JP5787275B2 - スイッチギヤ - Google Patents

Description

本発明は、ビルや工場などに設置される受変電設備で、引込み線から配電線へ延びる母線や、その母線に接続された遮断器、変流器などの各種エレメントを箱体に格納したスイッチギヤに関する。

例えば、ビルや工場などに設置される受変電設備には、引込み線から配電線へ延びる母線に接続された遮断器、断路器、変流器、零相変流器や計器用変圧器を箱体（以下、ハウジングと称す）に格納した気中絶縁スイッチギヤがある。この種の気中絶縁スイッチギヤには、配電線盤、トランス二次盤および高圧受電盤があり、これら配電線盤、トランス二次盤および高圧受電盤を並置することにより受変電設備を構成するようにしている。

例えば、気中絶縁スイッチギヤの一種である配電線盤は、一般的に、三相母線（Ｒ，Ｓ，Ｔ）に変流器（ＣＴ）および零相変流器（ＺＣＴ）と遮断器（ＶＣＢ）とを接続した２回路で構成されている。つまり、図８に示すように、三相母線１に対して変流器２，３と遮断器４，５とを上下二段に配置するように、三相母線１、変流器２，３、遮断器４，５からなる主要部をハウジング６に格納した構造を具備する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２１９５２２号公報

ところで、前述した従来の気中絶縁スイッチギヤは、様々な環境で屋外に設置される場合がある。その場合、湿気による結露や粉塵などによる汚損の周囲環境に影響され易く、定期的な点検不足により絶縁低下、部分放電発生から短絡事故に至ることがある。また、湿気による結露の対策として、除湿器やスペースヒータ等をハウジング６内に設置する必要がある。

一方、母線１を中心とする充電部は遮蔽板７等を取り外せば容易に触れることができる構造となっているため、作業者が充電部に触れる危険性があった。また、充電部へのケーブル貫通部の施工不良により充電部に小動物が侵入することにより短絡事故が発生する可能性がある。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、結露や汚損の周囲環境に影響され難く、定期的な点検不足による短絡事故を未然に防止することができ、安全性に富んだスイッチギヤを提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、少なくとも母線およびその母線に接続された遮断器をハウジングに格納したスイッチギヤであって、母線を収容した密閉構造の母線区画室をハウジング内の前面側に配置すると共に、遮断器を収容した密閉構造の遮断器区画室とをハウジング内の背面側に配置し、密閉構造の母線区画室および遮断器区画室をハウジングに格納した二重構造とし、母線区画室は、ドライエアが大気圧で充填されている完全密閉構造としたことを特徴とする。ここで、「少なくとも母線およびその母線に接続された遮断器をハウジングに格納した」とは、母線および遮断器の他に、変流器や計器用変圧器などを含む他の機器をハウジングに格納することを意味する。

本発明では、密閉構造の母線区画室および遮断器区画室をハウジングに格納した二重構造としたことにより、母線区画室内の母線および遮断器区画室内の遮断器が、湿気による結露や粉塵などによる汚損の周囲環境に影響され難く、定期的な点検不足により絶縁低下、部分放電発生から短絡事故に至ることを確実に阻止できる。

また、従来のような結露対策として、除湿器やスペースヒータ等をハウジング内に設置する必要がないので、低コストでコンパクトなスイッチギヤを実現できる。また、母線を含む充電部を密閉できることから、作業者が充電部に触れる危険性がなく、小動物の侵入による短絡事故を未然に防止でき、安全性の向上が図れる。

本発明では、母線区画室の上下段に、遮断器に接続された変流器を収納した密閉構造の変流器区画室を配置すると共に、ハウジング内の背面側で上下段に遮断器区画室を配置した構造が可能である。このような構造とした場合、母線に変流器と遮断器とを接続した２回路で構成された配電線盤とすることができる。

本発明における変流器区画室は、真空引き後のドライエア注入によりドライエアが大気圧で充填されている完全密閉構造とすることが望ましい。このようにすれば、メンテナンスフリーのスイッチギヤを実現できる。この完全密閉構造では、真空引きにより区画室内の水分を完全に除去した後、ドライエアを注入することにより区画室内の湿気を完全に無くすことができる。また、ドライエアは大気圧で充填されていることから、区画室を構成する壁の厚みを大きくする必要がなく、スイッチギヤのコンパクト化が容易である。

本発明における遮断器区画室は、メンテナンス用の開閉扉が設けられている防塵密閉構造とすることが望ましい。このようにすれば、遮断器のメンテナンスが容易となる。つまり、遮断器は接点動作する箇所があることからメンテナンスを必要とするため、前述の完全密閉構造よりも防塵密閉構造が有効である。

