JP5921269B2

JP5921269B2 - スイッチギヤ

Info

Publication number: JP5921269B2
Application number: JP2012056892A
Authority: JP
Inventors: 雅人藪; 土屋　賢治; 賢治土屋; 歩森田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2016-05-24
Anticipated expiration: 2032-03-14
Also published as: HK1186848A1; US8946581B2; KR101445479B1; US20130240485A1; CN103311838B; EP2639903A1; KR20130105350A; TW201342416A; TWI500062B; CN103311838A; BR102013004003A2; JP2013192369A

Description

本発明はスイッチギヤに係り、特に、受変電設備等に使用するに好適なスイッチギヤに関する。

受変電設備においては、負荷電流或いは事故電流を遮断するための真空遮断器、負荷の保守点検を行う際に、作業者の安全を確保するための断路器及び接地開閉器、系統電圧、系統電流を検出する検出装置、更に、保護リレーなどが収納されたスイッチギヤ（閉鎖配電盤）が設置されている。

このスイッチギヤの絶縁方式は多種多様で、従来から気中絶縁、ＳＦ６ガスを使用したキュービクル形のガス絶縁スイッチギヤ（ＧＩＳ）に加えて、昨今では、環境対応の観点から固体絶縁、圧縮空気絶縁、全真空絶縁方式のものが登場しており、各種絶縁方式によって遮断器、断路器、接地開閉器の各コンポーネントの小形化が加速している。

このような状況下において、遮断及び断路機能を有する真空２点切り３位置型の開閉スイッチ部と、同じく真空絶縁された接地開閉スイッチ部を、エポキシ注型により一体化したものを収納した真空絶縁スイッチギヤが、例えば、特許文献１に記載されている。

上述した真空絶縁スイッチギヤは、遮断及び断路機能を有した真空２点切り３位置型の開閉スイッチを収納した真空容器と、接地機能を有した開閉スイッチを収納した真空容器とを、エポキシ注型によりー体化したものを筐体内部に収納したものであり、小形かつ軽量で信頼性が高いため、例えば、都市部での配電設備に対して、小形かつ軽量化のニーズに対応し得るものである。

特開２００６−２３８５２２号公報

ところで、近年の受変電設備では、ユーザの要求が多様化している。例えば、その使用目的により、負荷の種類、運転条件が異なるので、要求される安全性、信頼性、運転保全及び将来の負荷の増加を考慮して配電系統を計画するが、この配電系統計画において、受変電設備を構成する遮断器、断路器、接地開閉器等の制御及び受変電設備の電圧、電流、電力等の監視計測に関しても、配慮しなければならない。

この場合、遮断器、断路器、接地開閉器等の機器と、その制御機器、及び監視計測機器の設置空間を如何に小さくして、その設置のための投資を抑えるかが、重要なポイントになっている。

また、標高が高いと空気が薄くなるので、対流による放熱が悪くなり、また、気圧に比例して放電開始電圧が下がるので、絶縁性能が低下するため、高地（例えば、１０００乃至４０００ｍ）においては、絶縁耐力を高めた仕様の機器を選定する必要があり、高価な機器となり経済的ではなかった。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その第１の目的とするところは、絶縁に対する信頼性が得られることは勿論、機器の設置空間を小さくして装置の小型化が図れ、機器の設置のための投資を抑えることができると共に、高地に使用する場合であっても、高地仕様の機器に設定する必要のない経済的なスイッチギヤを提供することにある。

また、本発明の第２の目的とするところは、高地に使用する場合であっても、高地仕様の機器に設定する必要のない経済的なスイッチギヤを提供することにある。

本発明のスイッチギヤは、上記第１の目的を達成するために、接地金属板でそれぞれ区画された遮断器室、母線室、ケーブル室、接地装置の操作器室及び制御室を有する筐体と、前記遮断器室に移動可能に設置され、真空遮断器挿入引出しロッドにより、前記遮断器室に挿入したり、該遮断器室から引出し可能に構成された真空遮断器と、前記母線室に設置され、前記真空遮断器と導体を介して接続される母線と、前記ケーブル室に設置され、一端が負荷側に接続されるケーブルと、前記接地装置の操作器室に設置された接地装置用操作器により操作され、前記真空遮断器と導体を介して接続されると共に、前記ケーブルの他端に接続される接地装置とを備えたスイッチギヤにおいて、前記母線が固体絶縁母線で形成されると共に、前記真空遮断器と母線を接続する導体及び前記真空遮断器と接地装置を接続する導体が固体絶縁導体で形成され、かつ、前記真空遮断器が設置されている前記遮断器室及び接地装置が密閉構造に形成され、この密閉構造の前記遮断器室及び接地装置は、所定の圧力に加圧された状態であることを特徴とする。

