JP6874746B2 - 閉鎖形配電盤および閉鎖形配電盤のトラッキング防止方法 - Google Patents

Description

本発明は、閉鎖形配電盤に係り、特に、閉鎖形配電盤におけるトラッキング防止技術に関する。

一般に、高圧以上の受配電設備に使用される閉鎖形配電盤は、工場の敷地内や屋上等の屋外に設置される。この種の配電盤は、受電後の電気を盤内に配電する母線室と、母線室から各使用機器に電力を供給するケーブルを接続するケーブル室と、母線からの電流を遮断および制御する遮断器室および制御室と、いった種々の機能を有する複数の区画を有し、これら複数の区画が一の外殻内にコンパクトに収納されている。ここで高圧とは、直流では７５０Vを超え、交流では６００Vを超える電圧をいう。

閉鎖形配電盤が稼働中は内部機器に発熱が生じる。そのため、外殻には、適所に換気口を設け、外気の流通による冷却を図っている。しかし、配電盤の設置場所の条件によっては、換気口から外殻内に塵埃が侵入するおそれある。また、季節により外気が多湿となると、換気口から湿り空気が流入することがある。そして、盤内に侵入して堆積した塵埃に湿り空気が加わると、盤内の機器にトラッキング現象が発生するおそれが高まる。

ここで、トラッキング現象とは、絶縁物の表面に堆積した塵埃に湿度が加わると表面の絶縁抵抗が低下して漏電が発生し、そこで発生した火花放電によってエポキシ等の樹脂製の絶縁物の表面が熱分解、炭化して導電路が形成されることをいう。閉鎖形配電盤の内部機器にトラッキング現象が発生すると、地絡、短絡現象が生じる可能性が高まる（最悪の場合、火災、爆発という重大な問題が発生する。）。このような問題は、金属製錬工場もしくは海岸沿いに立地する工場においてより顕著である。

そこで、このようなトラッキング現象を防止するために、配電盤の外部で生成した乾燥空気を盤内に吹込み、盤内空気を乾燥空気で置換することで除湿を行う方策が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、配電盤の内部にヒータを設置し、盤内の湿度が高くなった際にヒータを動作させて内部温度を上げて、盤内の相対湿度を下げるという方策が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開１９９０−２０２３０４号公報 特開１９８４−５６８０４号公報

特許文献１や特許文献２に開示される方策によれば、盤内の結露を防止することで、盤内に堆積した塵埃および結露による絶縁抵抗の低下とそれによるトラッキング現象の発生を防止できる。
しかしながら、本発明者らの検討によれば、閉鎖形配電盤の設置場所が、海や湖沼、河川の傍にある場合、特に、海岸から３ｋｍ以内に立地する工場では、風向きの影響等により増減があるものの、塵埃に付着する水分が見られ、強風の際には海水の飛沫が付着する場合もある。このように、初めから塵埃自体が湿っていたり、あるいは、塩分を含んでいたりすると、大気中の湿分からの結露がなくとも、内部機器表面の絶縁抵抗が低下し、盤内に堆積した塵埃によるトラッキング現象が発生するおそれを排除できないことが判った。

また、本発明者らの検討によれば、金属系のダストが多い金属製錬工場のような場所に設置される閉鎖形配電盤は、塵埃そのものに導電性があり、このような場合も、必ずしも結露が無い条件下であっても、内部機器表面の絶縁抵抗が低下してトラッキング現象が発生するおそれがあることが判った。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、金属製錬工場もしくは海岸沿いに立地する工場において高圧以上の受配電設備に使用される、閉鎖形配電盤でのトラッキング現象の発生を防止または抑制し得る、閉鎖形配電盤および閉鎖形配電盤のトラッキング防止方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る閉鎖形配電盤は、金属製錬工場もしくは海岸沿いに立地する工場で使用される閉鎖形配電盤であって、高圧以上の受配電に必要な内部機器が収容される外殻と、該外殻の上部の位置に下向きに開口するように設けられた換気口と、該換気口の開口部に着脱または開閉可能に配設される閉止部材と、を有することを特徴とする。
本発明の一態様に係る閉鎖形配電盤によれば、換気口の開口部に着脱または開閉可能に配設される閉止部材を有するので、盤内への塵埃の侵入を最低限に抑制できる。よって、閉鎖形配電盤の外部環境の影響によるトラッキング現象の発生を防止または抑制できる。

また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る閉鎖形配電盤のトラッキング防止方法は、本発明の一態様に係る閉鎖形配電盤を用いたトラッキング防止方法であって、前記外殻内の温度を計測する温度計を用いるとともに、トラッキング防止管理温度を予め設定し、前記トラッキング防止管理温度に対する前記温度計の温度指示値に基づいて前記閉止部材を着脱または開閉し、前記温度指示値が前記トラッキング防止管理温度以上のときは、前記換気口を開いて外部から盤内に外気を導入し、前記温度指示値が前記トラッキング防止管理温度未満のときは、前記換気口を閉止して外部から盤内への塵埃の侵入を防止して当該閉鎖形配電盤でのトラッキング現象の発生を防止することを特徴とする。

