JP6466033B2 - スイッチギヤ - Google Patents

Description

この発明は、筐体内部が複数のコンパートメントに区画されたスイッチギヤに関するものである。

従来、筐体内部が、遮断器コンパートメント、母線コンパートメント、ケーブルコンパートメントなどの複数のコンパートメントに区画されたスイッチギヤがある。このようなスイッチギヤは、操作・保守点検者が高圧充電部に接近することや、異物が混入することを防ぐことができるという利点があるが、放圧口が設けられていないコンパートメント内で高温高圧ガスの発生を伴うアーク事故が起こった際に高温高圧ガスをすぐに放出できないという問題がある。
そこで、特許文献１に開示されている配電盤装置のように、側面に補助盤を設けて放圧口までの経路を確保したものがある。また、特許文献２に開示されているスイッチギヤのように、高温高圧ガスの放出手段としての開口部を筐体の天井部に連通する各コンパートメントにそれぞれ設けたものがある。

特開昭６２−２１７８１１号公報（図１） 特開２０１１−２２３７２１号公報（図１）

しかしながら。特許文献１のように補助盤を設けた場合、補助盤の分だけ厚さが大きくなり接地面積が大きくなるため、装置全体が大型化してしまうとともに構成が複雑になるという問題点がある。スイッチギヤは複数台並べて設置する場合も多いが、このような場合、補助盤による接地面積増加の影響はさらに大きくなる。
また、特許文献２のように各コンパートメントにそれぞれ放圧手段を設けることは、構成が複雑となるという問題点がある。

この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたもので、簡単な構成で内部事故時の放圧性能を確保することができるスイッチギヤを得るものである。

この発明は、筐体の内部が複数の区画に仕切られたスイッチギヤにおいて、筐体の外部に連通する開口部が設けられた第１の区画と、第１の区画の正面側に隣接し、内部にスイッチギヤの遮断器が配置された第２の区画と、第２の区画の正面側に配置された正面側区画と、第２の区画の背面側に設けられ、第１の区画に連通する第１の通気口部と、第２の区画の正面側に設けられ、正面側区画に連通し、第１の通気口部よりも流路抵抗が大きい第２の通気口部とを備え、第１の区画は、第２の区画および正面側区画よりも流路抵抗が小さいものである。

この発明のスイッチギヤによれば、筐体の外部に連通する開口部を有しない第２の区画で内部事故が起こった場合でも、内部事故で発生した高温高圧ガスを第１の通気口部を介して第１の区画に流入させ、開口部から放出することができる。このため、簡単な構成で内部事故時の放圧性能を確保することができる。

この発明の実施の形態１におけるスイッチギヤの側面断面図である。 この発明の実施の形態１におけるスイッチギヤの遮断器コンパートメントの側面断面図である。 図２のＰ−Ｐ矢視図である。 図２のＱ−Ｑ矢視図である。 この発明の実施の形態１におけるスイッチギヤにおいて、内部事故が起こった場合のアークの移行及び高温高圧ガスの流れを示す図である。 この発明の実施の形態１におけるスイッチギヤの他の例において、内部事故が起こった場合のアークの移行及び高温高圧ガスの流れを示す図である。 この発明の実施の形態２におけるスイッチギヤの遮断器コンパートメントの側面断面図である。 図７のＲ−Ｒ矢視図である。

実施の形態１．
以下に、この発明の実施の形態１を図１から図６に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１におけるスイッチギヤの側面断面図で、左側を正面側、右側を背面側としている。スイッチギヤ１００は、紙面直角方向に配設された複数のスイッチギヤのうちの１つであり、天井部１ａに放圧開口部１ｂが形成され、上下２段構成となっている筐体１の内部には、それぞれの境界を仕切り板１２〜１６によって仕切られた複数のコンパートメントが構成され、上段には正面側から順に、真空遮断器、ガス遮断器、空気遮断器などの遮断器５を収納する遮断器コンパートメント２Ａと、遮断器コンパートメント２Ａの背面側上方に配置された母線コンパートメント３Ａと、遮断器コンパートメント２Ａの背面側下方に配置され、上部に放圧開口部１ｂを備えたケーブルコンパートメント４Ａが配置されている。また、遮断器コンパートメント２Ａは、仕切り板１１によって内部を正面側区画２Ａａ及び背面側区画２Ａｂに仕切られている。遮断器コンパートメント２Ａと、母線コンパートメント３Ａ及びケーブルコンパートメント４Ａとは、通気口部１２ａ〜１２ｅが設けられた仕切り板１２によって仕切られている。母線コンパートメント３Ａとケーブルコンパートメント４Ａとは、母線コンパートメント３Ａとケーブルコンパートメント４Ａとを連通する通気口部１３ａが設けられた仕切り板１３によって仕切られている。
なお、ここでは母線コンパートメント３Ａ及びケーブルコンパートメント４Ａを合わせて１つの区画とみなして放圧区画８１としている。また、ケーブルコンパートメント４Ａは、流体が自由に流通可能な空間が全てのコンパートメントの中で最も大きく、流路抵抗が最も小さくなっている。

