JP5944083B1 - スイッチギヤ - Google Patents

Abstract

この発明に係わるスイッチギヤは、筐体に設けられた吸気部に配置された吸気機構取付体と、前記吸気機構取付体に設けられた吸気口と、前記吸気口の前記筐体の内部側に配置され、前記筐体外からの吸気を行うとともに内部短絡事故発生時に前記吸気口を閉塞する逆止弁式シャッタと、前記逆止弁式シャッタと前記筐体内の導電部との間に配置された地絡用仕切体とを備えたものである。

Description

この発明は、例えば遮断器等電力機器が収納された金属閉鎖形のスイッチギヤに関し、特に電流定格が大きいために、周辺空気を取り入れて換気を行なう給排気口を備えたスイッチギヤの吸気口部の構造に関するものである。

金属閉鎖形のスイッチギヤで大電流容量定格のものは、主回路導体への通電によるジュール発熱や導体周辺の構造物の誘導発熱などによって、導体温度及び周辺の空気温度が上昇する。この温度上昇を一定のレベルに抑えるために、スイッチギヤ周辺の外気を取り入れて、スイッチギヤ内部の対流により内部空気温度を下げている。導体部などを一定の温度以下にするために、スイッチギヤの裏面や前面の比較的低い位置に吸気口を設け、天井部に排気口を設けて、スイッチギヤ内の対流に加え、吸排気口のヘッド差を活用して換気効率を上げるように工夫した構造をとる事が一般的である。

スイッチギヤの運転時において、極めて希少ではあるが、種々の原因によりスイッチギヤ内部の主回路で電気事故が発生することがある。電気事故が発生した場合にはその部分にアークが発生し、そのアークエネルギーにより、急激な内部圧力上昇ならびに高温高圧ガスが生じる。

従来の金属閉鎖形のスイッチギヤで、比較的小電流定格のものでは、一般的に、換気用の吸排気口を設けないため、内部に高温高圧ガスが発生した場合、スイッチギヤの天井に設けた放圧口から放圧板の開放によってのみ高温高圧ガスが盤外へ排出される。但し、大電流定格のスイッチギヤでは、天井部の放圧口及び換気用排気口部だけでなく、スイッチギヤの後面或いは前面に設けた吸気口からも、高温ガスが噴出する事になる。

事故時におけるスイッチギヤの天井部の換気用排気口からの高温ガスの噴出は、元来、事故時の放圧口を設けているので、そこから噴出しても問題ないが、スイッチギヤの裏面或いは前面に設けた換気用吸気口からの高温ガスの噴出は抑制する必要がある。

このため、例えば、特許文献１及び特許文献２に示すものは、スイッチギヤの事故時の異常内部圧力上昇で吸気口部に設けた逆止弁式シャッタが内圧の上昇に応動して吸気口を内側から閉塞するようにしている。これにより、高温高圧ガスが通気路を逆流して、スイッチギヤ周囲への放出を防止している。

特許第４９３７３５０号公報 特許第５０１７００３号公報

上述した従来のスイッチギヤは、一般的にスイッチギヤ内で発生したアークは電源側から負荷側へ向かって移行することが知られている。発生したアークが伸びてスイッチギヤ内部の接地金属へ地絡することもある。図５および図６で示されるような形態の場合、迷走したアークが、逆止弁式シャッタ１４を経由して図５で示すような箇所１９で地絡を起こすと、図６で示すようにアークによる地絡電流２０および地絡電流２０により生じる磁界２１の影響で、フレミング左手の法則により、逆止弁式シャッタ１４にシャッタ開方向の力２２が働く。このシャッタ開方向の力２２の影響により逆止弁式シャッタ１４が本来の閉動作を行えずに吸気口１３を閉塞することができず、逆止弁式シャッタ１４が開いてしまう恐れがある。そのため、スイッチギヤ内の充電部から逆止弁式シャッタ１４までの距離を確保しなければならず、スイッチギヤの寸法が大きくなってしまう問題点があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、アークの影響を緩和することにより、逆止弁式シャッタの本来の目的である、シャッタが閉じることによって、スイッチギヤの内部短絡事故で発生した高温高圧ガスを吸気口からスイッチギヤの外部に流出することを阻止する機能の信頼性を向上させるスイッチギヤを提供するものである。