また、本発明のスイッチギヤは、上記第２の目的を達成するために、接地金属板でそれぞれ区画された遮断器室、母線室、ケーブル室、接地装置の操作器室及び制御室を有する筐体と、前記遮断器室に移動可能に設置され、真空遮断器挿入引出しロッドにより、前記遮断器室に挿入したり、該遮断器室から引出し可能に構成された真空遮断器と、前記母線室に設置され、前記真空遮断器と導体を介して接続される母線と、前記ケーブル室に設置され、一端が負荷側に接続されるケーブルと、前記接地装置の操作器室に設置された接地装置用操作器により操作され、前記真空遮断器と導体を介して接続されると共に、前記ケーブルの他端に接続される接地装置とを備えたスイッチギヤにおいて、前記母線が固体絶縁母線で形成されると共に、前記真空遮断器と母線を接続する導体及び前記真空遮断器と接地装置を接続する導体が固体絶縁導体で形成され、かつ、少なくとも前記真空遮断器が設置されている前記遮断器室及び接地装置は、所定の圧力に加圧された状態であることを特徴とする。

本発明のよれば、絶縁に対する信頼性が得られることは勿論、機器の設置空間を小さくして装置の小型化が図れ、機器の設置のための投資を抑えることのできる。また、高地に使用する場合であっても、高地仕様の機器に設定する必要のない経済的なスイッチギヤを得ることができる。

本発明のスイッチギヤの実施例１を示す構成図である。本発明のスイッチギヤの実施例２を示す構成図である。

以下、図示した実施例に基づいて本発明のスイッチギヤを説明する。尚、各実施例において、同一部品には同符号を使用する。

図１に、本発明のスイッチギヤの実施例１を示す。該図において、本実施例のスイッチギヤにおける筺体１００は、接地金属板２６により正面側（図１の右側）と背面側（図１の左側）に仕切られ、正面側には、上から順に制御室２１、遮断器室１７及び接地装置の操作器室１８が、背面側には、上から母線室１９及びケーブル室２０が区画形成されている。正面側の遮断器室１７と接地装置の操作器室１８とは、支持板２５により仕切られ、背面側の母線室１９とケーブル室２０とは、仕切板２４で仕切られている。

上述した遮断器室１７には、真空遮断器１が設置され、母線室１９には、真空遮断器１と表面に接地層を設けた固体絶縁導体３Ａを介して接続される表面に接地層を設けた固体絶縁母線４が設置され、ケーブル室２０には、一端が負荷側に接続されるケーブル１０が延びるケーブルブッシング９、及び真空遮断器１と表面に接地層を設けた固体絶縁導体３Ｂを介して接続されると共に、ケーブルブッシング９を介してケーブル１０の他端に接続される接地装置５が設置され、接地装置５の操作器室１８には、ケーブル室２０内の接地装置５を操作する接地装置用操作器６が設置され、制御室２１には、保護リレー及び測定機器等が設置されている。

また、遮断器室１７内の真空遮断器１は、支持板２５上を移動可能に設置され、真空遮断器挿入引出し用ロッド２を筺体１００の外側から回転することにより、遮断器室１７内で主回路接続位置（運転位置）に挿入したり、運転位置から断路位置への引出しが可能な構成となっている。

更に、仕切壁２２により、盤正面１２側から真空遮断器１の奥の主回路部に、例えば、作業員等がアクセスできない構成になっており、また、真空遮断器１が運転位置から引き出された状態では、シャッター２３で主回路部を塞ぎ、図１の運転状態では、主回路部に真空遮断器１が挿入できるように、シャッター２３が開く構成になっている。

そして、本実施例では、遮断器室１７と接地装置５が、それぞれ密閉構造（図１の斜線部分）になっており、かつ、遮断器室１７と接地装置５は、所定の圧力（例えば、１−５気圧）に加圧された状態になっている。尚、遮断器室１７と接地装置５の圧力は、同じであっても良く、各々異なっていても良い。

