JP7065701B2

JP7065701B2 - スイッチギヤの組立方法

Info

Publication number: JP7065701B2
Application number: JP2018113299A
Authority: JP
Inventors: 貴浩佐々木; 祥弘黒川; 信和永易
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-06-14
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2022-05-12
Anticipated expiration: 2038-06-14
Also published as: JP2019216562A

Description

本願は、スイッチギヤの組立方法に関するものである。

一般的な金属閉鎖形スイッチギヤの内部は主回路を構成する主回路機器が配置された主回路室と主回路機器を制御する制御機器を集約した制御室から構成され、主回路室はスイッチギヤの後方に制御室はスイッチギヤの前方に概ね設置される。主回路機器は、例えば真空遮断器、計器用変流器、外線ケーブルで構成され、主回路室に収納される。複数のスイッチギヤが列盤され、納入先に対応した電気設備が構成される。

スイッチギヤの内部は、電気設備に必要となる電気回路の構成により異なるが、電気回路に必要な機能のまとまりを１つのモジュールとして切り分け、そのモジュールの組合せで構成される。モジュールで構成することにより、内部構成をある一定のバリエーションに集約することが可能となる。モジュールを構造上の一塊の独立した機器としてユニット化することで、各々のユニットを盤外で組立てて完成したユニットを盤内に組み付けるスイッチギヤの組立方法がある（例えば、特許文献１参照）。この組立方法によれば、ユニットの組立性が向上するだけでなく、ユニットの並行生産が可能となるため、組立工数・期間の調整が容易となる。

またユニットを盤内に組み付ける際に、ユニットを載置する載置台を有した台車を設け、台車を介してユニットを組み付ける構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この組立方法によれば、ユニットの組み付けだけでなくユニットを交換する際の作業を容易化することが可能となる。

特開２００２－３３５６０９号公報特開２０１５－８８５０９号公報

上記特許文献１においては、盤外で組み立てたユニットを盤内に組み付けるため、作業効率を向上させることができる。しかしながら、ユニットの装着方法において以下のような課題があった。
盤外で組立てられたユニットは、人力、クレーン、リフタ等を用いてスイッチギヤに装着されてスイッチギヤは組立てられ、電気設備の定格電圧が低い場合は、ユニットの質量、外形は小さく、比較的容易に盤内にユニットを装着することができるが、定格電圧が一定以上の場合、ユニットの質量、外形が大きくなり、スイッチギヤの筐体外形も大きくなって筐体の側壁および天井フレームなどの筐体を構成する部材に遮られるため、スイッチギヤの筐体内にユニットを装着することは容易ではない。例えば、前述したリフタでユニットを装着する場合、スイッチギヤの筐体の奥行が長くなると、ユニットの装着時に発生する曲げモーメントが大きすぎてリフタに転倒のリスクが生じることになる。また専用のユニット挿入装置なども必要となり、コストアップとなる。

上記特許文献２においては、台車を介してユニットを盤内に組み付けるため、ユニットの組み付けおよび交換の作業効率を向上させることができる。しかしながら、ユニットの装着精度において以下のような課題があった。
多くのユニットはユニット間で連結させる必要があり、特にインターフェースの箇所においてのユニット間の装着精度、および隣接させたスイッチギヤ同士の電気回路を繋げる主母線はスイッチギヤ同士を列盤する際に主母線の接続位置がずれると連結できなくなるので、スイッチギヤ間のユニットの装着精度が重要であるが、ユニットの装着精度は特許文献に記載された台車のような設置治具を介して定まるため、ユニットの装着精度を向上させるためには設けられた設置治具の位置精度を向上させる必要があった。またユニットの装着精度の向上には、専用のユニット装着装置および専用の治具を装着しても可能であるが、治具の準備、取付、取外しといった無駄な作業が発生するため、作業効率は悪化することになり、コストアップにもなる。

本願は前記のような課題を解決するためになされたものであり、容易な装着方法で装着精度が向上されたスイッチギヤの組立方法を得ることを目的とする。

本願に開示されるスイッチギヤの組立方法は、矩形状の床フレームにおける対向する辺に垂直方向の支柱を取り付ける第１の工程と、スイッチギヤを構成する複数のユニットを支柱の両側に装着する第２の工程と、両側の前記複数のユニットの前記支柱と反対側に、それぞれ柱を前記床フレーム上に取り付け、両側の前記複数のユニットが前記柱のそれぞれと前記支柱とにより両持ち構造となるように、前記柱のそれぞれを複数のユニットに取り付け、かつ天井フレームを支柱と複数の柱に取り付ける第３の工程とを有するものである。

