JP5452555B2 - スイッチギヤ及びスイッチギヤの操作方法 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチギヤまたはスイッチギヤの操作方法に関するものである。

ループ式の配電系統においては、変電所側に真空バルブを適用した遮断器を備えたスイッチギヤを配置し、需要家側に真空バルブを適用した負荷開閉器を備えたスイッチギヤを配置していることが多い。そして、１つのループ回路の両端に遮断器を１つずつ配置し、該ループ回路に負荷開閉器を備えたスイッチギヤを多数配置して、該負荷開閉器を備えたスイッチギヤを介して需要家（負荷側）に給電する。ここで、従来のスイッチギヤに関する技術として、例えば特許文献１や特許文献２に記載されているものがある。

特許文献１に記載されたスイッチギヤは、金属容器の中に接触子を回転子とする３位置接地断路部と、真空バルブを備えている。そして、３位置接地断路部の一端は真空バルブに接続され、他端はブッシング用導体とブッシングを介して高電圧ケーブルに接続されている。また真空バルブの３位置接地断路部が接続されていない他端は、ブッシング用導体とブッシングを介して母線に接続され、隣接する配電盤へ電気的に接続されている。本構成において、３位置接地断路部の回転子をケーブル側へ投入し、さらに真空バルブを投入することにより、母線とケーブルが導通され、母線からケーブルへ給電される。

特許文献２に記載されたスイッチギヤは、短絡電流遮断特性を有する真空バルブと直線状に動作する３位置接地断路部を接続し、両者を一体に、固体絶縁物でモールドしている。

特開平６−１２９４８号公報 特開２０１１−４１４０７号公報

これまではスイッチギヤが、配電系統に多数配置されると、多数の負荷開閉器が直列に挿入されることとなり、各真空バルブにループ回路の主電流が流れて接触抵抗等による損失が積み重なり、配電系統全体の電流損失が大きくなる等、スマートな配電網形成には改善の余地があった。

そこで本発明では、スマートな配電網形成に寄与することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係るスイッチギヤは、閉・断路を切替可能な主断路器と、前記主断路器の一端側に接続されるケーブルとを備える主回路と、前記主断路器の他端に接続される母線と、前記主断路器に並列に配置される断路器と、前記主断路器に並列かつ前記断路器に直列に配置される負荷開閉器または遮断器とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係るスイッチギヤの操作方法は、一つ以上の主回路を開閉する、負荷開閉器と、一つ以上の前記主回路の各々に配置され、負荷側に接続されるケーブルとを備えたスイッチギヤの操作方法であって、定常の通電時には前記負荷開閉器を経由しない電流通路を形成して前記主回路の電流を通電し、前記主回路の電流の遮断または投入時には前記負荷開閉器を経由する電流通路に切替えて前記主回路の電流の遮断または投入を行うことを特徴とする。

本発明によれば、スマートな配電網形成に寄与することができる。

実施例１に係るスイッチギヤの正断面図であり、電圧・電流の投入状態を示す図である。 実施例１に係るスイッチギヤの真空バルブ部の構造を説明するための断面図である。 実施例１に係るスイッチギヤを上から見た平面図である。 実施例１に係るスイッチギヤを右から見た側面図である。 実施例１に係るスイッチギヤの回路構成を説明するための単相結線図である。 実施例１に係るスイッチギヤの遮断準備前の状態を説明するための正断面図である。 実施例１に係るスイッチギヤの遮断準備状態の動作を説明するための正断面図である。 実施例１に係るスイッチギヤの遮断の動作を説明するための正断面図である。 実施例１に係るスイッチギヤの断路の動作を説明するための正断面図である。 実施例１に係るスイッチギヤの接地前期状態の動作を説明するための正断面図である 実施例１に係るスイッチギヤの接地投入の動作を説明するための正断面図である。 実施例１に係るスイッチギヤの接地の動作を説明するための正断面図である。 実施例１に係るスイッチギヤの常時の接地状態の動作を説明するための正断面図である。 実施例１に係るスイッチギヤの接地状態から断路状態への動作を説明するための正断面図である。 実施例２に係るスイッチギヤの正断面図であり、電圧・電流の投入状態を示す図である。 実施例２に係るスイッチギヤを右から見た側面図である。

以下、本発明の実施に好適な実施例について図面を交えて説明する。尚、下記は実施の一例に過ぎず、本発明の内容を下記特定の態様に限定する趣旨でないことは言うまでもない。本発明は特許請求の範囲によって定められ、係る記載内容を満たす範囲であれば種々の態様に適宜変形することができる。

