区画部21c内のケーブル29のT型ケーブルヘッド220に接離可能に接続されている。
一方、可動電極は、ステンレスなどの高温で焼鈍されていない金属で補強された可動導体で連結されている。この可動導体には、真空絶縁操作ロッドが連結されていて、金属ベローズを介して、真空容器外に導出され、気中絶縁操作ロッド258に連結されている。この気中絶縁操作ロッド258は、操作装置28によって操作される操作ロッド281に連結している。
一方の可動電極と他方の可動電極は、操作ロッド281によって通電するための閉位置、電流を遮断するための開位置、および雷などのサージ電圧に対して点検作業者の安全を確保するための断路位置の3位置に停止する。ここで、断路時における断路ギャプを、遮断ギャップの約2倍に当たる極間距離を持つように設定している。このように、断路時における断路ギャップを、遮断ギャップの約2倍に設定することにより、多段形式の絶縁を可能としている。
図4は特別高圧スイッチギヤ2の平面図であって、特別高圧スイッチギヤ2を構成する示す3つの盤からなる列盤を示している。ここで、各盤を構成する筐体21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、列盤構成における固体絶縁母線23の接続は、図4の右端の盤においては、固体絶縁母線23の一端を水平方向の開口部で接続する逆L字型の接続アダプタ24で行われ、その他の盤においては、両隣の盤から延伸される固体絶縁母線23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24で行われている。なお、この固体絶縁母線23の絶縁仕様は電圧24kVのものであって、上述したように、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。
図1に示すように、特別高圧スイッチギヤ2は、1つの受電盤と3つの送電盤とから構成されていて、送電盤の各筐体21のケーブル区画部21cからケーブル29が3つの変圧器3に敷設されている。ケーブル29の他端は、上述したように変圧器3の高圧側に接続されている。
次に、本発明のスイッチギヤシステムの一実施の形態を構成する高圧スイッチギヤ4を図5乃至図7を用いて説明する。
図5は本発明のスイッチギヤシステムの一実施の形態を構成する高圧スイッチギヤを示す縦断側面図、図6は図5に示す高圧スイッチギヤの構成を示す単線接続図、図7は本発明のスイッチギヤシステムの一実施の形態を構成する高圧スイッチギヤを示す裏面図である。図5乃至図7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。
図5及び図6において、高圧スイッチギヤ4における筺体41は、接地金属板である仕切り板42により正面側と背面側とに仕切られ、背面側(図5の左側)に母線室45が区画形成され、正面側(図5の右側)の上下には、さらに密閉カバー43によって中間部から下部にわたって上段と下段の2つの機器室44,44が区画形成されている。この密閉カバー43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43にパッキング等を装着することで機器室44を防塵化できる。この結果、機器室44の清掃の省力化を図ることも可能となる。筺体41の前面側には、開閉可能な正面扉41Aが設けられ、同様に背面側には、開閉可能な背面扉41Bが設けられている。また、機器室44,44と正面扉41Aの裏側との間には、制御室が区画形成されている。正面扉41Aには、保護制御器416が取り付けられている。
各機器室44,44の底部には、仕切り板42と筺体41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47,47がそれぞれ配置されている。この支持板47,47の上段と下段に2つの開閉器ユニット48A,48Bが、それぞれ載置されている。上段の開閉器ユニット48Aは、電源回路の電流遮断を行う真空遮断器(VCB)49Aの遮断部410aと、遮断部410aの開閉操作を行う真空遮断器49Aの操作器410Aと、真空遮断器49Aの電源側の端子に配置された変流器(CT)411と、真空遮断器49Aの負荷側の端子に配置された零相変流器(ZCT)412とから構成されている。下段の開閉器ユニット48Bは、電源回路の断路を行う真空断路器(VDS)49Bの断路部410bと、断路部410bの開閉操作を行う真空断路器49Bの操作器410Bと、真空断路器49Bの上部に配置された計器用変圧器(VT)413とから構成されている。
2つの開閉器ユニット48A,48Bは、それぞれの前面側(図5の右側)に正面カバー431を備えている。この正面カバー431には、その上下方向略中央に棒状の引出し取手415が取り付けられている。2つの開閉器ユニット48A,48Bはそれぞれ台車414に搭載されている。