本願に開示されるスイッチギヤの組立方法によれば、容易な装着方法で装着精度を向上させてスイッチギヤを組み立てることができる。

実施の形態１に係るスイッチギヤの断面図である。実施の形態１に係るスイッチギヤの筐体の一部の概略構成を示す斜視図である。実施の形態１に係るユニットを構成するフレームの概略構成を示す斜視図である。実施の形態１に係るユニットの装着を説明する図である。実施の形態１に係る第２の工程後のスイッチギヤの断面図である。実施の形態２に係るスイッチギヤの筐体にユニットを装着した斜視図である。実施の形態２に係るスイッチギヤの筐体とユニットの分解斜視図である。図７の一部を拡大して示した分解斜視図である。図７の別の一部を拡大して示した分解斜視図である。図６の一部を拡大して示した斜視図である。実施の形態２に係る別の突起部を示した側面図である。別の突起部とスリットとの嵌め合いを説明する図である。

以下、実施の形態のスイッチギヤの組立方法を図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。

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を示す断面図である。図１において、スイッチギヤ１は複数のユニット５～９と筐体２とを備え、筐体２は床フレーム３と支柱４と支柱４を取り囲む柱１１ａ～１１ｅと天井フレーム１２とから構成される。なお、スイッチギヤ１はここでは図示していない扉、側面カバー、天井カバー、裏面カバーをさらに備える。

支柱４に装着されたユニット５～９の機能および構成は、納入先からの要求に応じて決定される。ここでは主母線から分岐された電流を開閉装置である遮断器を介して負荷側に供給するフィーダ盤を例として、ユニット５～９の機能の概略を説明する。図１において、支柱４の一方の側の上下２段に配置されたユニット５、６は、開閉装置である遮断器５ａ、６ａを搭載した遮断器ユニットである。支柱４の他方の側の中段に配置されたユニット７は、隣接したスイッチギヤとの電気回路を接続する主母線（図示せず）と、主母線と遮断器５ａ、６ａとを接続する分岐導体７ａ、７ｂを有するユニットである。支柱４の他方の側の上段と下段に配置されたユニット８、９は、負荷側に電流を供給する外線ケーブル（図示せず）と遮断器５ａ、６ａとを接続する分岐導体８ａ、９ａと、分岐導体８ａ、９ａに流れる電流を検出する計器用変流器（ＣＴ：ＣｕｒｒｅｎｔＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）８ｂ、９ｂを有するユニットである。ＣＴは特に分岐導体８ａ、９ａに流れる異常な電流を検出する。分岐導体７ａ、７ｂは、ユニット５，６に設けられた端子５ｂ、６ｂと連結部１０ａ、１０ｂで接続される。分岐導体８ａ、９ａは、ユニット５，６に設けられた端子５ｃ、６ｃと連結部１０ｃ、１０ｄで接続される。なお、ユニット５～９の大きさおよび形状は内部の構成部材に応じて様々である。

ユニット５～９および支柱４を取り囲む柱１１ａ～１１ｅおよび天井フレーム１２が、床フレーム３と支柱４に取り付けられて筐体２が組み立てられる。さらに図１では省略した扉、側面カバー、天井カバー、裏面カバーが取り付けられることで、スイッチギヤ１が形成される。柱１１ｂ、１１ｃはユニット５～９とも連結される。その後スイッチギヤ１は列盤され、主母線をつなぎ合わせて隣接したスイッチギヤで電気回路が形成される。

次に、スイッチギヤ１の組立方法について説明する。スイッチギヤ１は、矩形状の床フレーム３における対向する辺に垂直方向の支柱４を取り付ける第１の工程と、ユニット５～９を支柱４の両側に装着する第２の工程と、支柱４を取り囲む柱１１ａ～１１ｅを床フレーム３とユニット５～９に取り付け、かつ天井フレーム１２を支柱４と柱１１ａ～１１ｅに取り付ける第３の工程の３つの工程で組み立てられる。