本発明の一態様に係る閉鎖形配電盤のトラッキング防止方法によれば、トラッキング防止管理温度に対する温度計の温度指示値に基づいて閉止部材を適切に開閉することができる。そのため、盤内への塵埃の侵入を最低限に抑制し、もって、閉鎖形配電盤の外部環境の影響によるトラッキング現象の発生を防止または抑制できる。

上述のように、本発明によれば、金属製錬工場もしくは海岸沿いに立地する工場において高圧以上の受配電設備に使用される、閉鎖形配電盤でのトラッキング現象の発生を防止または抑制できる。

本発明の一態様に係る閉鎖形配電盤の一実施形態を側面から見た模式的断面図である。 図１の閉鎖形配電盤が備える開閉機構付換気口を説明する要部拡大図である。 図１の閉鎖形配電盤が備える制御部が実行するトラッキング防止管理処理のフローチャートである。 図１の閉鎖形配電盤に備え得る、換気口の他の例を説明する要部拡大図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。本実施形態の閉鎖形配電盤は、高圧以上の受配電に使用されるものであり、特に、金属製錬工場もしくは海岸沿いに立地する工場で使用される例である。
なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。

図１に示すように、本実施形態の閉鎖形配電盤１は、略直方体状の箱型に形成された金属製の外殻５０を備える。外殻５０の内部には、受電後の電気を盤内に配電する母線４１が引き込まれた母線室４０と、母線室４０から各使用機器に電力を供給するケーブル３１を接続するケーブル室３０と、母線４１からの電流を遮断する遮断器室２０と、母線４１からの電流を制御する制御室１０と、いった種々の機能を有する複数の区画が設けられ、これら複数の区画が、金属製の外殻５０内にコンパクトに収納されている。

外殻５０は、周囲を囲む４つの側壁面５５と、側壁面５５の上部を覆うように設けられた天板面５２と、天板面５２の上面側に対向配置されて、天板面５２の上方から側壁面５５の上部およびその外側を覆う屋根部５３と、を有する。なお、保全上の問題のない箇所の内部隔壁にはパンチングメタルを使用している（同図二点鎖線の部分）。屋根部５３の左右は、側壁面５５よりも側方に張り出した軒先部５４が形成されており、軒先部５４と側壁面５５との間の位置に、下向きに開口するように換気口５１が設けられている。

ここで、本発明の発明者らは、トラッキング現象が発生するおそれを排除することを目的として、閉鎖形配電盤１内への塵埃の侵入を最低限に抑制することを検討し、上記換気口５１を閉塞したときに、閉鎖形配電盤１内の温度変化を精査した。本実施形態では、金属製錬工場において一般的な、例えば電圧２２ｋＶ、許容電流３０００Ａの閉鎖形配電盤の使用状況を確認した。
その結果、金属製錬工場において、標準使用状態で想定される閉鎖形配電盤１の周囲の外気温度の最大値である４０℃においては、内部機器の許容電流の７８％に相当する２３４０Ａを超えない限り、閉鎖形配電盤１内の温度は、内部機器の許容使用温度である５５℃を上回ることがないという知見を得た。

そこで、本実施形態では、閉鎖形配電盤１の換気口５１の開口部に、開閉可能な閉止部材２を設置し、この閉止部材２によって換気口５１を適切な条件下において閉止することで、外殻５０の外部から盤内への塵埃の侵入を防止し、トラッキング現象が発生するおそれを排除した。すなわち、本実施形態は、上記閉鎖形配電盤１において、外部環境の影響によるトラッキング現象による漏電を防ぐために、閉鎖形配電盤１の使用環境を仔細に精査し鋭意検討した結果、想到したものである。

以下、本実施形態に係る閉鎖形配電盤１が備える換気口５１の開閉構造を、図２を参照しつつ説明する。
本実施形態の閉鎖形配電盤１では、内部機器が高負荷時に限って外気を換気可能な密閉構造を有する。これにより、外殻５０の外部からの塵埃の侵入を防ぐとともに、必要に応じて盤内の通気性を確保し、もって、塵埃等の外部環境の影響による、トラッキング現象による漏電等の事故の防止に資する。また、本実施形態の閉鎖形配電盤１は、換気口５１の開閉構造を簡素な構成とすることにより、初期費用および運転費用を低減できる。