この発明に係わるスイッチギヤは、筐体に設けられた吸気部に配置された吸気機構取付体と、前記吸気機構取付体に設けられた吸気口と、前記吸気口の前記筐体の内部側に配置され、前記筐体外からの吸気を行うとともに内部短絡事故発生時に前記吸気口を閉塞する逆止弁式シャッタと、前記逆止弁式シャッタと前記筐体内の導電部との間に配置され、少なくとも一辺の長さが前記逆止弁式シャッタよりも長い地絡用仕切体とを備えたものである。

また、この発明に係わるスイッチギヤは、筐体に設けられた吸気部に配置された吸気機構取付体と、前記吸気機構取付体に設けられた吸気口と、前記吸気口の前記筐体の内部側に配置され、前記筐体外からの吸気を行うとともに内部短絡事故発生時に前記吸気口を閉塞する逆止弁式シャッタと、前記逆止弁式シャッタと前記筐体内の導電部との間に配置され、少なくとも一辺の長さが前記逆止弁式シャッタよりも長い地絡用フレーム体とを備えたものである。

この発明に係わるスイッチギヤによれば、スイッチギヤの内部短絡事故で発生した高温高圧ガスを吸気口からスイッチギヤの外部に流出することを阻止し信頼性の向上を図ることができるスイッチギヤを得ることができる。

この発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤを示す断面側面図である。 この発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける後面側を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２に係わるスイッチギヤにおける後面側を示す斜視図である。 この発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける後面側を示す斜視図である。 従来のスイッチギヤにおける地絡状態を示す斜視図である。 従来のスイッチギヤにおける地絡状態を示す側面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１および図２に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤを示す断面側面図である。図２はこの発明の実施の形態１に係わるスイッチギヤにおける後面側を示す斜視図である。

これら各図によりスイッチギヤの内部構成について説明する。接地金属製の筐体１の内部は複数のコンパートメントに区画されている。筐体１の前方側（図で左方）の上段には、接地金属製の隔壁１ａと隔壁１ｂとにより区画された引出形の遮断器２が収納される遮断器コンパートメント３が配置されており、この遮断器２はスイッチギヤの正面側から引き出し可能となっている。遮断器コンパートメント３の後壁には上下に所定の間隔を隔てて主回路の上段側断路部４ａと下段側断路部４ｂが固設してあり、遮断器２の後面（図で右方）に突出した接続端子（図示せず）と着脱できるようになっている。遮断器コンパートメント３の上方は制御機器（図示せず）が収納される制御機器コンパートメント５となっている。

遮断器コンパートメント３の背面側上方は、接地金属製の隔壁１ａと隔壁１ｃとにより区画され、絶縁物の支持碍子７に支持された三相の母線６と、母線６に対応して設置された分岐導体９とが配設された母線コンパートメント８となっている。遮断器２の上段側に接続された上段側断路部４ａと母線６とが分岐導体９で接続されて収納されている。母線コンパートメント８の後方及び下方は負荷側のケーブル１０および負荷側導体１１が収納されるケーブルコンパートメント１２となっている。ケーブル１０は一端部１０ａが負荷側導体１１に接続されその負荷側導体１１を介して遮断器２の下段側に接続された下段側断路部４ｂに接続され、他端が外部ケーブル（図示せず）へ接続されている。

筐体１にはスイッチギヤの外部からの吸気を行う吸気部３０が例えばケーブルコンパートメント１２の下方後壁(スイッチギヤの下方後面壁側)に設けられている。筐体１に設けられた吸気部３０には吸気機構取付体３１が配置され、吸気機構取付体３１には複数のスリット状の風窓からなる吸気口３２が設けられている。吸気口３２の筐体１の内部側には、吸気口３２に面して筐体１外からの吸気を行うとともに内部短絡事故発生時に吸気口３２を閉塞する逆止弁式シャッタ３３が配置されている。逆止弁式シャッタ３３の吸気のための開放位置は吸気位置支持体３４により保持されている。逆止弁式シャッタ３３と筐体１内の導電部である例えば負荷側導体１１に接続されたケーブル１０との間には、地絡用仕切体３５が配置されている。