各工程の詳細を説明する。最初に第１の工程について説明する。床フレーム３に支柱４を取り付けることで筐体２の一部が組み立てられる。図２は第１の工程で組み立てられる筐体２の一部の概略構成を示す斜視図である。床フレーム３と支柱４は、例えば熱間圧延鋼板であるＳＰＨＣ－Ｐで作製されるが、後に装着するユニット５～９を支える剛性を備えた材料であればこれに限るものではない。床フレーム３は、スイッチギヤ１の底面となる矩形状のプレートである。支柱４は、図１で示したユニット５～９が装着される柱である。矩形状の床フレーム３における対向する辺３ａに垂直方向に支柱４が取り付けられる。支柱４の床フレーム３内の位置は、支柱４の両側からユニット５～９の装着が可能で、装着されたユニット５～９が床フレーム３の面内に収まる位置となる。支柱４は、ユニット５～９の装着時に力が加わっても床フレーム３に対する直角度が維持される高い剛性および接続構造を有して取り付けられる。ここでは、支柱４は高い剛性を備えたパネル構造で形成される。パネル構造は複数の柱が一体として構成されており、一体で構成されているため製作精度および剛性が向上する利点を有している。また、支柱４はボルトまたはリベットなどにより複数箇所で締結する多点接続、または溶接接続により、高い剛性を有した構成で床フレーム３に取り付けられる。なお、支柱４および支柱４の取付構造はここで示したパネル構造、多点接続、溶接接続に限るものではなく、ユニット５～９の装着時および装着後に床フレーム３と支柱４との直角度が維持されるものであれば構わない。

第２の工程について説明する。床フレーム３に取り付けた支柱４の両側に複数のユニット５～９を装着する。ユニット５～９は、外枠であるフレーム１３とフレーム１３の内部に配置されるユニット５～９の構成部材とで構成される。図３はフレーム１３の概略構成を示す斜視図である。図１において説明したようにユニット５～９の機能に応じてフレーム１３の内部に配置される構成部材およびフレーム１３の形状は変わるが、フレーム１３が備える支柱４への装着に用いる機能については共通する。フレーム１３は、支柱４に装着する装着部１３ａを備える。装着部１３ａにはボルトまたはリベットが貫通する複数の貫通穴１３ｃが設けられる。支柱４とフレーム１３はボルトまたはリベットなどで締結される。ボルトまたはリベットなどで複数箇所にて締結する多点接続または溶接接続により、高い剛性を有した構成でフレーム１３は支柱４に装着される。また、支柱４との直角度が維持される剛性を備えた支持部１３ｂをフレーム１３は備える。支持部１３ｂは、装着部１３ａによる片持ち構造でも他のユニットとの連結の妨げになる撓みがフレーム１３に生じないような剛性を備える。なお、第３の工程においてユニット５～９のフレーム１３と、柱１１ｂまたは柱１１ｃとが連結されてフレーム１３は両持ち構造となるため、片持ち構造での維持は短期的なものである。

ユニット９の支柱４への装着について、図４により説明する。図４はユニット９の支柱４への装着を説明する斜視図である。なお、図４においてフレーム１３の内部に配置される構成部材は省略している。ユニット９は汎用装置であるクレーンに連結されたワイヤ１４などを用いて吊り上げられて、支柱４の一方の側から、支柱４にユニット９を直接接近させて支柱４の所定の位置に装着される。ユニット９に続いてユニット７が装着される。ユニット７～９は下から順番に垂直方向に装着される。続いて支柱４の他方の側から、ユニット６、ユニット５が装着される。図５は第２の工程後のスイッチギヤの断面図である。これらの装着によって、図５に示すユニット５～９の配置となる。なお、ここではクレーンを利用してユニット５～９を装着したがクレーンは必ずしも必要ではなく、質量、外形の小さいユニットに関してはクレーンを用いずに人力で装着しても構わない。

ユニット５～９が支柱４に装着された後、図１に示した連結部１０ａ～１０ｄにおいて、ユニット５～９間が接続される。本実施の形態では、ユニット５～９はユニット設置治具または専用のユニット装着装置を介することなく支柱４に直接装着されることから、ユニット設置治具等の組立精度を無視できる。このため、ユニット５～９は高い装着精度を有しており、連結部１０ａ～１０ｄにおいて容易に接続される。