本発明では、母線区画室と上段の変流器区画室との間、および母線区画室と下段の変流器区画室との間に、上下段の変流器区画室に対する母線区画室の上下位置を調整する位置調整手段を設けた構造が望ましい。複数種のスイッチギヤを並置することにより受変電設備を構成することが一般的であり、この場合、各スイッチギヤで母線を水平方向に貫通させる構造を採用している。そのため、種類が異なるスイッチギヤでは母線の上下位置を調整する必要がある。そこで、前述のように母線区画室の上下位置を調整する位置調整手段を設けた構造が有効となる。

本発明によれば、密閉構造の母線区画室および遮断器区画室をハウジングに格納した二重構造としたことにより、母線区画室内の母線および遮断器区画室内の遮断器が、湿気による結露や粉塵などによる汚損の周囲環境に影響され難く、定期的な点検不足により絶縁低下、部分放電発生から短絡事故に至ることを確実に阻止できる。

また、従来のような結露対策として、除湿器やスペースヒータ等をハウジング内に設置する必要がないので、低コストでコンパクトなスイッチギヤを実現できる。また、母線を含む充電部を密閉できることから、作業者が充電部に触れる危険性がなく、小動物の侵入による短絡事故を未然に防止でき、安全性の向上が図れる。

その結果、結露や汚損の周囲環境に影響され難く、定期的な点検不足による短絡事故を未然に防止することができ、安全性に富んだ低コストでコンパクトなスイッチギヤを提供することができる。このように区画室を設けたことで、組立作業性の向上および事故拡大の防止が図れ、現地でのケーブル施工の省力化が図れる。

本発明の実施形態で、スイッチギヤの一種である配電線盤の概略構成を示す側断面図である。 （Ａ）は図１の配電線盤の正面図、（Ｂ）は図１の配電線盤の背面図である。 本発明の他の実施形態で、スイッチギヤの一種であるトランス二次盤の概略構成を示す側断面図である。 本発明の他の実施形態で、スイッチギヤの一種である高圧受電盤の概略構成を示す側断面図である。 配電線盤、トランス二次盤や高圧受電盤などの複数のスイッチギヤを並置した状態を示す正面図である。 図１の配電線盤における母線区画室の位置調整手段を示す拡大図である。 （Ａ）は図６の位置調整手段の前面側調整部を示す拡大図、（Ｂ）は図６の位置調整手段の背面側調整部を示す拡大図である。 従来のスイッチギヤの一種である配電線盤の概略構成を示す側断面図である。

本発明に係るスイッチギヤの実施形態を以下に詳述する。なお、以下の実施形態では、ビルや工場などに設置される受変電設備である気中絶縁スイッチギヤを例示する。この気中絶縁スイッチギヤには、配電線盤、トランス二次盤および高圧受電盤があり、これら配電線盤、トランス二次盤および高圧受電盤を並置することにより受変電設備を構成している。

この実施形態における気中絶縁スイッチギヤの一種である配電線盤は、一般的に、三相母線（Ｒ，Ｓ，Ｔ）に変流器（ＣＴ）および零相変流器（ＺＣＴ）（以下、単に変流器と称す）と遮断器（ＶＣＢ）とを接続した２回路で構成されている。つまり、図１および図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、三相母線１１に対して変流器１２，１３および遮断器１４，１５を上下二段に配置するように、三相母線１１、変流器１２，１３および遮断器１４，１５からなる主要部をハウジング１６に格納した構造を具備する。

この実施形態では、三相母線１１を収容した密閉構造の母線区画室１８をハウジング１６内の前面側に配置すると共に、その母線区画室１８の上下段に、遮断器１４，１５に接続された変流器１２，１３を収納した密閉構造の上下段変流器区画室１９，２０を配置し、遮断器１４，１５を収容した密閉構造の上下段遮断器区画室２１，２２をハウジング１６内の背面側に配置した構造としている。なお、上下段変流器区画室１９，２０には、三相母線１１を接地するための接地装置（ＥＳ）が収容されている。

このような構造とすることにより、三相母線１１に変流器１２，１３と遮断器１４，１５とを接続した２回路で構成された配電線盤としている。各区画室１８〜２２は、薄板状部材で三相母線１１、変流器１２，１３および遮断器１４，１５のそれぞれを囲撓する箱体からなる独立ユニットである。各区画室１８〜２２間では、ブッシング等を利用することにより気密性を保持した状態で三相母線１１、変流器１２，１３および遮断器１４，１５の電気的な接続を実現可能としている。