図２は図１のスイッチギヤにおける後面側を示す斜視図である。地絡用仕切体３５は迷走アークが地絡を起こしやすいように導電性の金属板製の材料が望ましい。負荷側導体１１で発生したアークが迷走して、逆止弁式シャッタ３３に近づいた際には、アークが逆止弁シャッタ３３でなく地絡用仕切体３５を経由して地絡するため、図５及び図６で示すような、シャッタ開方向の力２２の発生を防止することができる。そのため、地絡用仕切体３５と筐体１内の導電部である例えば負荷側導体１１に接続されたケーブル１０までは、必要な絶縁距離を確保しておけば、アークの迷走を考慮して、絶縁距離以上のスペースを確保する必要がなくなり、スイッチギヤのコンパクト化を図ることができる。

地絡用仕切体３５により生じる流体抵抗が、内部短絡事故時の高圧圧力伝搬に影響を与え、逆止弁式シャッタ３３の閉動作に遅れを生じさせないよう、地絡用仕切体３５には開口部３６を設けている。この開口部３６が大きすぎると、迷走したアークが地絡用仕切体３５を経由して地絡せずに、逆止弁式シャッタ３３を経由して地絡してしまう。そのため地絡用仕切体３５には迷走したアークが経由して地絡を起こせる大きさの開口部３６としている。

尚、図１に示すスイッチギヤの内部構成は、一例を示すものであり、図の配置構成に限定するものではない。図１においては、吸気部３０がケーブルコンパートメント１２の下方後壁(スイッチギヤの下方後面壁側)に設けられた場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えば図１におけるケーブルコンパートメント１２の下方左前面側(スイッチギヤの下方正面側)や、図１におけるケーブルコンパートメント１２の下方側面側(スイッチギヤの下方側面側)、あるいはスイッチギヤの床面部に具備される構成、またこれら以外の構成でも良い。いずれの場合も、通常の換気用の吸気部３０があって、内部短絡事故時に高温高圧ガスがその吸気部３０を逆流してスイッチギヤ外部に排出する虞のある箇所に面して、逆止弁式シャッタ３３を持つ機構が具備されたスイッチギヤに対して、アークが逆止弁式シャッタ３３に与える影響を抑制するための地絡用仕切体３５を設けたスイッチギヤである。

以上のように、この実施の形態１によれば、スイッチギヤの前面あるいは後面などに吸気口３２をもち、内部短絡事故時にこの吸気口３２を閉塞する逆止弁式シャッタ３３を具備するスイッチギヤにおいて、迷走したアークが逆止弁式シャッタ３３には経由せずに地絡用仕切体３５に経由して地絡する。したがって、逆止弁式シャッタ３３にはアークが経由しないので、逆止弁式シャッタ３３が開いてしまう事象が発生することはなく、 上述した特許文献１及び特許文献２と比較して、逆止弁式シャッタ３３の動作の信頼性が著しく向上し、かつ、スイッチギヤをコンパクトにすることが可能となる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２を図３に基づいて説明する。図３はこの発明の実施の形態２に係わるスイッチギヤにおける後面側を示す斜視図である。

図３は、この発明の実施の形態２による構造を示すもので、図２に示される地絡用仕切体３５の代わりに、地絡用フレーム体３７を逆止弁式シャッタ３３と筐体１内の導電部である例えば負荷側導体１１に接続されたケーブル１０との間に配置したものである。地絡用フレーム体３７は図３に示すように垂直方向に延在し負荷側導体１１に接続されたケーブル１０に対して直交する方向に配置され、垂直方向に複数本設けられている。これら複数本の地絡用フレーム体３７は迷走したアークが経由して地絡を起こせる間隔で配置している。

これらの地絡用フレーム体３７は図３に示すように、内部短絡事故時の高温高圧ガスの伝搬に対する流速抵抗を低減する流線形状に構成したことにより、地絡用フレーム体３７を配置することにより生じる流体抵抗を低減するとともに、迷走したアークが逆止弁式シャッタ３３には経由せずに地絡用フレーム体３７に経由して地絡する。