第３の工程について説明する。支柱４を取り囲む柱１１ａ～１１ｅが床フレーム３とユニット５～９に取り付けられ、かつ天井フレーム１２が支柱４と柱１１ａ～１１ｅに取り付けられる。柱１１ａ～１１ｅはまず床フレーム３にボルトまたはリベットなどによって複数箇所で締結する多点接続、または溶接接続により、高い剛性を有した構成で取り付けられる。柱１１ｂ、１１ｃは床フレーム３に取り付けられた後、ユニット５～９にも取り付けられる。この連結によりユニット５～９は片持ち構造から両持ち構造となるため、輸送時および地震などの振動に耐え得る強度でユニット５～９は保持される。その後、天井フレーム１２が支柱４と柱１１ａ～１１ｅに取り付けられ、さらに扉、側面カバー、天井カバー、および裏面カバーが同様の接続方法により取り付けられてスイッチギヤ１は完成する。

以上のように、このスイッチギヤ１の組立方法では矩形状の床フレーム３における対向する辺３ａに垂直方向に取り付けられた支柱４の両側からユニット５～９を装着するため、ユニット設置治具または専用のユニット装着装置は不要であり、後の工程で取り付けられる柱１１、天井フレーム１２などとの接触を考慮することなく、汎用装置であるクレーンなどの利用のみで容易にユニットを筐体に装着することができる。また、ユニット５～９はユニット設置治具または専用のユニット装着装置を介することなく支柱４に直接装着されるため、ユニットの装着精度を向上することができる。また、ユニット設置治具または専用のユニット装着装置は不要なため、これらの治具の取付、取り外しといった作業も不要となり、作業効率を向上させることができる。また、支柱４の両側にユニット５～９を装着するため、支柱４の何れか一方の側にのみユニットの荷重がかかることなく、バランスよくユニットを配置することができる。

実施の形態２．
実施の形態２に係るスイッチギヤ１の組立方法について説明する。図６はスイッチギヤ１の支柱４にユニット９を装着した斜視図で、図７は図６の分解斜視図である。実施の形態１では支柱４と床フレーム３、および支柱４とユニット５～９はボルトなどによる多点接続または溶接接続により取り付けられていたが、実施の形態２では一方に設けられたスリットと他方に設けられた突起部とを嵌め合わすものである。なお、他の構成については、実施の形態１の記載と同様であるため同一の符号を付して説明を省略する。

実施の形態１で述べたのと同様に、スイッチギヤ１は３つの工程で組み立てられる。第１の工程において、図６に示すように床フレーム３に垂直方向の２本の支柱４を取り付けることで筐体２の一部が組み立てられる。図８は図７の支柱４の床フレーム３への取り付け箇所を拡大して示した分解斜視図である。床フレーム３には、支柱４に設けられた突起部４ａと嵌め合うスリット３ｂが設けられる。突起部４ａとスリット３ｂを嵌め合って、支柱４は床フレーム３に取り付けられる。床フレーム３に設けられた貫通穴３ｃと支柱４に設けられた貫通穴４ｂを用いて、嵌め合いが抜けないようにボルトまたはリベットなどにより支柱４は床フレーム３と締結される。

第２の工程において、図６に示すようにまず支柱４の一方の側から支柱４にユニット９は装着される。図９は図７のユニット９を構成するフレーム１３の支柱４への取り付け箇所を拡大して示した分解斜視図で、図１０は図６のユニット９を構成するフレーム１３の支柱４への取り付け箇所を拡大して示した斜視図である。なお、フレーム１３の内部に配置される構成部材は省略している。支柱４には、フレーム１３に設けられたＬ字形状の突起部１３ｄと嵌め合うスリット４ｃが設けられる。スリット４ｃは垂直方向に異なる幅で設けられ、上方の幅が広く下方の幅が狭い。突起部１３ｄはフレーム１３の支持部１３ｂに設けられる。突起部１３ｄとスリット４ｃを嵌め合って、ユニット９は支柱４に装着される。突起部１３ｄはまずスリット４ｃの上方に差し込まれ、その後ユニット９を押し下げることで、Ｌ字形状の突起部１３ｄとスリット４ｃの下方とが図１０に示すように嵌め合わされる。その後、フレーム１３に設けられた貫通穴１３ｃと支柱４に設けられた貫通穴４ｄを用いて、嵌め合いが抜けないようにボルトまたはリベットなどによりユニット９は支柱４と締結される。Ｌ字形状の突起部１３ｄとスリット４ｃを嵌め合うことで、締結されるまでの間に生じ得るユニット９の落下および位置ずれが防止される。また、スリット４ｃの幅を狭めた位置で嵌め合うことでユニット９の装着精度は向上される。他のユニットについても同様にして支柱４に装着される。