遮断器室１７の密閉構造とは、圧力容器のように、外部との気体のやり取りがない空間を形成することであり、具体的には、箱体の中に必要機器を収納し、かつ、動作させる部位にはシール材（Ｏリング等）で封止する構造である。また、接地装置５の密閉構造とは、接地装置５の主回路部（操作器や操作用のロッド以外）を絶縁物で覆う構造とし、本実施例では、接地装置用操作器６から延びる絶縁操作ロッド７の先端部７Ａを、コ字状の絶縁物（エポキシ樹脂等）５Ａで覆うことにより形成される空間部５Ｂを密閉するように、コ字状の絶縁物５Ａの先端部をシール材である密閉カバー８で封止する構造である。

尚、接地装置の操作器室１８が配置されている本実施例の構成では、通常、接地装置の操作器室１８は、遮断器室１７と気体のやり取りができる構成となっている。

また、遮断器室１７と接地装置５が所定の圧力に加圧された状態とは、加圧なし時の高地では、遮断器室１７と接地装置５を１気圧に保ち、高電圧への対応で遮断器室１７或いは接地装置５の空間部５Ｂにガスや乾燥空気を注入して、最大５気圧まで加圧した状態、即ち、遮断器室１７と接地装置５が１乃至５気圧に加圧された状態を言う。

この遮断器室１７と接地装置５を１乃至５気圧に加圧する理由は、通常、圧力を上げると絶縁性能が向上し、逆に圧力を下げると絶縁性能が低下するため、大気圧よりも低い値（１気圧以下）にする意味がなく、また、圧力を上げると、密閉部の形成、封止が難しくなるため、そのときの圧力が５気圧程度であることからである。

尚、１１はアレスター、１２は盤正面、１３は盤底面、１４は盤裏面、１５は盤天部、１６は排気口である。

このような本実施例の構成とすることにより、遮断器室１７及び接地装置５が密閉構造となっているので、塵埃による絶縁低下を防止できると共に、母線が固体絶縁母線４で、導体が固体絶縁導体３Ａ、３Ｂで形成されているので、塵埃付着による短絡事故を防止するためのメンテナンスが不要になり、保守の省力化が図れる。

更に、固体絶縁母線４を母線室１３に配置構成することで、これら固体絶縁母線４間の相間絶縁距離が縮小できるので、収納空間が小さくなり、しかも、固体絶縁導体３Ａ、３Ｂを用いているので、固体絶縁母線４と固体絶縁導体３Ａ、３Ｂの間の絶縁距離も小さくでき、装置全体を小型化することができる。つまり、固体絶縁は、気中絶縁に比較して絶縁性能が良いため、絶縁距離を短くすることができるので、装置全体の小型化に寄与するものである。また、固体絶縁母線４及び固体絶縁導体３Ａ、３Ｂの表面を接地電位とする導電性ゴムで覆うことにより、作業者の安全性の確保にも寄与できる効果がある。

また、高地（例えば、１０００乃至４０００ｍ）で使用する場合には、標高が高いと空気が薄くなるので、対流による放熱が悪くなり、また、気圧に比例して放電開始電圧が下がるので、絶縁性能が低下するため、絶縁耐力を高めた仕様の機器を選定する必要があったが、本実施例では、遮断器室１７と接地装置５を、１気圧としたため、高地であっても、電圧が標準仕様（１０００ｍ以下）の機器を使用できるので、高価な機器を使用する必要がなくなり経済的である。

また、遮断器室１７と接地装置５を、所定の圧力（１乃至５気圧）で加圧することで、機器に要求される絶縁距離を小さくすることが可能となり、スイッチギヤに要求される電圧や耐電圧以下の小型な機器を使用することが可能となり、小型化を図れ、かつ、経済的である。

更に、表面に接地層を設けた固体絶縁母線４やケーブルヘッド９を採用しているので、真空遮断器１以外に充電露出部がなく、安全である。また、遮断器室１７以外の内部アーク試験は一線地絡で可能となるし、真空遮断器１は、盤の前面に配置されているので、保守が容易となる効果がある。