本実施形態では、閉止部材２による換気口の閉止は、図２に要部拡大図を示すように、開口部を閉止可能に形成された板状の閉止部材２を駆動用モータ３により開閉する。このように構成することで、換気口５１の閉止管理を容易に行うことができる。
さらに、本実施形態では、閉止形配電盤１内に温度センサ（温度計）５を設置しており、内部温度が所定のトラッキング防止管理温度となったときに、駆動用モータ３を制御部４により制御して駆動し、自動で閉止部材２を開閉可能に構成されている。

制御部４は、図３にフローチャートを示す、トラッキング防止管理処理を実行可能に構成される。本実施形態の制御部４は、トラッキング防止管理処理のソフトウエアと、同ソフトウエアを実行可能に構成されたコンピュータと、を有する。
コンピュータは、信号線を介して温度センサ（温度計）５からの温度指示値（Ｓ℃）を取得可能であり、また、信号線を介して駆動用モータ３を駆動可能になっている。コンピュータの記憶装置には、予め設定されているトラッキング防止管理温度（Ａ℃）の情報が格納されている。

本実施形態において、トラッキング防止管理温度（Ａ℃）は、内部機器が標準使用状態で想定される際の盤周囲の外気温度の最大値（例えば上記４０℃）において、内部機器の許容電流の７８％に相当する値を超えない限りにおいて設定される内部機器の許容使用温度（例えば上記５５℃＝（Ａ℃））である。
制御部４でトラッキング防止管理処理が実行されると、図３に示すように、まず、ステップＳ１に移行してトラッキング防止管理温度（Ａ℃）を読み込み、続くステップＳ２で、温度センサ（温度計）５から温度指示値（Ｓ℃）を取得する。次いで、ステップＳ３〜Ｓ５にて、トラッキング防止管理温度（Ａ℃）に対する温度センサ５の温度指示値（Ｓ℃）に基づいて、駆動部である駆動用モータ３を制御して閉止部材２を開閉する。

つまり、本実施形態では、制御部４は、ステップＳ３において、温度指示値（Ｓ℃）がトラッキング防止管理温度（Ａ℃）以上のとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ４に移行し、換気口５１を開いて外部から盤内に外気を導入するように閉止部材２を開放位置に位置させる（解放駆動）。
また、制御部４は、ステップＳ３において、温度指示値（Ｓ℃）がトラッキング防止管理温度（Ａ℃）未満のとき（Ｎｏ）は、ステップＳ５に移行し、換気口５１を閉止して外部から盤内への塵埃の侵入を防止するように閉止部材２を閉止位置に位置させて当該閉鎖形配電盤１でのトラッキング現象を防止する（閉止駆動）。

次に、本実施形態の閉鎖形配電盤１の作用・効果について説明する。
この閉鎖形配電盤１によれば、上述した、閉止部材２を開閉するトラッキング防止管理処理を制御部４が実行するので、閉鎖形配電盤１の外殻５０内への塵埃の侵入を防止または大幅に低減できる。そのため、トラッキング現象による漏電の可能性を極めて低くできる。
なお、本発明に係る閉鎖形配電盤は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。例えば、上記実施形態では、トラッキング防止管理が自動制御によって実行される例を説明したが、これに限らず、作業者による手動開閉によって閉止部材の開閉管理を行ってもよい。

具体的には、図４に他の例の要部拡大図を示すように、この閉止部材２Ｂは、換気口５１の開口部を覆う面積を有する円形板状の蓋としている。この閉止部材２Ｂは、換気口５１を形成する軒先部５４の周囲に、インロー嵌合によるはめ込み式、ネジ止め式あるいは、磁力による吸着等、適宜の着脱構造によって作業者が手で着脱可能に装着することで、換気口５１の開口部を、作業者による手動開閉作業によって容易に閉止可能に構成されている。

また、この他の例においても、上記実施形態同様に、盤内のトラッキング防止管理温度を設定し、作業者の判断によって、盤内温度がトラッキング防止管理温度未満のときは、換気口５１を作業者による手動開閉作業によって閉止して、外殻５０外部から盤内への塵埃の侵入を防止することで、当該閉鎖形配電盤１でのトラッキング現象を防止する。また、盤内温度がトラッキング防止管理温度以上のときは、作業者による手動開閉作業によって換気口５１を開放して外殻５０外部から盤内に外気を導入することができる。

これにより、図４に示した、閉止部材２Ｂのような手動開閉式の閉止構造によっても、外気温度が上昇したときや、閉鎖形配電盤１における使用電力負荷が増大したときに、閉止部材２を適宜取り外すことで、盤内の雰囲気温度を内部機器の許容使用温度以下に保持できる。
また、この他の例のような構成であっても、外気温度が低いときや使用電力負荷が小さいときには、換気口５１を常時閉止することができる。そのため、外部からの塵埃の侵入を適切に防止でき、盤内の塵埃の堆積が進行する程度を小さくできる。このため、盤内でのトラッキング現象による漏電の可能性を低減できる。