筐体１の下段も上段と同様に、正面側から遮断器コンパートメント２Ｂ、母線コンパートメント３Ｂ及びケーブルコンパートメント４Ｂが配置されており、遮断器コンパートメント２Ｂは、仕切り板１１によって内部を正面側区画２Ｂａ及び背面側区画２Ｂｂに仕切られている。遮断器コンパートメント２Ｂと、ケーブルコンパートメント４Ａ、母線コンパートメント３Ｂ、及びケーブルコンパートメント４Ｂとは、通気口部１２ａ〜１２ｅが設けられた仕切り板１２によって仕切られている。母線コンパートメント３Ｂとケーブルコンパートメント４Ｂとは、通気口部１３ａが設けられた仕切り板１３によって仕切られている。
また、上段と下段の境界について、遮断器コンパートメント２Ａと遮断器コンパートメント２Ｂとは、仕切り板１４によって仕切られている。母線コンパートメント３Ｂとケーブルコンパートメント４Ａとは、仕切り板１５によって仕切られている。ケーブルコンパートメント４Ａとケーブルコンパートメント４Ｂとは、ケーブルコンパートメント４Ａとケーブルコンパートメント４Ｂとを連通する通気口部１６ａ及びケーブル孔１６ｂが設けられた仕切り板１６によって仕切られている。

筐体１の天井部１ａには、放圧開口部１ｂを開閉する放圧板１ｃが揺動自在に取り付けられている。筐体１の正面には、例えばヒンジにより開閉する正面扉１ｄが上段及び下段にそれぞれ取り付けられている。なお、放圧開口部１ｂは、上方からの落下物や塵埃が筐体１内部に侵入しないように通常時は閉鎖されている。

次に、各コンパートメントの詳細について説明する。図２は遮断器コンパートメント２Ａの側面断面図、図３は図２のＰ−Ｐ矢視図であり、図４はＱ−Ｑ矢視図である。
遮断器コンパートメント２Ａは、背面側区画２Ａｂに遮断器５を収納している。遮断器５は、仕切り板１１を取り外すことで正面側区画２Ａａに引き出し可能となっている。遮断器５の背面側は、断路部７ａ、７ｂにそれぞれ接続される２つの主回路機器（図示なし）が上下に所定の間隔を空けて配置されている。また、遮断器５と仕切り板１２との間には固定枠９３が設置されており、固定枠９３に遮断器５の一端側及び他端側の端子（図示なし）をそれぞれ接続することにより、母線コンパートメント３Ａの母線６からケーブルコンパートメント４Ａの負荷側導体８へ電力を受け渡すための電路を形成している。

仕切り板１１は、周囲が横フレーム９１及び縦フレーム９２によって囲まれているため、正面側区画２Ａａと背面側区画２Ａｂを連通する通気口部は図３に示すような通気口部１１ａ及び１１ｂのみとなる。通気口部１１ａは、横フレーム９１と仕切り板１１との間に形成され、左右に伸びる細長い長方形状をなしている。通気口部１１ｂは、片方又は両方の縦フレーム９２の上下方向中央部に形成され、長方形状をなしている。