実施例１について図１ないし図１４を用いて説明する。

以下では、一相につき、３つの主回路（符号ではａ〜ｃで表現）が存在する場合を例として説明し、各主回路間で対応する部材については重複説明を省略化するべく、まとめて説明するが、ａ〜ｃで表現した各々の部材が異なる符号の部材と接触・切り替え等されることはない（例、ａとｂが接触、ｂとｃが接触、ｃとｄが接触することはいずれもない）。

図１に示す様に、本実施例におけるスイッチギヤは、接地されている金属容器１の内部に、主回路電流を通電し、金属容器１に水平方向に配置される共通母線６０と、共通母線６０と平行に配置される接地線８０と、共通母線６０及び接地線８０と平行に配置されて図示しない絶縁物で絶縁支持される真空バルブ接続母線７０と、主回路毎に共通母線６０に設けられた接点６１ａ、６１ｂ、６１ｃ及び主回路毎に接地線８０に設けられた接点８１ａ、８１ｂ、８１ｃに対して接離可能で、かつ共通母線６０の延伸方向に並べて配置されると共に、各主回路内に配置されて閉・接地・断路を切替可能な主接地断路器である３位置接地断路器１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃと、該３位置接地断路器１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃに一端が固定されて各主回路内に配置される負荷側導体５０ａ、５０ｂ、５０ｃと、一端が真空バルブ接続母線７０に接続され、他端が負荷側導体５０ａ、５０ｂ、５０ｃに接続された真空バルブ接続用接点５１ａ、５１ｂ、５１ｃに対する接続及び断路を切り替えられて、各主回路に設けられる断路器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃと、接地線８０に設けられた接点８１ｖ及び共通母線６０に設けられた接点６１ｖと接触する位置、更に両接点の中間位置を一端が切り替えることで閉・接地・断路を切替可能な３位置接地断路器１００と、真空バルブ接続母線７０に一端が接続されて他端が金属容器１から突出して後述する真空バルブ１０の一端と接続されるブッシング導体３６と、該ブッシング導体３６を固体絶縁物でモールドするブッシング部３５と、３位置接地断路器１００の他端に一端が接続されて他端が金属容器１から突出して後述する真空バルブ１０の他端と接続されるブッシング導体３２と、該ブッシング導体３２を固体絶縁物でモールドするブッシング部３１と、負荷側導体５０ａ、５０ｂ、５０ｃの他端に接続されて周囲を固体絶縁物でモールドされるケーブルブッシング４０ａ、４０ｂ、４０ｃとを有している。

ケーブルブッシング４０ａ、４０ｂ、４０ｃは金属容器１の外部でケーブルヘッド４１ａ、４１ｂ、４１ｃと各々接続され、該ケーブルヘッド４１ａ、４１ｂ、４１ｃはケーブルブッシング４０ａ、４０ｂ、４０ｃとは逆側でケーブル４２ａ、４２ｂ、４２ｃと接続され、電源側から電力を受電したり、または需要家側（負荷側）に電力を供給したりする。尚、本明細書の実施例内では特段詳細説明を行わないが、需要家側には図示しないヒューズを介してケーブル４２ａ、４２ｂ、４２ｃに接続される場合もあり得る。図１のケーブルヘッド４１ａの左側に示した破線は、開閉器ユニットを三相並べて配置した場合のケーブルヘッドの配置の例である。

３位置接地断路器１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、それぞれ負荷側導体５０ａ、５０ｂ、５０ｃに一端が接続された可動導体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ及び該可動導体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの途中に接続された絶縁ロッド１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを備えており、可動導体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを絶縁ロッド１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃで駆動することにより、共通母線６０に設けられた接点６１ａ、６１ｂ、６１ｃまたは接地線８０に設けられた接点８１ａ、８１ｂ、８１ｃと接離可能にされている。そして、接点６１ａ、６１ｂ、６１ｃと接触した投入位置と、接点８１ａ、８１ｂ、８１ｃと接触した接地位置の他、投入位置と接地位置の間であり、かつ接点６１ａ、６１ｂ、６１ｃおよび接点８１ａ、８１ｂ、８１ｃのいずれからも所要絶縁耐力を確保可能な断路位置、の３位置をそれぞれ維持することが可能である。常時の通電状態では、３位置接地断路器１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃはいずれも投入位置であり、図１には、この投入状態を示している。

３位置接地断路器１００は、後述する真空バルブ１０のブッシング部３１に接続された可動導体１０１と、該可動導体１０１の途中に接続された絶縁ロッド１０２を備えており、可動導体１０１を絶縁ロッド１０２で駆動することにより、共通母線６０に設けられた接点６１ｖまたは接地線８０に設けられた接点８１ｖと接離可能にされている。そして、接点６１ｖと接触した投入位置と、接点８１ｖと接触した接地位置の他、投入位置と接地位置の間であり、かつ接点６１ｖおよび接点８１ｖから所要絶縁耐力を確保可能な断路位置、の３位置を維持することが可能である。この３位置接地断路器１００は、常時通電時には断路位置にしている。