なお、上述した実施形態ないし他の例にあっても、使用電力負荷が増大した際には、換気口５１を開放する機会があり、また、設備点検のために配電盤の点検扉を開放する機会もあるので、そのようなタイミングで外殻５０外部から盤内に塵埃が侵入する可能性もある。そのため、上述した実施形態ないし他の例の構成に加え、既存の技術である、配電盤内用除湿機や、配電盤内用ファンヒータを併用することも可能である。

この場合、除湿機および／またはファンヒータを上述した実施形態ないし他の例に併用し、盤内の湿度を常時７０％以下に抑えることが好ましい。除湿機ないしファンヒータ等の機器配置としては、ケーブル室３０および／または制御室１０に、湿度低減効果の高い除湿器を設置して、盤全体を効果的に除湿することが好ましい。また、盤内の除湿について、除湿機と共にファンヒータを併用することは好ましい。その際、熱が盤全体に拡散し易い位置（例えば外殻５０の中央付近）にファンヒータを設置することが好ましい。

１ 閉鎖形配電盤
２ 蓋（閉止部材）
３ 駆動用モータ（駆動部：開閉機構）
４ 制御部（開閉機構）
５ 温度センサ（温度計）
１０ 制御室
１１ 内部機器
２０ 遮断器室
２１ 遮断器
３０ ケーブル室
３１ ケーブル
４０ 母線室
４１ 母線（主回路導線）
５０ 外殻
５１ 換気口
５２ 天板面
５３ 屋根部
５４ 軒先部
５５ 側壁面
６０ 絶縁用支持碍子
Ｓ 駆動指令

Claims (5)

1. 金属製錬工場もしくは海岸沿いに立地する工場で使用される閉鎖形配電盤であって、
   高圧以上の受配電に必要な内部機器が収容される外殻と、該外殻の上部の位置に下向きに開口するように設けられた換気口と、該換気口の開口部に着脱または開閉可能に配設される閉止部材と、前記外殻内の温度を計測する温度計と、前記閉止部材を開閉する駆動部と、前記温度計の温度指示値に応じて前記駆動部を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、
   トラッキング防止管理温度が設定されるとともに、該トラッキング防止管理温度に対する前記温度計の温度指示値に基づいて前記駆動部を制御して前記閉止部材を開閉するトラッキング防止管理処理を実行可能に構成されており、
   前記温度指示値が前記トラッキング防止管理温度以上のときは、前記換気口を開いて外部から盤内に外気を導入するように前記閉止部材を開放位置に位置させ、
   前記温度指示値が前記トラッキング防止管理温度未満のときは、前記換気口を閉止して外部から盤内への塵埃の侵入を防止するように前記閉止部材を閉止位置に位置させて当該閉鎖形配電盤でのトラッキング現象の発生を防止することを特徴とする閉鎖形配電盤。
2. 前記トラッキング防止管理温度は、前記内部機器が標準使用状態で想定される際の盤周囲の外気温度の最大値において、前記内部機器の許容電流の７８％に相当する値を超えない限りにおいて設定される内部機器の許容使用温度である請求項１に記載の閉鎖形配電盤。
3. 金属製錬工場もしくは海岸沿いに立地する工場で使用される閉鎖形配電盤のトラッキング防止方法であって、
   前記閉鎖形配電盤として、高圧以上の受配電に必要な内部機器が収容される外殻と、該外殻の上部の位置に下向きに開口するように設けられた換気口と、該換気口の開口部に着脱または開閉可能に配設される閉止部材と、を有するものを対象とし、
   前記外殻内の温度を計測する温度計を用いるとともに、トラッキング防止管理温度を予め設定し、
   前記トラッキング防止管理温度に対する前記温度計の温度指示値に基づいて前記閉止部材を着脱または開閉し、
   前記温度指示値が前記トラッキング防止管理温度以上のときは、前記換気口を開いて外部から盤内に外気を導入し、
   前記温度指示値が前記トラッキング防止管理温度未満のときは、前記換気口を閉止して外部から盤内への塵埃の侵入を防止して当該閉鎖形配電盤でのトラッキング現象の発生を防止することを特徴とする閉鎖形配電盤のトラッキング防止方法。
4. 前記閉止部材は、前記換気口の開口部を着脱可能に覆う蓋である請求項３に記載の閉鎖形配電盤のトラッキング防止方法。
5. 前記予め設定されるトラッキング防止管理温度は、前記内部機器が標準使用状態で想定される際の盤周囲の外気温度の最大値において、前記内部機器の許容電流の７８％に相当する値を超えない限りにおいて設定される内部機器の許容使用温度である請求項３または４に記載の閉鎖形配電盤のトラッキング防止方法。

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