母線区画室１８および上下段変流器区画室１９，２０は、真空引き後のドライエア注入によりドライエアが大気圧で充填されている完全密閉構造としている。この三相母線１１および変流器１２，１３等には動作箇所が少ないことから、区画室１８〜２０を完全に密閉する構造とすることができ、これにより、メンテナンスフリーの配電線盤を実現できる。

この完全密閉構造では、真空引きにより区画室内の水分を完全に除去した後、ドライエアを注入することにより区画室１８〜２０内の湿気を完全に無くすことができる。また、ドライエアは大気圧で充填されていることから、区画室１８〜２０を構成する薄板状部材の厚みを大きくする必要がなく、配電線盤のコンパクト化が容易である。

前述の母線区画室１８および上下段変流器区画室１９，２０に対して、上下段遮断器区画室２１，２２は、メンテナンス用の開閉扉２３，２４が設けられた防塵密閉構造としている〔図２（Ｂ）参照〕。遮断器１４，１５は接点動作する箇所が多いことからメンテナンスを必要とするため、母線区画室１８および上下段変流器区画室１９，２０のような完全密閉構造よりも防塵密閉構造が有効である。これにより、遮断器１４，１５のメンテナンスが容易となる。ここで、防塵密閉構造とは、開閉扉２３，２４を閉じることにより防塵効果を有する密閉構造を意味する。

配電線盤を以上のような二重構造としたことにより、完全密閉構造の母線区画室１８および上下段変流器区画室１９，２０と防塵密閉構造の上下段遮断器区画室２１，２２をハウジング１６内に格納したことで、母線区画室１８内の母線１１および上下段変流器区画室１９，２０内の変流器１２，１３と上下段遮断器区画室２１，２２内の遮断器１４，１５が、湿気による結露や粉塵などによる汚損の周囲環境に影響され難く、定期的な点検不足により絶縁低下、部分放電発生から短絡事故に至ることを確実に阻止できる。

また、従来のような結露対策として、ハウジング１６内に除湿器やスペースヒータ等を設置する必要がないので、低コストでコンパクトな配電線盤を実現できる。また、母線１１を含む充電部を完全密閉構造としていることから、作業者が充電部に触れる危険性がなく、小動物の侵入による短絡事故を未然に防止でき、安全性の向上が図れる。

以上の実施形態では、スイッチギヤの一種である配電線盤について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、他のスイッチギヤであるトランス二次盤や高圧受電盤にも適用可能である。図３はトランス二次盤を例示し、図４は高圧受電盤を例示する。

トランス二次盤は、図３に示すように、三相母線（Ｒ，Ｓ，Ｔ）３１を収容した密閉構造の母線区画室３２をハウジング３３内の前面側に配置し、遮断器（ＶＣＢ）３４を収容した密閉構造の遮断器区画室３５をハウジング３３内の背面側下段に配置すると共に、計器用変圧器（ＶＴ）３６を収容した密閉構造の変圧器区画室３７をハウジング３３内の背面側上段に配置した構造としている。

このトランス二次盤において、母線区画室３２は、配電線盤と同様、真空引き後のドライエア注入によりドライエアが大気圧で充填されている完全密閉構造としている。また、遮断器区画室３５および変圧器区画室３７は、メンテナンス用の開閉扉３８，３９が設けられた防塵密閉構造としている。

一方、高圧受電盤は、図４に示すように、三相母線（Ｒ，Ｓ，Ｔ）４１を収容した密閉構造の母線区画室４２をハウジング４３内の前面側に配置し、遮断器（ＶＣＢ）４４を収容した密閉構造の遮断器区画室４５をハウジング４３内の背面側下段に配置すると共に、計器用変圧器（ＶＴ）４６を収容した密閉構造の変圧器区画室４７をハウジング４３内の背面側上段に配置し、さらに、断路器５０を収容した密閉構造の断路器区画室５１をハウジング４３内の背面側で変圧器区画室４７の上方に配置した構造としている。なお、この断路器区画室５１は母線区画室４２の背面側に取り付けられている。

この高圧受電盤において、母線区画室４２は、配電線盤と同様、真空引き後のドライエア注入によりドライエアが大気圧で充填されている完全密閉構造としている。また、遮断器区画室４５および変圧器区画室４７は、メンテナンス用の開閉扉４８，４９が設けられた防塵密閉構造としている。さらに、断路器区画室５１は、真空引き後のドライエア注入によりドライエアが大気圧で充填されている完全密閉構造としている。