上述した開閉器ユニット48Aを構成する真空遮断器49A、変流器411、零相変流器412は、図6に示すように直列に接続されている。変流器411は、真空遮断器49Aの電源側に配置され、零相変流器412は真空遮断器49Aの負荷側に配置されている。一方、開閉器ユニット48Bを構成する真空断路器49B、計器用変圧器413は、図6に示すように並列に接続されている。
開閉器ユニット48Aの背部には、図6に示すように、真空遮断器49Aの固定電極側(下側)に接続する端子418と、真空遮断器49Aの可動電極側(上側)に接続する端子419とが配置されている。これらの端子418,419は、後述する母線室45内の主母線420に接続した連絡母線421,補助連絡母線422,引出し母線423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5において、母線室45内には、上段の機器室44の背面側の位置に、3相の固体絶縁された母線420が接続部材としての接続アダプタ424を介して筐体41の前面と平行(図5において、紙面と直交する方向)に配置されている。この主母線420には、接続アダプタ424を介して固体絶縁された連絡母線421の一端が接続されている。この連絡母線421の他端は、一方側の接続端子421aと他方側の接続端子421bとに分岐されている。他方側の接続端子421bは、上段の開閉器ユニット48Aの上側端子419と接離可能なように機器室44内に導入されている。
また、連絡母線421の下側には、固体絶縁された補助連絡母線422が配置されていて、接続端子422aと422bを両端に設けている。上段の開閉器ユニット48Aの下側端子418と下段の開閉器ユニット48Bの上側端子419と接離可能なように補助連絡母線422の接続端子422aと422bがそれぞれ機器室44内に導入されている。さらに、補助連絡母線422の下側には、固体絶縁された引出し母線423が配置されていて、その一端には、接続端子423aが設けられている。この接続端子423aは、上述した下側の開閉器ユニット48Bの端子418と接離可能なように機器室44内に導入されている。引出し母線423の他端は、ケーブル429の一端が接続されるケーブルヘッド428に接続されている。このケーブル429の他端は筺体41の下方に引き出され、負荷に接続している。
主母線420、連絡母線421、補助連絡母線422、引出し母線423のそれぞれは、銅の導体を例えばシリコーンゴム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45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。
図7は高圧スイッチギヤ4の背面図であって、高圧スイッチギヤ4を構成する3つの盤からなる列盤と、固体絶縁された主母線420、連絡母線421、補助連絡母線422、引出し母線423と各機器室44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41の幅方向(図7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、列盤構成における固体絶縁母線420の接続は、両隣の盤から延伸される固体絶縁母線420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424で行われている。なお、この固体絶縁母線420の絶縁仕様は特別高圧スイッチギヤ2で仕様する固体絶縁母線と同じく電圧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、上述した本発明の固体絶縁母線スイッチギヤを構成する開閉器ユニット48Aの詳細を図8を用いて説明する。図8は本発明のスイッチギヤシステムの一実施の形態を構成する高圧スイッチギヤの開閉ユニットを示す縦断側面図である。図8において、図1乃至図7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48Aを構成する真空遮断器49Aは、4個の車輪を有する台車414に搭載されていて、台車414の前側に配置されている操作器410と、その後部に配置されていて3個の絶縁筒430からなる遮断部410aとで形成されている。操作器410の前面には、正面カバー431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415が取り付けられている。
真空遮断器49Aの遮断部410aには、例えば、上側に3個の可動電極側端子419と下側に3個の固定電極側端子418とが水平に取り付けられている。