仕切り板１２の上部に設けられた通気口部１２ａは、図４に示すように長方形状をなして母線コンパートメント３Ａに連通している。上下に所定の間隔を空けて仕切り板１２の中央部に設けられた通気口部１２ｂ及び通気口部１２ｃは、それぞれ正方形状をなして母線コンパートメント３Ａ及びケーブルコンパートメント４Ａに連通している。仕切り板１２の左右両端部にそれぞれ設けられた通気口部１２ｄは、上下方向に細長く伸びる長方形状をなして母線コンパートメント３Ａ及びケーブルコンパートメント４Ａに連通している。仕切り板１２の下部に設けられた通気口部１２ｅは、左右方向に細長く伸びる長方形状をなしてケーブルコンパートメント４Ａに連通している。なお、各通気口部の形状は例示であり、これに限定されるものではなく、円や楕円、四角形以外の多角形でもよい。また、通気口部の数も特に限定されるものではない。また、通気口部の形状や数が異なる２枚以上の仕切り板を重ね合わせる構成にしてもよい。

本実施の形態では、通気口部１２ａ〜１２ｅの断面積の合計は、通気口部１１ａ、１１ｂの断面積の合計よりも大きい。このため、背面側区画２Ａｂにおいて、母線コンパートメント３Ａ及びケーブルコンパートメント４Ａに連通する通気口部１２ａ〜１２ｅの流路抵抗は、正面側区画２Ａａに連通する通気口部１１ａ、１１ｂの流路抵抗よりも小さい。
したがって、背面側区画２Ａｂ内の気体は、正面側区画２Ａａに流れにくく、母線コンパートメント３Ａ及びケーブルコンパートメント４Ａに流れやすくなっている。なお、ここでは上段の遮断器コンパートメント２Ａについて説明したが、下段の遮断器コンパートメント２Ｂについても同様である。

母線コンパートメント３Ａは、系統上位側からの電力を受け渡す三相の母線６と、断路部７ａを介して母線６を遮断器５の一端側の端子（図示なし）に接続する分岐導体が収納している。ケーブルコンパートメント４Ａは、断路部７ｂを介して遮断器５の他端側の端子（図示なし）に接続された負荷側導体８と、負荷側導体８に接続されたケーブル９及び計測機器１０を収納している。

母線コンパートメント３Ａにおいて、通気口部１３ａの断面積は通気口部１２ａ、１２ｂの断面積の合計よりも大きく、通気口部１３ａ流路抵抗は、通気口部１２ａ、１２ｂの流路抵抗よりも小さい。このため、母線コンパートメント３Ａ内の気体は、遮断器コンパートメント２Ａに流れにくく、ケーブルコンパートメント４Ａに流れやすくなっている。
また、母線コンパートメント３Ｂにおいても同様であり、母線コンパートメント３Ｂ内の気体は遮断器コンパートメント２Ｂに流れにくく、ケーブルコンパートメント４Ｂに流れやすくなっている。

ケーブルコンパートメント４Ｂにおいては、ケーブルコンパートメント４Ａに連通する通気口部１６ａの断面積が通気口部１２ｃ、１２ｅ、１３ａの断面積の合計よりも大きく、通気口部１６ａの流路抵抗は、通気口部１２ｃ、１２ｅ、１３ａの流路抵抗よりも小さい。このため、ケーブルコンパートメント４Ｂ内の気体は、遮断器コンパートメント２Ｂ、母線コンパートメント３Ｂに流れにくく、ケーブルコンパートメント４Ａに流れやすくなっている。

次に、動作について説明する。図５は、遮断器コンパートメント２Ａの背面側区画２Ａｂにおいて内部事故が起こった際のアークの移行及び高温高圧ガスの流れを示す図である。図５において、実線の矢印はアークの移行経路を示し、破線の矢印は高温高圧ガスの流通経路を示している。短絡等により内部事故が発生し、発弧点Ｆ１にアークが生じると、背面側区画２Ａｂでは導体や金属板等の導電体がアークの熱によって気化し、高温高圧ガスが発生する。高温高圧ガスは、背面側区画２Ａｂ内部の機器同士の隙間を通りながら周囲に拡散するが、上述したように背面側区画２Ａｂ内の気体は正面側区画２Ａａに流れにくく、母線コンパートメント３Ａに流れやすくなっているため、高温高圧ガスは発生直後から背面側に誘導され、通気口部１２ａ〜１２ｅを通って母線コンパートメント３Ａ及びケーブルコンパートメント４Ａに流入する。さらに、母線コンパートメント３Ｂ内の気体は遮断器コンパートメント２Ａに流れにくく、ケーブルコンパートメント４Ａに流れやすくなっているため、母線コンパートメント３Ａに流入した高温高圧ガスは通気口部１３ａを通ってケーブルコンパートメント４Ａに流入する。高温高圧ガスが流入してケーブルコンパートメント４Ａ内の圧力が増大すると、放圧板１ｃが上方に持ち上げられて放圧開口部１ｂが開き、放圧開口部１ｂから高温高圧ガスが放出される。