したがって、逆止弁式シャッタ３３にはアークが経由しないので、逆止弁式シャッタ３３が開いてしまう事象が発生することはなく、 上述した特許文献１及び特許文献２と比較して、逆止弁式シャッタ３３の動作の信頼性が著しく向上し、かつ、スイッチギヤをコンパクトにすることが可能となる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３を図４に基づいて説明する。図４はこの発明の実施の形態３に係わるスイッチギヤにおける後面側を示す斜視図である。

図４は、この発明の実施の形態３による構造を示すもので、図３に示される地絡用フレーム体３７の代わりに、地絡用フレーム体３８を逆止弁式シャッタ３３と筐体１内の導電部である例えば負荷側導体１１に接続されたケーブル１０との間に配置したものである。地絡用フレーム体３８は図４に示すように垂直方向に延在し負荷側導体１１に接続されたケーブル１０に対して平行となる方向に配置され、水平方向に複数本設けられている。これら複数本の地絡用フレーム体３８は迷走したアークが経由して地絡を起こせる間隔で配置している。

これらの地絡用フレーム体３８は図４に示すように、内部短絡事故時の高温高圧ガスの伝搬に対する流速抵抗を低減する流線形状に構成したことにより、地絡用フレーム体３８を配置することにより生じる流体抵抗を低減するとともに、迷走したアークが逆止弁式シャッタ３３には経由せずに地絡用フレーム体３８に経由して地絡する。

したがって、逆止弁式シャッタ３３にはアークが経由しないので、逆止弁式シャッタ３３が開いてしまう事象が発生することはなく、 上述した特許文献１及び特許文献２と比較して、逆止弁式シャッタ３３の動作の信頼性が著しく向上し、かつ、スイッチギヤをコンパクトにすることが可能となる。

また、筐体１内の導電部である例えば負荷側導体１１に接続されたケーブル１０と平行となる方向に地絡用フレーム体３８を配置することにより、地絡を起こしやすくなるため、地絡用フレーム体３８の間隔を長くでき、逆止弁式シャッタ３３の動作の信頼性向上を安価に実現できる。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

この発明は、逆止弁式シャッタの動作の信頼性が向上し、かつ、コンパクト化を図ることができるスイッチギヤの実現に好適である。

１ 筐体、１０ ケーブル、３０ 吸気部、３１ 吸気機構取付体、３２ 吸気口、３３ 逆止弁式シャッタ、３５ 地絡用仕切体、３６ 開口部、３７ 地絡用フレーム体、３８ 地絡用フレーム体。

Claims (7)

1. 筐体に設けられた吸気部に配置された吸気機構取付体と、前記吸気機構取付体に設けられた吸気口と、前記吸気口の前記筐体の内部側に配置され、前記筐体外からの吸気を行うとともに内部短絡事故発生時に前記吸気口を閉塞する逆止弁式シャッタと、前記逆止弁式シャッタと前記筐体内の導電部との間に配置され、少なくとも一辺の長さが前記逆止弁式シャッタよりも長い地絡用仕切体とを備えたことを特徴とするスイッチギヤ。
2. 前記地絡用仕切体は、金属板製であることを特徴とする請求項１に記載のスイッチギヤ。
3. 前記地絡用仕切体は、開口部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチギヤ。
4. 筐体に設けられた吸気部に配置された吸気機構取付体と、前記吸気機構取付体に設けられた吸気口と、前記吸気口の前記筐体の内部側に配置され、前記筐体外からの吸気を行うとともに内部短絡事故発生時に前記吸気口を閉塞する逆止弁式シャッタと、前記逆止弁式シャッタと前記筐体内の導電部との間に配置され、少なくとも一辺の長さが前記逆止弁式シャッタよりも長い地絡用フレーム体とを備えたことを特徴とするスイッチギヤ。
5. 前記地絡用フレーム体は、内部短絡事故時の高温高圧ガスの伝搬に対する流速抵抗を低減する流線形状に構成されたことを特徴とする請求項４に記載のスイッチギヤ。
6. 前記地絡用フレーム体は、前記筐体内の導電部に対して、直交する方向となるように配置することを特徴とする請求項４または請求項５に記載のスイッチギヤ。
7. 前記地絡用フレーム体は、前記筐体内の導電部に対して、平行となるように配置することを特徴とする請求項４または請求項５に記載のスイッチギヤ。

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