JP6983316B2 - スイッチギヤ - Google Patents

Description

本開示は、スイッチギヤに関する。

従来のスイッチギヤは、電力ヒューズ内蔵コンビネーションユニット（Vacuum electromagnetic Contactor、以下ＶＭＣと称す）を格納するコンパートメントの床板の上に固定枠を配置し、固定枠上に、真空コンタクタ（Vacuum Circuit Switch、以下ＶＣＳと称す）と電力ヒューズとを有する引き出し型ＶＭＣを搭載している。また、ＶＭＣのコンパートメントの上部には、金属板で仕切られている制御コンパートメントを有している。

ＶＭＣは、引き出し機構を操作することで水平方向に移動可能であり、スイッチギヤの母線端子およびケーブル側端子と接続或いは断路する構造である。また、電力ヒューズは、過電流が流れた際には電流を遮断する役割をもっている。

ＶＭＣは、取り付けられる電力ヒューズを含めるとＶＣＳの占める割合よりも大きくなる傾向がある。その結果、ＶＭＣのコンパートメントは、ＶＣＳを配置しているスペースよりも奥行き、又は高さの一方向又は両方向に大きくなる傾向がある。

従って、ＶＭＣのコンパートメントの高さ方向のスペースに制限がある場合は、コンパートメントの床面に対して電力用ヒューズが水平になるように配置され（例えば、特許文献1参照）。また、奥行き方向のスペースに制限がある場合は、コンパートメントの床面に対して垂直方向に配置されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平５−０６４３２５号公報 特公昭６４−９８０５号公報

特許文献１の電力ヒューズの配置では、遮断電流の値が大きい電力ヒューズを配置すると、ＶＭＣが奥行方向に長くなる。そのため、ＶＭＣのコンパートメントも奥行方向に大きくなるため、主回路コンパートメントを圧迫する。その結果、主回路コンパートメントの構成によっては、絶縁距離確保のため、主回路コンパートメントの奥行を伸ばす必要性が生じ、スイッチギヤ全体が大きくなってしまい、コストアップ、及び据え置きスペースの拡大に繋がる。

特許文献２の、電力ヒューズの配置では、ＶＭＣのコンパートメント上部の制御コンパートメントとの絶縁距離確保のため、ＶＭＣのコンパートメントを高くする必要がある。その結果、制御コンパートメントの圧迫、及びスイッチギヤの高さ方向の拡大に繋がる。
本願はこのような課題を解決するものであり、電力ヒューズによりスイッチギヤ全体が大きくなることを防ぎ、コンパートメントのスペースに制限がある場合でも電力ヒューズを最適に配置できる構造を提供することを目的とする。

本願に開示されるスイッチギヤは、
真空コンタクタと電力ヒューズとを有する引き出し型ＶＭＣを格納した第１のコンパートメントと主回路を格納した第２のコンパートメントを有し、引き出し動作により、真空コンタクタと主回路との接続、断路を行うものであって、
第１のコンパートメントと第２のコンパートメントとを区切ると共に、真空コンタクタの端子と主回路の端子とを接続するために、真空コンタクタの引き出し方向に対し垂直方向に２つのブッシングを有する固定枠と、
２つのブッシングを断路時に仕切るためのシャッターと、
を備え、
電力ヒューズの一端は、断路時に２つのブッシングの間で、仕切られたシャッターとの絶縁を確保できる位置に配置され、他端は、真空コンタクタ上部に配置されることにより、電力ヒューズは、その長手方向が、引き出し方向及び垂直方向と所定の角度を有して取り付けられていることを特徴とする。

本願に開示されるスイッチギヤによれば、電力ヒューズを所定の角度傾けて配置することにより、第１のコンパートメントの奥行き方向と高さ方向の拡大を抑制でき、スイッチギヤの大きさを縮小できる。

実施の形態１に係るスイッチギヤにおける側面図である。 実施の形態１に係る固定枠４の拡大図である。 実施の形態１に係る引き出し型ＶＭＣの構成図であり、図３Ａは斜視図、図３Ｂは側面図である。 図３Ｂの一部拡大図であり、図４Ａは、図３Ｂ中、領域Ｑの拡大図、図４Ｂは、図３Ｂ中、領域Ｐの拡大図である。 シャッター１０ａの動作を説明する図であり、図５Ａは断路位置を示す図、図５Ｂは、中間位置を示す図、図５Ｃは接続位置を示す図である。 シャッター１０ｂの動作を説明する図であり、図６Ａは断路位置を示す図、図６Ｂは、中間位置を示す図、図６Ｃは接続位置を示す図である。

以下、本願に係る電力制御装置の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、同一内容および相当部については同一符号を配し、その詳しい説明は省略する。

実施の形態１
図１は、実施の形態１に係るスイッチギヤ１の側面図である。図１において、金属閉鎖形のスイッチギヤ１は、全体が接地金属性の筐体２で覆われており、制御コンパートメント１００、ＶＭＣコンパートメント２００、母線コンパートメント３００とケーブルコンパートメント４００からなる主回路コンパートメント、のそれぞれの区画が接地金属あるいは絶縁物で仕切られたメタルクラッド形あるいはコンパートメント形スイッチギヤである。