発弧点Ｆ１のアークは、短絡部（図示なし）に働く電磁力により計測機器１０側に駆動される。通常、アークはコンパートメントをまたがっては移行しにくいものであるが、本実施の形態においては、高温高圧ガスがケーブルコンパートメント４Ａに流入しているため、この高温高圧ガスを介してアークもケーブルコンパートメント４Ａ内に移行する。ケーブルコンパートメント４Ａ内に移行したアークは、負荷側導体８を通ってケーブル９との接続点まで移動する。負荷側導体８とケーブル９との接続点は再発弧点Ｆ２となる。

なお、ここでは、遮断器コンパートメント２Ａで内部事故が発生した場合について説明したが、他のコンパートメントで内部事故が発生した場合も同様である。例えば、下段の遮断器コンパートメント２Ｂで内部事故が発生した場合、高温高圧ガスは背面側に誘導され、一部の高温高圧ガスは通気口部１２ａを通って直接ケーブルコンパートメント４Ａに流入し、放圧開口部１ｂから放出される。残りの高温高圧ガスはケーブルコンパートメント４Ｂに流入した後、通気口部１６ａを通ってケーブルコンパートメント４Ａに流入し、放圧開口部１ｂから放出される。アークは、ケーブルコンパートメント４Ｂに流入する高温高圧ガスを介してケーブルコンパートメント４Ｂに移行する。
母線コンパートメント３Ａ、３Ｂで内部事故が発生した場合も、高温高圧ガスは背面側に誘導され、ケーブルコンパートメント４Ａ、４Ｂに流入する。この高温高圧ガスを介してアークもケーブルコンパートメント４Ａ、４Ｂに移行する。

実施の形態１によれば、放圧開口部が設けられたケーブルコンパートメント及び母線コンパートメントを合わせた放圧区画、すなわち第１の区画に隣接する遮断器コンパートメントの背面側区画、すなわち第２の区画において、放圧区画に連通する通気口部、すなわち第１の通気口部の流路抵抗を正面側区画に連通する通気口部、すなわち第２の通気口部の流路抵抗よりも小さくしたので、背面側区画で内部事故が起こった際に高温高圧ガスを背面側に誘導し、ケーブルコンパートメント及び母線コンパートメントに高温高圧ガスを流入させて放圧開口部から高温高圧ガスを放出させることができる。このため、各コンパートメントに放圧開口部を設ける必要がなく、簡単な構成で内部事故時の放圧性能を確保することができる。

また、筐体内部の仕切り板に設けられた通気口部の流路抵抗を調整するのみであるため、放圧手段としての補助盤を外部に設ける必要がなく装置全体の大型化を防ぐことができる。

また、遮断器コンパートメントにおいて高温高圧ガスは発生直後から背面側に誘導されるため、正面側区画への高温高圧ガスの流入を防ぐことで正面側の圧力上昇を抑制することができる。このため、正面扉の構造を簡素化することができる。

また、放圧開口部が設けられたケーブルコンパートメントの流路抵抗を最も小さくしたので、より確実に高温高圧ガスをケーブルコンパートメントに流入させて外部に放出させることができる。

なお、放圧開口部はケーブルコンパートメント以外のコンパートメントに設けてもよい。図６に示すスイッチギヤ１０１において、母線コンパートメント３Ａは、上部に放圧開口部１ｂを備えている。この場合、仕切り板１２１に設けられた通気口部のうち、母線コンパートメント３Ａに連通する通気口部１２１ａ、１２１ｂの断面積をケーブルコンパートメント４Ａに連通する通気口部１２１ｃ、１２１ｅの通気口部の断面積よりも大きくして、背面側区画２Ａｂ内部の気体を母線コンパートメント３Ａに流れやすくする。また、仕切り板１３１に設けられた通気口部１３１ａの断面積を仕切り板１６１に設けられた通気口部１６１ａの通気口部の断面積よりも大きくして、ケーブルコンパートメント４Ａ内部の気体を母線コンパートメント３Ａに流れやすくする。また、図示は省略するが、母線コンパートメント３Ａの体積を大きくする、母線コンパートメント３Ａに配置された機器を小型のものに置き換えるなどにより母線コンパートメント３Ａ内で流体が自由に流通可能な空間の体積を大きくし、母線コンパートメント３Ａの流路抵抗を小さくすれば、ケーブルコンパートメント４Ａ内部の気体は母線コンパートメント３Ａにさらに流れやすくする。