従って、本実施例によれば、絶縁に対する信頼性が得られることは勿論、機器の設置空間を小さくして装置の小型化が図れ、機器の設置のための投資を抑えることのできと共に、高地に使用する場合であっても、高地仕様の機器に設定する必要のない経済的なスイッチギヤを得ることができる。

図２に、本発明のスイッチギヤの実施例２を示す。該図に示す本実施例のスイッチギヤは、実施例１で説明した図１の構成と略同一であり、以下には、実施例１とは異なる構成について説明する。

即ち、図２に示す実施例２では、接地装置５は、一部がケーブル室２０内に位置し、残りの接地装置５の部分が接地装置の操作器室１８に位置するように設置されていると共に、コ字状の絶縁物５Ａの先端部が接地装置の操作器室１８に位置する構造で密閉され（図２の斜線部分）、遮断器室１７と接地装置の操作器室１８は、一つの大きな箱体の密閉空間を形成し、この密閉空間を実施例１の遮断器室１７と同一の密閉構造（図２の斜線部分）に形成され、かつ、一つの大きな箱体の密閉空間を形成している遮断器室１７と接地装置５及び接地装置の操作器室１８が所定の圧力（１乃至５気圧）に加圧された状態となっているものである。尚、遮断器室１７と接地装置５及び接地装置の操作器室１８を、１乃至５気圧に加圧する理由は、実施例１と同様である。

本実施例の場合、一端が真空遮断器１に接続されている固体絶縁導体３Ｂの他端は、接地装置５とケーブルヘッド９を介してケーブル１０に接続する導体部分に接続されている。

このような本実施例の構成であっても、その効果は、上述した実施例１と同様である。

尚、上述した各実施例では、母線が固体絶縁母線で形成されると共に、真空遮断器と母線を接続する導体及び前記真空遮断器と接地装置を接続する導体が固体絶縁導体で形成され、かつ、遮断器室と接地装置或いは遮断器室と接地装置及び接地装置の操作器室が密閉構造になっており、しかも、前記遮断器室と接地装置或いは遮断器室と接地装置及び接地装置の操作器室が、所定の圧力に加圧された状態であることの例について説明したが、必ずしも両者を条件とするものではなく、母線が固体絶縁母線で形成されると共に、真空遮断器と母線を接続する導体及び前記真空遮断器と接地装置を接続する導体が固体絶縁導体で形成され、かつ、遮断器室と接地装置或いは遮断器室と接地装置及び接地装置の操作器室が密閉構造になっていれば、絶縁に対する信頼性が得られることは勿論、機器の設置空間を小さくして装置の小型化が図れ、機器の設置のための投資を抑えることのできるという効果が得られるし、一方、母線が固体絶縁母線で形成されると共に、真空遮断器と母線を接続する導体及び前記真空遮断器と接地装置を接続する導体が固体絶縁導体で形成され、かつ、遮断器室と接地装置或いは遮断器室と接地装置及び接地装置の操作器室が、所定の圧力に加圧された状態であるだけで、高地に使用する場合であっても、高地仕様の機器に設定する必要のない経済的なスイッチギヤを得ることができるものである。

１…真空遮断器、２…真空遮断器挿入引き出し用ロッド、３Ａ、３Ｂ…固体絶縁導体、４…固体絶縁母線、５…接地装置、５Ａ…絶縁物、５Ｂ…空間部、６…接地装置用、７…絶縁操作ロッド、７Ａ…絶縁操作ロッドの先端部、８…密封カバー、９…ケーブルブッシング、１０…ケーブル、１１…アレスタ、１２…盤正面、１３…盤底面、１４…盤裏面、１５…盤天部、１６…排気口、１７…真空遮断器室、１８…接地装置室、１９…母線室、２０…ケーブル室、２１…制御室、２２…仕切壁、２３…シャッター、２４…仕切板、２５…支持板、２６…接地金属板、２７…接地線、１００…筺体。