断路器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、それぞれ真空バルブ接続母線７０に一端が接続された可動導体１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ及び該可動導体１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃの途中に接続された絶縁ロッド１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを備えており、可動導体１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃを絶縁ロッド１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃで駆動することにより、負荷側導体５０ａ、５０ｂ、５０ｃに設けられた真空バルブ接続用接点５１ａ、５１ｂ、５１ｃと真空バルブ接続母線７０とを接離（接続または断路に切り替え）可能である。そして、接点５１ａ、５１ｂ、５１ｃと接触した投入位置と、接点５１ａ、５１ｂ、５１ｃから所要絶縁耐力を確保可能な断路位置、の２位置を維持することが可能である。常時通電時には、断路器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは断路位置にしている。

次に、図２を用いて、真空バルブ１０の構成と動作について説明する。

真空バルブ１０は、固定側セラミックス絶縁筒１２と、固定側セラミックス絶縁筒１２に対して同軸方向に接合される可動側セラミックス絶縁筒２２と、固定側セラミックス絶縁筒１２の可動側セラミックス絶縁筒２２の接合側とは逆の端部に接合される固定側端板１３と、可動側セラミックス絶縁筒２２の固定側セラミックス絶縁筒１２の接合側とは逆の端部に接合される可動側端板２３とから構成されて内部を真空とする真空容器内に、固定側電極１６と、該固定側電極１６と対向して配置され、固定側電極１６に接離可能な可動側電極２６と、固定側電極１６と接続されてブッシング導体３２側と接続される固定側ホルダ１７と、可動側電極２６と接続される可動側ホルダ２７と、上記した各セラミックス絶縁筒をアークから保護するためのアークシールド２０と、可動側端板２３及び可動側ホルダ２７に接続されて真空を保ったまま可動側ホルダ２７の軸方向の可動を実現するためのベローズ２９と、ベローズ２９と可動側電極２６の接続部近傍に配置されて、開閉時のアーク等からベローズ２９を保護するベローズシールド２８とを配置している。ベローズ２９によって内部の真空を維持しながら可動側電極２６、可動側ホルダ２７を軸方向に移動させて投入遮断状態を切り替えることが可能になり、またベローズシールド２８は、併せてベローズ端部における電界の集中を緩和することも可能である。そして真空バルブ１０が電流投入特性及び負荷遮断特性を有する。

固定側セラミックス絶縁筒１２と固定側端板１３の接続部の外周側には、該接続部における電界集中を緩和するための固定側電界緩和シールド１４を配置し、可動側セラミックス絶縁筒２２と可動側端板２３の接続部の外周側には、該接続部における電界集中を緩和するための可動側電界緩和シールド２４をそれぞれ配置している。

可動側ホルダ２７は摺動接触が可能な電気接点３３を介してブッシング導体３６に接続されて、真空バルブ接続母線７０と電気的に接続される。そして、図１に示した断路器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃを動作させることにより、ケーブル用ブッシング４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、すなわち配電系統の各回路に接続したり切り離したりすることが可能となっている。摺動可能な電気接点３３としては、例えば細かい接点片を組み合わせてリング状としたものや、ばね接点などを適用することができ、また摺動可能な電気接点に代え、電極を別形状として、フレキシブル導体を適用することも可能である。固定側ホルダ１７はブッシング導体３２に接続され、３位置接地断路器１００を介して共通母線６０（共通母線６０に接続した場合、閉）と接地線８０（接地線８０に接続した場合、接地）のいずれかに接続する様に、また両者の中間でいずれにも接続しない断路位置に切り替えることができる。可動側電極２６と可動側ホルダ２７は、図示しない操作機構と接続される操作ロッド３４と連結し、開閉動作が可能となり、可動側電極２６が固定側電極１６と接した位置を投入位置、可動側電極２６が固定側電極１６から離れて所要の絶縁耐力を確保した位置を遮断位置とする。

金属容器１の外側に接した状態で、上記真空容器の周囲から、軸方向に絶縁ロッド３４を覆う様にエポキシ等の固体絶縁物３０でモールドしている。該モールドがブッシング導体３２，３６の周囲も覆い、ブッシング部３１，３５を形成する。尚、真空バルブをモールドした固体絶縁物３０の表面を導電塗装して接地することにより、（電位差が無くなり、）接地した金属容器１に密着して取付けることが可能になる。

図３に示す様に、上記スイッチギヤを空間内に立体的に配置し、省スペース化を実現している。

また図４に示す様に各相のスイッチギヤを並べて配置することが可能であり、更に各相のスイッチギヤは接地された金属容器１で覆われていることから相間絶縁距離を設けずに、密接して配置することができ、設置スペースの低減を図ることができる。