ＶＭＣコンパートメント２００においては、床板３の上に固定枠４を配置し、固定枠４上に、ＶＣＳ５５と電力ヒューズを有する引き出し型のＶＭＣ５を搭載している。図１のＶＭＣ５は接続位置の状態を示している。

母線コンパートメント３００においては、母線コンパートメント導体３０が固定枠４に接続されており、ケーブルコンパートメント４００においては、ケーブルコンパートメント導体４０の一端が固定枠４に接続され、他端が外部からのケーブル５００に接続されている。

また、固定枠４には、金属で作られたシャッター１０ａ、１０ｂが設けられている。ＶＭＣ５の電力ヒューズ１２の端部１３を、断路時のシャッター１０ａ、１０ｂから絶縁距離以上遠ざけてブッシング９ａとブッシング９ｂとの間にくるように斜めに配置する。これにより、シャッター１０ａ、１０ｂと電力ヒューズ１２との間の絶縁距離分、ＶＭＣ５の奥行き方向を小さくすることを可能にし、高さ方向への拡大も最小限にしている。その結果、ＶＣＳ５５を配置したときと同程度の大きさのＶＭＣコンパートメント２００を構成することが可能になり、ＶＭＣコンパートメント２００の奥行き方向と高さ方向の拡大を抑制でき、金属閉鎖形のスイッチギヤ１のコストダウンと据付面積の縮小を可能にする。

次に、このような電力ヒューズ１２の配置を可能にするそれぞれの構造につき詳細に説明する。

図２に固定枠４の拡大図を示す。外形を構成する金属製のフレーム６と、母線側端子７ａ、７ｂを絶縁するブッシング９ａ、フレーム６とケーブル側端子８ａ、８ｂを絶縁するブッシング９ｂを有している。母線側端子７ａ、７ｂがボルト１４ａでブッシング９ａに共締めされており、ケーブル側端子８ａ、８ｂがボルト１４ｂでブッシング９ｂに共締めされている。母線コンパートメント導体３０は母線側端子７ｂにボルトで固定され、ケーブルコンパートメント導体４０はケーブル側端子８ｂにボルトで固定されている。

ＶＭＣ５は、固定枠４内で、図３Ａ又は図３Ｂに示された引き出し機構１１を操作することで水平方向に移動可能である。断路時と接続時に後述する断路位置又は接続位置に移動し、ＶＭＣ５側の端子５１、５２が、図２で示した固定枠４の母線側端子７ａおよびケーブル側端子８ａと接続或いは断路する構造である。

図３Ｂで示すように、電力ヒューズ１２は、一端がＶＭＣ５のＶＣＳ５５と接続され、ＶＭＣ５が接続位置にある際は、電力ヒューズ１２の他端と端子５１を介して母線側端子７ａとが接続され、過電流が流れた際には電流を遮断する役割を有している。図３Ｂの領域Ｐ及び領域Ｑの拡大図を図４Ａ、図４Ｂに示す。

図４Ａは、導体１５ａを経由してケーブル側端子８ａと接続される側の電力ヒューズ１２の端部の拡大図である。電力ヒューズ１２は、ヒューズホルダ１６ａに挿入され、ボルト１７に当てることで位置決めされた後、ボルト１８ａで締め付けることで固定されている。導体１５ａは、ヒューズホルダ１６ａにボルトで固定されている。また、電力ヒューズ１２を斜めに配置させるため、引き出し機構１１の引き出し方向に対して垂直に伸びる導体１５ａは、矢印Ａ側に所定の角度で曲げられている。

図４Ｂは、導体１５ｂを経由してＶＭＣ５のＶＣＳ５５と接続される側の電力ヒューズ１２の拡大図である。電力ヒューズ１２は、ヒューズホルダ１６ｂに挿入され、ボルト１８ｂで締め付けることで固定されている。導体１５ｂは、ヒューズホルダ１６ｂにボルトで固定されている。また、電力ヒューズ１２を斜めに配置させるため、引き出し機構１１の引き出し方向に対して、ＶＭＣ５のＶＣＳ５５から垂直に伸びる導体１５ｂは、矢印Ａ側と反対方向である矢印Ｂ側に矢印Ａ側と同じ角度で曲げられている。電力ヒューズ１２の寸法は、一例として、３１０ｍｍ〜５００ｍｍ程度であり、その絶縁距離は９０ｍｍ程度である。