図５に示すように、以上で説明した配電線盤（ハウジング１６）、トランス二次盤（ハウジング３３）および高圧受電盤（ハウジング４３）を並置することにより受配電設備を構成している。この場合、各スイッチギヤで三相母線１１，３１，４１（図中破線参照）を水平方向に貫通させる構造を採用している。ここで、トランス二次盤と高圧受電盤については、ハウジング３３，４３内の前面側に一つの母線区画室３２，４２が配設されていることから、トランス二次盤および高圧受電盤における三相母線３１，４１の上下位置が同一となっている。これに対して、配電線盤における三相母線１１の上下位置が、トランス二次盤および高圧受電盤における三相母線３１，４１と微妙に異なることがある。

そこで、この配電線盤は、母線区画室１８と上段変流器区画室１９との間、および母線区画室１８と下段変流器区画室２０との間に、上下段変流器区画室１９，２０に対する母線区画室１８の上下位置を調整する位置調整手段を設けた構造としている。この位置調整手段により、配電線盤における三相母線１１の上下位置を、トランス二次盤および高圧受電盤における三相母線３１，４１の基準位置に一致させることができる。

具体的に、位置調整手段は、図６に示すように、母線区画室１８の前面側の左右二箇所に設けられた前面側調整部６１と、母線区画室１８の背面側の左右二箇所に設けられた背面側調整部６２とで構成されている。

なお、母線区画室１８と上段変流器区画室１９との間に設けられた前面側調整部６１および背面側調整部６２と、母線区画室１８と下段変流器区画室２０との間に設けられた前面側調整部６１および背面側調整部６２とは同一構造である。そのため、図７（Ａ）（Ｂ）では、母線区画室１８と下段変流器区画室２０間の前面側調整部６１および背面側調整部６２を例示して説明し、母線区画室１８と上段変流器区画室１９間の前面側調整部６１および背面側調整部６２は図示せずに重複説明は省略する。

前面側調整部６１は、図７（Ａ）に示すように、下段変流器区画室２０の天面に溶接固定によりねじ６３を植設すると共に、母線区画室１８の前面下部にＬ字状金具６４を取り付け、各Ｌ字状金具６４の孔にねじ６３を挿通させた状態で、ねじ６３に螺合させた二つのナット６５，６６でＬ字状金具６４を上下から挟持することで締め付け可能とした構造を具備する。このような構造を採用したことにより、ねじ６３に対してナット６５，６６を緩めることで母線区画室１８の前面側を上下方向に位置調整することができる。

一方、背面側調整部６２は、図７（Ｂ）に示すように、母線区画室１８の底面にナット６８を溶接により固定し、そのナット６８にボルト６７を螺合させた構造としている。このボルト６７の頭部を下段変流器区画室２０の天面に当接させた状態となっている。このような構造を採用したことにより、ナット６８に対してボルト６７を螺合させることで母線区画室１８の背面側を上下方向に位置調整することができる。

以上のような構造を有する前面側調整部６１および背面側調整部６２により下段変流器区画室２０に対して母線区画室１８の上下位置を前面側および背面側で調整することでもって、トランス二次盤および高圧受電盤における三相母線３１，４１の基準位置に対して、配電線盤における三相母線１１の上下位置を微調整してトランス二次盤および高圧受電盤における三相母線３１，４１の上下位置に一致させることができる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１１ 母線
１２，１３ 変流器
１４，１５ 遮断器
１６ ハウジング
１８ 母線区画室
１９，２０ （上下段）変流器区画室
２１，２２ （上下段）遮断器区画室
２３，２４ 開閉扉
６１，６２ 位置調整手段

Claims (5)

1. 少なくとも母線およびその母線に接続された遮断器をハウジングに格納したスイッチギヤであって、前記母線を収容した密閉構造の母線区画室を前記ハウジング内の前面側に配置すると共に、遮断器を収容した密閉構造の遮断器区画室とを前記ハウジング内の背面側に配置し、密閉構造の前記母線区画室および前記遮断器区画室をハウジングに格納した二重構造とし、前記母線区画室は、ドライエアが大気圧で充填されている完全密閉構造としたことを特徴とするスイッチギヤ。
2. 前記母線区画室の上下段に、前記遮断器に接続された変流器を収納した密閉構造の変流器区画室を配置すると共に、ハウジング内の背面側で上下段に前記遮断器区画室を配置した請求項１に記載のスイッチギヤ。
3. 前記変流器区画室は、真空引き後のドライエア注入によりドライエアが大気圧で充填されている完全密閉構造とした請求項２に記載のスイッチギヤ。
4. 前記遮断器区画室は、メンテナンス用の開閉扉が設けられている防塵密閉構造とした請求項１又は２に記載のスイッチギヤ。
5. 前記母線区画室と上段の前記変流器区画室との間、および母線区画室と下段の前記変流器区画室との間に、上下段の変流器区画室に対する母線区画室の上下位置を調整する位置調整手段を設けた請求項２に記載のスイッチギヤ。

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