以上のように構成された本実施例に係るスイッチギヤについて、全体の動作を、図１、図５ないし図１４を用いて説明する。尚、各動作についてケーブル４２ａの主回路電流の場合を例として説明する。下記では代表してケーブル４２ａの主回路電流の場合の切り替え手順について説明するが、他の主回路を切り替える場合でも同様に操作すれば良いことは言うまでもない。

図５は、本実施例に係るスイッチギヤの単相結線図であり、図１の常時の通電状態の回路状態を示している。主回路を構成する３つの３位置接地断路器１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの一端側にはケーブル用ブッシング４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、ケーブルヘッド４１ａ、４１ｂ、４１ｃを介してケーブル４２ａ、４２ｂ、４２ｃが接続される。また、３位置接地断路器１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの他端側は共通母線６０に接続されている。
本明細書中における主回路とは母線から主（接地）断路器を介してケーブルに至る直列の回路を指す。該図中の記号は、図１の各部の記号に対応している。図１の常時の通電状態では、主回路に含まれる３位置接地断路器１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを、いずれも投入位置とすることにより、共通母線６０から各ケーブル４２ａ、４２ｂ、４２ｃまでが各々電気的に接続され、例えば母線側に接続されている変電所側の電力を需要家側に供給できる。このとき、主回路に対して並列に配置されている真空バルブ１０側の３位置接地断路器１００は断路位置、断路器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃも断路位置であり、電流投入特性及び負荷遮断特性を有する真空バルブ１０側には電流は流れない様になっている。

次に、図６ないし図９を用いて常時の通電状態から断路状態へ移行する手順について説明する。

まず、負荷電流の遮断を開始する場合には、図１に示す状態であること、即ち各開閉器に関して言うと、真空バルブ１０が遮断位置、断路器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃが断路位置、３位置接地断路器１００が断路位置、主回路の３位置接地断路器１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃが投入位置にあることを確認する。

そして、図６に示すように、主回路に並列に設けられた断路器１２０ａ・３位置接地断路器１００を投入（閉、以下同じ）位置とし、その後、真空バルブ１０を投入位置にする。具体的には、断路器１２０ａの可動電極１２１ａを絶縁ロッド１２２ａで駆動することにより負荷側導体５０ａの接点５１ａに接触させて投入位置にし、並列回路の中でケーブル４２ａ側と接続させ、また３位置接地断路器１００の可動電極１０１を絶縁ロッド１０２で駆動することにより共通母線６０の接点６１ｖに接触させて投入位置にする。その後、真空バルブ１０の可動側電極２６を絶縁ロッド３４で駆動して固定側電極１６に接触させて投入位置にする。

図６の状態では、主回路の電流のうちケーブル４２ａに流れる電流は、３位置接地断路器１００、真空バルブ１０、真空バルブ接続母線７０を経由して真空バルブ接続用接点５１ａに流れる経路と、３位置接地断路器１１０ａを通過する主回路を通る経路と、２つの並列回路が存在する。

その後、図７に示すように３位置接地断路器１１０ａを断路位置にする。具体的には、３位置接地断路器１１０ａの可動電極１１１ａを絶縁ロッド１１２ａで駆動して図７に示した断路位置とする。この動作により、主回路内の３位置接地断路器１１０ａには電流が流れなくなり、ケーブル４２ａに流れる電流が全て真空バルブ１０に転流された状態となる。

図７の状態とした後、図８のように負荷遮断特性を有する真空バルブ１０内で可動側電極２６を駆動して、遮断位置とすることにより、ケーブル４２ａに流れる主回路電流が遮断される。

図８の遮断状態とした後、図９のように、主回路に並列に配置され、かつ真空バルブ１０と直列に配置される断路器１２０ａ・３位置接地断路器１００を主回路から切り離して断路状態へ移行させる。具体的には、断路器１２０ａの可動電極１２１ａを絶縁ロッド１２２ａで駆動することにより負荷側導体５０ａから所要絶縁耐力を確保した断路位置にし、また３位置接地断路器１００の可動電極１０１を絶縁ロッド１０２で駆動することにより共通母線６０と接地線８０に対する所要絶縁耐力を確保した断路位置とする。これにより、ケーブル４２ａは主回路から切り離された断路状態となる。一方で、ケーブル４２ｂ、ケーブル４２ｃが接続された状態となる。