Claims

接地金属板でそれぞれ区画された遮断器室、母線室、ケーブル室、接地装置の操作器室及び制御室を有する筐体と、前記遮断器室に移動可能に設置され、真空遮断器挿入引出しロッドにより、前記遮断器室に挿入したり、該遮断器室から引出し可能に構成された真空遮断器と、前記母線室に設置され、前記真空遮断器と導体を介して接続される母線と、前記ケーブル室に設置され、一端が負荷側に接続されるケーブルと、前記接地装置の操作器室に設置された接地装置用操作器により操作され、前記真空遮断器と導体を介して接続されると共に、前記ケーブルの他端に接続される接地装置とを備えたスイッチギヤにおいて、
前記母線が固体絶縁母線で形成されると共に、前記真空遮断器と母線を接続する導体及び前記真空遮断器と接地装置を接続する導体が固体絶縁導体で形成され、かつ、前記真空遮断器が設置されている前記遮断器室及び接地装置が密閉構造に形成され、この密閉構造の前記遮断器室及び接地装置は、所定の圧力に加圧された状態であることを特徴とするスイッチギヤ。
請求項１に記載のスイッチギヤにおいて、
前記遮断器室の密閉構造は、箱体がシール材で封止されている構造であり、かつ、前記接地装置の密閉構造は、前記接地装置の主回路部を絶縁物で覆いシール材で封止されている構造であることを特徴とするスイッチギヤ。
請求項１又は２に記載のスイッチギヤにおいて、
前記遮断器室及び接地装置は、１乃至５気圧に加圧されていることを特徴とするスイッチギヤ。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスイッチギヤにおいて、
前記接地金属板により区画された前記筐体の正面側に、上から順に前記制御室、遮断器室及び接地装置の操作器室が配置され、かつ、前記接地金属板により区画された前記筐体の背面側に、上から前記母線室及びケーブル室が配置されていることを特徴とするスイッチギヤ。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスイッチギヤにおいて、
前記接地装置は、前記ケーブル室内に設置されていることを特徴とするスイッチギヤ。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスイッチギヤにおいて、
前記接地装置は、一部が前記ケーブル室内に位置し、残りの部分が前記接地装置の操作器室に位置するように設置されていることを特徴とするスイッチギヤ。
接地金属板でそれぞれ区画された遮断器室、母線室、ケーブル室、接地装置の操作器室及び制御室を有する筐体と、前記遮断器室に移動可能に設置され、真空遮断器挿入引出しロッドにより、前記遮断器室に挿入したり、該遮断器室から引出し可能に構成された真空遮断器と、前記母線室に設置され、前記真空遮断器と導体を介して接続される母線と、前記ケーブル室に設置され、一端が負荷側に接続されるケーブルと、前記接地装置の操作器室に設置された接地装置用操作器により操作され、前記真空遮断器と導体を介して接続されると共に、前記ケーブルの他端に接続される接地装置とを備えたスイッチギヤにおいて、
前記母線が固体絶縁母線で形成されると共に、前記真空遮断器と母線を接続する導体及び前記真空遮断器と接地装置を接続する導体が固体絶縁導体で形成され、かつ、少なくとも前記真空遮断器が設置されている前記遮断器室及び接地装置は、所定の圧力に加圧された状態であることを特徴とするスイッチギヤ。
請求項７に記載のスイッチギヤにおいて、
前記遮断器室及び接地装置は、１乃至５気圧に加圧されていることを特徴とするスイッチギヤ。
請求項７又は８に記載のスイッチギヤにおいて、
前記接地金属板により区画された前記筐体の正面側に、上から順に前記制御室、遮断器室及び接地装置の操作器室が配置され、かつ、前記接地金属板により区画された前記筐体の背面側に、上から前記母線室及びケーブル室が配置されていることを特徴とするスイッチギヤ。
請求項７乃至９のいずれか１項に記載のスイッチギヤにおいて、
前記接地装置は、前記ケーブル室内に設置されていることを特徴とするスイッチギヤ。
請求項７乃至９のいずれか１項に記載のスイッチギヤにおいて、
前記接地装置は、一部が前記ケーブル室内に位置し、残りの部分が前記接地装置の操作器室に位置するように設置されていることを特徴とするスイッチギヤ。
請求項１１に記載のスイッチギヤにおいて、
前記遮断器室と接地装置及び接地装置の操作器室は、所定の圧力に加圧された状態であることを特徴とするスイッチギヤ。
請求項１２に記載のスイッチギヤにおいて、
前記遮断器室と接地装置及び接地装置の操作器室は、１乃至５気圧に加圧されていることを特徴とするスイッチギヤ。