フレーム417の上部には、3相の内の2相の可動電極側端子419をそれぞれ覆う変流器411,411が取り付けられていて、下部には、1個の鉄心で3相の固定電極側端子418を覆うレーストラック型の零相変流器412が取り付けられている。また、フレーム417の側部には、半楕円形の切り欠き436を上下方向に2箇所設けている。これは、真空遮断器49Aの外周にフレーム417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。
上述した本発明のスイッチギヤシステムの一実施の形態によれば、絶縁ガスとしてのSF6ガスを使用せず、固体絶縁母線23,420を特別高圧スイッチギヤ2及び高圧スイッチギヤ4の両方に適用したので、小型・軽量で信頼性が高く、小設置スペースで、環境適合性のよいスイッチギヤシステム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システムの一実施の形態によれば、特別高圧スイッチギヤ2の筺体21の幅と、高圧スイッチギヤ4の筺体41の幅とを等しく形成したので、列盤構成した場合のそれぞれの固体絶縁母線23,420の長さが等しく、絶縁仕様は24kVで統一されている。この結果、特別高圧スイッチギヤ2と、高圧スイッチギヤ4との間で、固体絶縁母線23,420を共用することができる。例えば、上位回路である24kVの特別高圧スイッチギヤ2側で固体絶縁母線23の交換が必要な非常時に、7.2kVの高圧スイッチギヤ4側で優先順位の低い負荷から固体絶縁母線420を取り外して、24kVの特別高圧スイッチギヤ2に取り付け、運転再開することを可能としている。
また、同じ大きさ、同じ仕様の固体絶縁母線をスイッチギヤシステムで使用できることにより、取り付け道具等もスイッチギヤ毎に用意する必要がなくなり、取り付け作業に関しても同じ作業方法でよいことから、作業効率の向上が図れる。
1 電力線
2 特別高圧スイッチギヤ
21 筺体
22 接地金属板
23 母線
24 接続アダプタ
25 真空2点切り3位置型開閉器
27 開閉スイッチ
28 操作装置
29 ケーブル
3 変圧器
4 高圧スイッチギヤ
41 筺体
42 仕切板
43 密閉カバー
44 機器室
45 母線室
47 支持板
48 開閉器ユニット
49A 真空遮断器
410 操作器
414 台車
418 固定電極側端子
419 可動電極側端子
420 主母線
421 連絡母線
422 補助連絡母線
423 引出し母線

Claims (4)

  1. 電力系統からの特別高電圧の電源を受電する特別高圧スイッチギヤと、前記特別高圧スイッチギヤを介して前記特別高電圧の電源が高圧側に接続される変圧器と、前記変圧器の低圧側に生起する高電圧の電源が接続される高圧スイッチギヤとを備えるスイッチギヤシステムにおいて、
    前記特別高圧スイッチギヤは、接地金属板でそれぞれ区画された開閉器区画部、母線区画部、及びケーブル区画部を有する筺体と、前記開閉器区画部内に設置された遮断断路機能を有する真空2点3位置型の開閉スイッチと、前記母線区画部に設置された主母線と、前記開閉スイッチと接続され前記ケーブル区画部内に設置されたケーブルとを備え、
    前記高圧スイッチギヤは、接地金属板により正面側に区画形成された機器室と背面側に区画形成された母線室とを有する筐体と、該筐体の機器室内に、上下方向に積載配置される遮断器からなる開閉器ユニットと、前記筐体の母線室内に、前記筺体の幅方向に配置される固体絶縁された主母線とを備え
    前記特別高圧スイッチギヤの主母線と前記高圧スイッチギヤの主母線には、導体を固体絶縁物で覆い、その固体絶縁物の表面を接地電位とした固体絶縁母線を用いて、
    前記特別高圧スイッチギヤの主母線に用いた前記固体絶縁母線の単位長さと前記高圧スイッチギヤの主母線に用いた前記固体絶縁母線の単位長さとが同一である
    ことを特徴とするスイッチギヤシステム。
  2. 請求項1記載のスイッチギヤシステムにおいて、
    前記特別高圧スイッチギヤの主母線に用いた前記固体絶縁母線の絶縁仕様と前記高圧スイッチギヤの主母線に用いた前記固体絶縁母線の絶縁仕様とが同一である
    ことを特徴とするスイッチギヤシステム。
  3. 請求項1又は2に記載のスイッチギヤシステムにおいて、
    前記固体絶縁母線の固体絶縁物としてシリコーンゴムを用いた
    ことを特徴とするスイッチギヤシステム。
  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システムにおいて、
    前記高圧スイッチギヤの機器室を防塵仕様にした
    ことを特徴とするスイッチギヤシステム。
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