続いて断路状態から接地状態へ移行する動作について図９ないし図１３を用いて説明する。ケーブル４２ａを接地する場合には、まず図８の状態であることを確認する。すなわち、真空バルブ１０が遮断位置、３位置接地断路器１１０ａが断路位置、断路器１２０ａが投入位置であることを確認する。その上で、３位置接地断路器１００において可動電極１０１を駆動して接地線８０の接点８１ｖと接触させて接地位置とし、図１０の状態とする。このとき、真空バルブ１０の固定側電極１６は接地線８０と接続され、可動側電極２６は真空バルブ接続母線７０を介してケーブル４２ａに接続された状態となる。

この状態とした後、図１１に示すように電流投入特性を有する真空バルブ１０の可動側電極２６を駆動して、固定側電極１６に接触させて投入位置とすることにより、ケーブル４２ａが接地される。真空バルブ１０内で接地投入するので、ケーブル４２ａに残留した電荷などにより多少のアークが発生しても、電極がほとんど損傷せずに接地投入できる。
また、万一、誤操作によりケーブル４２ａが課電状態のまま接地投入して大きな電流が流れても、アークが真空バルブ内に限定されるので、真空バルブ外に飛び火することがなく、開閉器ユニットの損傷も限定される。

ケーブル４２ａが接地されて図１１の状態を維持できた後、図１２に示したように、３位置接地断路器１１０ａにおいて、可動電極１１１ａを駆動して接地線８０の接点８１ａに接触させて接地位置にする。

その後に、図１３に示したように、真空バルブ１０を遮断位置とし、断路器１２０ａを主回路と切り離して断路状態へ移行し、３位置接地断路器１００を断路状態へ移行させる。具体的には、真空バルブ１０の可動側電極２６を絶縁ロッド３４で駆動して固定側電極１６から離して遮断位置にし、断路器１２０ａの可動電極１２１ａを絶縁ロッド１２２ａで駆動して負荷側導体５０ａに対する所要絶縁耐力を確保した断路位置にし、３位置接地断路器１００の可動電極１０１を絶縁ロッド１０２で駆動して共通母線６０と接地線８０に対する所要絶縁耐力を確保した断路位置にする。この図１３の状態が、ケーブル４２ａが接地され、ケーブル４２ｂとケーブル４２ｃが接続された常時の状態である。

図１３の接地状態から、図１の主回路に電圧・電流を投入した状態に戻すには、接地→断路→投入と上記の逆の手順で操作すれば良い。

接地状態から断路状態に移行する際には、接地されたケーブル４２ａには電流がほとんど流れていないため、図１４に示すように、いきなり主回路の３位置接地断路器１１０を駆動して断路位置とすることができる。

次に、断路状態から投入状態に移行する際には、まず図９の状態から図８の状態を経由して図７の状態に戻す。即ち、主回路に並列に設けられた断路器１２０ａ・３位置接地断路器１００を投入位置とし、その後、真空バルブ１０を投入位置にする。具体的には、断路器１２０ａの可動電極１２１ａを絶縁ロッド１２２ａで駆動することにより負荷側導体５０ａの接点５１ａに接触させて投入位置にし、並列回路の中でケーブル４２ａ側と接続させ、また３位置接地断路器１００の可動電極１０１を絶縁ロッド１０２で駆動することにより共通母線６０の接点６１ｖに接触させて投入位置にする。その後、真空バルブ１０の可動側電極２６を絶縁ロッド３４で駆動して固定側電極１６に接触させて投入位置にする。

その後、図６に示すように主回路の３位置接地断路器１１０ａを投入状態にする。具体的には、３位置接地断路器１１０ａの可動電極１１１ａを絶縁ロッド１１２ａで駆動して図６に示した投入状態とする。この動作により、主回路内の３位置接地断路器１１０ａにも電流が流れるようになる。図６の状態では、主回路の電流のうちケーブル４２ａに流れる電流は、３位置接地断路器１００、真空バルブ１０、真空バルブ接続母線７０を経由して接点５１ａに流れる経路と、３位置接地断路器１１０ａを通過する主回路を通る経路と、２つの並列回路が存在することになる。

図６の状態とした後、負荷遮断特性を有する真空バルブ１０内で可動側電極２６を駆動して、遮断位置とする。これにより、ケーブル４２ａに流れる電流経路は３位置接地断路器１１０ａを通過する主回路のみとなる。

この後、図１のように、主回路に並列に配置され、かつ真空バルブ１０と直列に配置される断路器１２０ａ・３位置接地断路器１００を主回路から切り離して断路状態へ移行させる。具体的には、断路器１２０ａの可動電極１２１ａを絶縁ロッド１２２ａで駆動することにより負荷側導体５０ａから所要絶縁耐力を確保した断路位置にし、また３位置接地断路器１００の可動電極１０１を絶縁ロッド１０２で駆動することにより共通母線６０と接地線８０に対する所要絶縁耐力を確保した断路位置とする。これにより、図１に示す常時の通電状態に復帰させることができる。