スイッチギヤ１０１のような構成は、実施の形態１のスイッチギヤ１００とは逆にケーブルコンパートメント４Ａで系統上位側からの電力を受け取り、母線コンパートメント３Ａから系統下位側に電力を受け渡す場合のように、アークを母線コンパートメント３Ａに移行させる必要がある場合に有用である。

また、本発明に係るスイッチギヤは、図１に示す配置構成に限定されるものではなく、たとえば、断路器や接地開閉器を備えていてもよい。通常は上記の各コンパートメント及び制御機器コンパートメントで構成されるが、ケーブルコンパートメントが無い場合もある。上述したように、放圧開口部をいずれのコンパートメントに設けてもよいので、ケーブルコンパートメントが無い場合でも本発明を適用することができる。

実施の形態２．
以下に、本発明の実施の形態２を図７に基づいて説明する。なお、図１から図６と同一または相当部分については同一符号を付し、その説明を省略する。図７は、この発明の実施の形態２におけるスイッチギヤの遮断器コンパートメントの側面断面図であり、図８は、図７のＲ−Ｒ矢視図である。本実施の形態では、図に示すように左右両側に取っ手２１ａを備え、密封性を持つ内部カバー２１を正面側区画２Ａａと背面側区画２Ａｂとの間に配置し、実施の形態１の通気口部１１ａ及び１１ｂが塞ぐものである。これにより、背面側区画２Ａｂ内の気体は母線コンパートメント３Ａのみに流れる構成となるため、背面側区画２Ａｂで内部事故が発生した際に、より確実に高温高圧ガスを背面側に誘導することができる。なお、遮断器コンパートメント２Ｂについても同様に内部カバー２１を設けてもよいし、遮断器コンパートメント２Ｂは実施の形態１と同様でもよい。また、その他の構成については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

また、正面側区画と背面側区画との間に密封性のある内部カバーを配置したことにより、内部事故発生時における高温高圧ガスの正面側区画への流入をより確実に防ぐことができる。

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。

１ 筐体、１ａ 天井部、１ｂ 放圧開口部、２Ａ、２Ｂ 遮断器コンパートメント、２Ａａ、２Ｂａ 正面側区画、２Ａｂ、２Ｂｂ 背面側区画、３Ａ、３Ｂ 母線コンパートメント、４Ａ、４Ｂ ケーブルコンパートメント、５ 遮断器、１１〜１６、１２１ 仕切り板、１１ａ、１１ｂ、１２ａ〜１２ｅ、１３ａ、１６ａ 通気口部、２１ 内部カバー、８１ 放圧区画、９１ 横フレーム、９２ 縦フレーム、９３ 固定枠、１００、１０１ スイッチギヤ

Claims (3)

1. 筐体の内部が複数の区画に仕切られたスイッチギヤにおいて、
   前記筐体の外部に連通する開口部が設けられた第１の区画と、
   前記第１の区画の正面側に隣接し、内部に前記スイッチギヤの遮断器が配置された第２の区画と、
   前記第２の区画の正面側に配置された正面側区画と、
   前記第２の区画の背面側に設けられ、前記第１の区画に連通する第１の通気口部と、
   前記第２の区画の正面側に設けられ、前記正面側区画に連通し、前記第１の通気口部よりも流路抵抗が大きい第２の通気口部とを備え、
   前記第１の区画は、前記第２の区画および前記正面側区画よりも流路抵抗が小さいことを特徴とするスイッチギヤ。
2. 前記第１の通気口部は、前記第２の通気口部よりも断面積が大きいことを特徴とする請求項１に記載のスイッチギヤ。
3. 前記第２の通気口部を塞ぐ内部カバーを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチギヤ。

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