次に、シャッター１０ａ、１０ｂについて説明する。
シャッター１０aは、断路時に、母線側端子７ａ、７ｂとフレーム６を絶縁するブッシング９ａを遮蔽する。これにより、図１に示したＶＭＣコンパートメント２００と母線コンパートメント３００とを区切る役割を持っている。
シャッター１０ａは、図５Ａで示された、断路時の引き出し機構１１の位置（以下、断路位置と称す）から、ＶＭＣ５が引き出し機構１１により、矢印Ｃ方向に移動すると、ＶＭＣ５に取付けられているフレーム２１がフレーム１９ａに取付けられたベアリング２０を押し上げていく（図５Ｂ参照）。フレーム１９ａは、シャッター１０ａと連結されたフレーム１９ｂとリンク機構を形成しているため、ベアリング２０が押し上げられことにより、シャッター１０ａが垂直上側（図５Ｂの矢印Ｄ方向）に移動し、接続時の引き出し機構１１の位置（以下、接続位置と称す）まで引き出し機構１１が移動した図５Ｃで、ブッシング９ａ内での接続に支障がない位置まで移動する。

また、シャッター１０ｂは、断路時にケーブル側端子８ａ、８ｂとフレーム６を絶縁するブッシング９ｂを遮蔽する。これにより、図１に示したＶＭＣコンパートメント２００とケーブルコンパートメント４００を区切る役割を持っている。
シャッター１０ｂは、図６Ａで示された断路位置から、ＶＭＣ５が引き出し機構１１により、矢印Ｃ方向に移動すると、ＶＭＣ５に取付けられているフレーム２１がフレーム２２ａに取付けられたベアリング２０を押し上げていく（図６Ｂ参照）。フレーム２２ａは、シャッター１０ｂと連結されたフレーム２２Ｃ及びフレーム２２ｂとリンク機構を形成しているため、ベアリング２０が押し上げられると、シャッター１０ｂは垂直下側（図６Ｂの矢印Ｅ方向）に移動し、接続位置まで引き出し機構１１が移動した図６Ｃで、ブッシング９ｂ内での接続に支障がない位置まで移動する。

このように、シャッター１０ａ、１０ｂは、固定枠４に沿って、シャッター１０ａは引き出し機構１１の移動方向に対して、垂直上側に、シャッター１０ｂは垂直下側に移動するよう構成される。これにより、ヒューズホルダ１６ａで固定されている電力ヒューズ１２との距離が、断路位置では絶縁距離を保ちつつ、最も近くなるが、接続位置で最も遠くなる。

このように、実施の形態１では、ＶＭＣコンパートメント２００と主回路コンパートメントとの絶縁を保ちつつ、ＶＭＣ５のＶＣＳ５５の据え付け面積を底面とする空間内に配置するために、電力ヒューズ１２を、所定の角度傾けた構成としている。この構成を実現するために、電力ヒューズ１２を保持するヒューズホルダ１６ａ、１６ｂ、これらを支持する導体１５ａ、１５ｂ、及びシャッター１０ａ、１０ｂを配置、構成している。これにより、ＶＭＣコンパートメント２００の奥行き方向と高さ方向の拡大を抑制でき、スイッチギヤの大きさを縮小できる。

なお、本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

１：スイッチギヤ、２：筐体、３：床板、４：固定枠、５：ＶＭＣ（電力ヒューズ内蔵コンビネーションユニット）、６：フレーム、７ａ、７ｂ：母線側端子、８ａ、８ｂ：ケーブル側端子、９ａ、９ｂ：ブッシング、１０ａ、１０ｂ：シャッター、１１：引き出し機構、１２：電力ヒューズ、１３：端部、３０：母線コンパートメント導体、４０：ケーブルコンパートメント導体、５５：ＶＣＳ（真空コンタクタ）、１００：制御コンパートメント、２００：ＶＭＣコンパートメント、３００：母線コンパートメント、４００：ケーブルコンパートメント。

Claims (3)

1. 真空コンタクタと電力ヒューズとを有する引き出し型ＶＭＣを格納した第１のコンパートメントと主回路を格納した第２のコンパートメントを有し、引き出し動作により、前記真空コンタクタと前記主回路との接続、断路を行うスイッチギヤにおいて、
   前記第１のコンパートメントと前記第２のコンパートメントとを区切ると共に、前記真空コンタクタの端子と前記主回路の端子とを接続するために、前記真空コンタクタの引き出し方向に対し垂直方向に２つのブッシングを有する固定枠と、
   前記２つのブッシングを断路時に遮蔽するためのシャッターと、
   を備え、
   前記電力ヒューズの一端は、断路時に前記２つのブッシングの間で、遮蔽されたシャッターとの絶縁を確保できる位置に配置され、他端は、前記真空コンタクタ上部に配置されることにより、前記電力ヒューズは、その長手方向が、前記引き出し方向及び前記垂直方向と所定の角度を有して取り付けられていることを特徴とするスイッチギヤ。
2. 前記電力ヒューズの取付けは、前記電力ヒューズの両端を保持するホルダに接続された前記垂直方向に伸びる導体を前記所定の角度だけ曲げることにより行われていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチギヤ。
3. 前記シャッターは、前記２つのブッシングをそれぞれ遮蔽する２つのシャッターからなり、前記２つのシャッターのそれぞれは、前記断路時から接続時に互いに反対方向に移動し、前記接続時に前記電力ヒューズとの距離が最も遠くなる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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