上記ではケーブル４２ａについてのみ説明したが、ケーブル４２ａ以外のケーブル４２ｂ、４２ｃについても同様の手順で、負荷遮断、断路、接地、投入の動作が可能である。

該操作手順を踏むことにより、本実施例に係るスイッチギヤは、常時の通電時には主回路電流通路が電流投入特性及び負荷遮断特性を有する真空バルブ１０を経由しないので、配電系統の電流損失を低減することができる。また、１つの真空バルブ１０で、複数の主回路を開閉することができるので、従来、各主回路に配置された真空バルブを１つに削減でき、機能集約化による設置スペースの低減、及びスイッチギヤの原価の大幅な低減が可能となる。

負荷開閉器を構成する真空バルブ１０に直列に１つ以上の断路器を配置し、該負荷開閉器と該断路器に並列に主回路の断路器を配置することで、常時通電時には負荷開閉器を主回路から切り離し、主電流を主回路の断路器だけに流れる様にできる。そして、主回路の電流の遮断または投入時には、負荷開閉器に直列に接続された断路器を切り替えて、負荷開閉器を経由する様に主回路電流を転流させてから電流の遮断または投入をすることにより負荷電流を開閉し、その後に負荷開閉器を切り離せば良い。これにより、負荷開閉器に主回路電流が流れるのは開閉時だけとなり、常時通電時には主回路の断路器だけに電流が流れることになる。

ループ式配電系統において短絡事故が発生した場合、短絡事故が発生したループ回路の両端の遮断器を遮断動作させることにより、該ループ回路を配電系統から切り離して短絡事故の影響が他の回路に波及するのを防止する。従って、変電所側のスイッチギヤの遮断器は、短絡事故発生時に直ちに短絡電流を遮断するために常時回路に直列に挿入されている必要があるが、リングメインユニットの負荷開閉器は主回路の開閉や切替えを担うのが一般的であり、短絡電流を遮断しないので常時回路に直列に挿入されている必要はない。
故に、本実施例に係るスイッチギヤはリングメインユニットへの適用が好適である。

また、常時通電時には３位置接地断路器１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃで主回路が構成されており、真空バルブ１０が主回路から切り離されている様に構成することで、真空バルブ１０の点検を随時実施することが可能となる。

また、何らかの原因により真空バルブ１０に真空漏れが生じていても、常時通電時には真空バルブ１０は主回路に含まれていないことから、通電状態および断路状態を維持することができ、配電系統の停電時間を短縮またはそもそも生じさせないことすら可能である。

尚、本実施例では負荷開閉器として真空バルブ１０を用いる場合について説明しているが、負荷開閉器自体は真空バルブに限定されるものでなく、一般に用いられる他の負荷開閉器を用いることも可能である。

また、金属容器１に高気圧の乾燥空気やＣＯ₂ガス、ＳＦ₆ガス、更には真空等の絶縁性気体（真空は、一般にはその用語の意味上、絶縁性気体に含まれない可能性もあるが、ここでは包括的に真空を含めて絶縁性気体という用語の意味を用いることとする。）を充填し、絶縁することにより、絶縁距離を短くできるので、３位置接地断路器１００、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、及び断路器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃを小型化でき、スイッチギヤ全体を小さくできる。

また、金属容器１の内部を、絶縁性気体で満たすことで高電圧の共通母線６０、真空バルブ接続母線７０などを絶縁することも可能であるが、更に密閉して湿度の上昇を抑えることにもつながり、結露を防止できる結果、絶縁距離が一層短くでき、スイッチギヤもより一層小型化できるというメリットもある。

また、本実施例では真空バルブ１０は表面を導電性塗料で接地した固体絶縁物でモールドして金属容器１に外接する様に構成したが、真空バルブ１０は金属容器１内に配置することも可能であり、係る場合で、特に高気圧乾燥空気やＳＦ₆ガス等を封入した場合には、樹脂モールドを省略して配置しても充分に周囲との絶縁性を担保でき、構造が簡素化できる様になる。

本実施例によれば、各相のスイッチギヤが相毎に接地された金属容器１で覆われると共に、真空バルブ１０の周囲を覆う固体絶縁物３０の表面にも接地された導電塗装を施しているので、作業者の感電を防止している。

また、相毎に接地することにより、事故電流の大きい相間短絡を防止でき、配電系統の安全性を高めることができる。空気以外の気体を封入する場合には、３相分のユニットを金属容器１に配置し、金属容器１の内部で各相を接地板により区分することもできる。

尚、本実施例では各開閉器をブレード式にしており、周囲を固体絶縁する必要がなく、使用されるモールド量を大きく低減することができる。また、一つの金属容器１内に各開閉器を収めたことでスイッチギヤが大型化するのを防止できる。

図１５、図１６を用いて実施例２について説明する。以下では、実施例１と異なる箇所についてのみ説明し、重複箇所についての構成・作用・効果に関する各説明は省略する。

本実施例では、両図に示す様に共通母線６０と真空バルブ接続母線７０を樹脂９０でモールドしており、真空バルブ接続母線７０は、断路器１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃの可動導体１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃを絶縁支持している。固体絶縁することにより、母線と接地板との絶縁距離を短くでき、スイッチギヤ全体を小型化できる。また、共通母線６０と真空バルブ接続母線７０と接地線８０を図１６に示した接地板２に固定することで、１相分の大半を組立てることができ、各相を接地板２の上に組み立てた後、一括して金属容器１に挿入することにより容易に製作することが可能となり、生産性が向上する。

上述したスイッチギヤにおいて、真空バルブ１０として短絡電流遮断機能を備えた真空バルブを適用すれば、誤操作により短絡電流が流れた場合でも、該真空バルブにより速やかに遮断して短絡事故の影響が波及するのを抑えることができる。

尚、上記各実施例では負荷開閉器を用いる場合について例として説明したが、負荷開閉器に代えて、事故電流も遮断可能な遮断器を用いることも可能である。

１ 金属容器
１０ 真空バルブ
１２ 固定側セラミックス絶縁筒
１３ 固定側端板
１４ 固定側電界緩和シールド
１６ 固定側電極
１７ 固定側ホルダ
２０ アークシールド
２２ 可動側セラミックス絶縁筒
２３ 可動側端板
２４ 可動側電界緩和シールド
２６ 可動側電極
２７ 可動側ホルダ
２８ ベローズシールド
２９ ベローズ
３０ 固体絶縁物
３１、３５ ブッシング部
３２、３６ ブッシング導体
３３ 電気接点
３４、１０２、１１２ａ，１１２ｂ、１１２ｃ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ 絶縁ロッド
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ ケーブル用ブッシング
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ ケーブルヘッド
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ ケーブル
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ 負荷側導体
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ 真空バルブ接続用接点
６０ 共通母線
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｖ、８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｖ 接点
７０ 真空バルブ接続母線
７１ａ、７１ｂ、７１ｃ 真空バルブ接続母線７０の接点
８０ 接地線
９０ 樹脂
１００ ３位置接地断路器（真空バルブ側）
１０１、１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ 可動導体
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ ３位置接地断路器（負荷側）
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ 断路器

Claims (17)

1. 閉・断路を切替可能な主断路器と、前記主断路器の一端側に接続されるケーブルとを備える主回路と、
   前記主断路器の他端に接続される母線と、
   前記主断路器に並列に配置される断路器と、
   前記主断路器に並列かつ前記断路器に直列に配置される負荷開閉器または遮断器とを備えたスイッチギヤであって、
   前記母線に一端が接続されて閉・断路を切替可能な前記主断路器とは別の主断路器と、
   該別の主断路器の他端に接続され、かつ前記ケーブルとは別のケーブルとを備える前記主回路とは別の主回路と、
   該別の主断路器に並列に接続されると共に、前記負荷開閉器または遮断器に直列に接続される前記断路器とは別の断路器と、
   前記断路器と前記別の断路器とを接続する接続線を備えることを特徴とするスイッチギヤ。
2. 請求項１に記載のスイッチギヤであって、
   前記接続線及び前記母線は固体絶縁されていることを特徴とするスイッチギヤ。
3. 請求項２に記載のスイッチギヤであって、
   前記固体絶縁された接続線及び母線は、相間に配置される接地板に固定されていることを特徴とするスイッチギヤ。
4. 請求項１ないし３のいずれか一つに記載のスイッチギヤであって、
   前記負荷開閉器または遮断器の両端には断路器が配置されていることを特徴とするスイッチギヤ。
5. 請求項４に記載のスイッチギヤであって、
   前記負荷開閉器または遮断器の両端に配置されている前記断路器の少なくとも一方は、閉・断路・接地を切替可能な接地断路器であることを特徴とするスイッチギヤ。
6. 請求項５に記載のスイッチギヤであって、
   前記負荷開閉器または遮断器の端に配置されている前記接地断路器は一端のみに配置され、前記母線及び接地電位である接地線のいずれかに接続される様に切り替えることで、閉・接地を切り替えることを特徴とするスイッチギヤ。
7. 請求項５または６に記載のスイッチギヤであって、
   前記負荷開閉器または遮断器の前記接地断路器とは他端に配置される前記断路器は、前記各ケーブル毎に設けられ、前記各ケーブル側と接続されることを特徴とするスイッチギヤ。
8. 請求項１ないし７のいずれか一つに記載のスイッチギヤであって、
   前記各主断路器は、閉・断路・接地を切替可能な主接地断路器であることを特徴とするスイッチギヤ。
9. 請求項１ないし８のいずれか一つに記載のスイッチギヤであって、
   前記各接地断路器、前記各断路器、前記負荷開閉器または遮断器、のうちで、該負荷開閉器または遮断器、のみが負荷遮断特性を有することを特徴とするスイッチギヤ。
10. 請求項１ないし９のいずれか一つに記載のスイッチギヤであって、
    前記各断路器、前記各接地断路器は、ブレード式の可動電極と、該可動電極と接触する固定電極とを各々備えると共に、相毎に一つの容器内に配置されることを特徴とするスイッチギヤ。
11. 請求項１０に記載のスイッチギヤであって、
    前記一つの容器は密閉されており、該密閉容器内には絶縁性気体が封入されており、かつ相間は接地板で分離されていることを特徴とするスイッチギヤ。
12. 請求項１１に記載のスイッチギヤであって、
    前記負荷開閉器または遮断器は真空バルブであり、該真空バルブは周囲を固体絶縁されていると共に、該固体絶縁表面は接地された導電塗料で覆われており、
    更に前記固体絶縁された真空バルブは前記密閉容器と外接していることを特徴とするスイッチギヤ。
13. 請求項１１に記載のスイッチギヤであって、
    前記負荷開閉器または遮断器は真空バルブであり、該真空バルブは前記密閉容器内に収納されていることを特徴とするスイッチギヤ。
14. 一つ以上の主回路を開閉する、負荷開閉器または遮断器と、
    一つ以上の前記主回路の各々に配置され、負荷側に接続されるケーブルとを備え、
    定常の通電時には前記負荷開閉器または遮断器を経由しない電流通路を形成して前記主回路の電流を通電し、
    前記主回路の電流の遮断または投入時には前記負荷開閉器または遮断器を経由する電流通路に切替えて前記主回路の電流の遮断または投入を行うスイッチギヤの操作方法であって、
    前記スイッチギヤは一つ以上の前記各主回路毎に、該各主回路に並列に配置され、かつ前記負荷開閉器または遮断器と直列に配置される断路器を更に有し、
    前記負荷開閉器または遮断器と前記主回路の間に配置されて閉・断路・接地を切り替える接地断路器と、
    一つ以上の各々の、前記主回路と前記ケーブル、の間に配置される主接地断路器とを備えており、
    一の前記主回路の電流の断路状態から接地状態への移行時に、
    前記断路器を該一の主回路と接続し、かつ前記接地断路器を接地状態へ移行するステップと、
    該ステップの後に、前記負荷開閉器または遮断器を投入するステップと、
    該ステップの後に、前記主接地断路器を接地状態へ移行するステップと、
    該ステップの後に、前記負荷開閉器または遮断器を投入状態から遮断状態へ移行し、前記接地断路器を断路状態へ移行し、前記断路器を前記一の主回路と切り離し、断路状態へ移行するステップを有することを特徴とするスイッチギヤの操作方法。
15. 請求項１４に記載のスイッチギヤの操作方法であって、
    一つ以上の各々の、前記主回路と前記ケーブル、の間に配置される主断路器とを備えており、
    一の前記主回路の電流の投入状態から断路状態への移行時に、
    該一の主回路に並列に設けられた前記断路器を該一の主回路と接続するステップと、
    該ステップの後に、前記負荷開閉器または遮断器を投入するステップと、
    該ステップの後に、前記主断路器を断路状態へ移行するステップと、
    該ステップの後に、前記負荷開閉器または遮断器を投入状態から遮断状態へ移行するステップと、
    該ステップの後に、前記断路器を該一の主回路と切り離し、断路状態へ移行するステップを有することを特徴とするスイッチギヤの操作方法。
16. 請求項１５に記載のスイッチギヤの操作方法であって、
    一の前記主回路の電流の断路状態から投入状態への移行時に、
    該一の主回路に並列に設けられた前記断路器を該一の主回路と接続するステップと、
    該ステップの後に、前記負荷開閉器または遮断器を投入するステップと、
    該ステップの後に、前記主断路器を投入状態へ移行するステップと、
    該ステップの後に、前記負荷開閉器または遮断器を投入状態から遮断状態へ移行するステップと、
    該ステップの後に、前記断路器を該一の主回路と切り離し、断路状態へ移行するステップを有することを特徴とするスイッチギヤの操作方法。
17. 請求項１４ないし１６に記載のスイッチギヤの操作方法であって、
    一の前記主回路の電流の接地状態から断路状態への移行時は、
    前記主接地断路器を直接断路状態へ移行することで行われることを特徴とするスイッチギヤの操作方法。