第３の工程において、支柱４を取り囲む柱１１ａ～１１ｅが床フレーム３とユニット５～９に取り付けられ、かつ天井フレーム１２が支柱４と柱１１ａ～１１ｅに取り付けられる。なお、第３の工程については実施の形態１と同様のため、詳細な説明は省略する。

以上のように、このスイッチギヤ１の組立方法では、支柱４と床フレーム３および支柱４とユニット５～９は一方に設けられたスリットと他方に設けられた突起部とを嵌め合わしているため、これらを高い精度で装着することができる。また、ボルトまたはリベットなどの締結に必要な部材を低減できるため、作業効率を向上することができ、材料コストを削減することができる。また、スリットと突起部を嵌め合わすことで容易に位置決めできるため、組立時間は削減され、作業効率を向上することができる。また、突起部１３ｄをＬ字形状としたため、ユニットが締結されるまでの間に生じ得るユニットの落下および位置ずれを防止することができる。

なお、本実施の形態２では突起部４ａを支柱４に形成しスリット３ｂを床フレーム３に形成したがこれに限るものではなく、スリットを支柱４に形成し突起部を床フレーム３に形成する構成でも構わない。また、突起部１３ｄをフレーム１３に形成しスリット４ｃを支柱４に形成したがこれに限るものではなく、スリットをフレーム１３に形成し突起部を支柱４に形成する構成でも構わない。また、突起部１３ｄの形状はＬ字形状に限るものではなく、長方形状など他の形状であっても構わない。

なお、本実施の形態２での突起部１３ｄは逆向きのＬ字形状としたがこれに限るものではなく、図１１に示すようなＬ字形状の突起部１３ｄでも構わない。図１２はこの突起部１３ｄとスリット４ｃとを嵌め合った支柱４の一部を一方の側から示した図である。突起部１３ｄはまずスリット４ｃの右側の縦長部分に差し込まれ、その後左方向にスライドすることで、突起部１３ｄとスリット４ｃの右側が嵌め合わされる。この突起部１３ｄにおいても、ユニットが締結されるまでの間に生じ得るユニットの落下および位置ずれを防止することができる。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の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、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１スイッチギヤ、２筐体、３床フレーム、３ａ辺、３ｂスリット、３ｃ貫通穴、４支柱、４ａ突起部、４ｂ貫通穴、４ｃスリット、４ｄ貫通穴、５～９ユニット、１０連結部、１１柱、１２天井フレーム、１３フレーム、１３ａ装着部、１３ｂ支持部、１３ｃ貫通穴、１３ｄ突起部、１４ワイヤ

Claims

矩形状の床フレームにおける対向する辺に垂直方向の支柱を取り付ける第１の工程と、
スイッチギヤを構成する複数のユニットを前記支柱の両側に装着する第２の工程と、
両側の前記複数のユニットの前記支柱と反対側に、それぞれ柱を前記床フレーム上に取り付け、両側の前記複数のユニットが前記柱のそれぞれと前記支柱とにより両持ち構造となるように、前記柱のそれぞれを前記複数のユニットに取り付け、かつ天井フレームを前記支柱と前記複数の柱に取り付ける第３の工程と、を有するスイッチギヤの組立方法。
前記第１の工程において、
前記床フレームまたは前記支柱の一方に設けられたスリットと他方に設けられた突起部とを嵌め合わすことを特徴とする請求項１に記載のスイッチギヤの組立方法。
前記第２の工程において、
前記支柱または前記ユニットの一方に設けられたスリットと他方に設けられた突起部とを嵌め合わすことを特徴とする請求項１に記載のスイッチギヤの組立方法。
前記突起部はＬ字形状であることを特徴とする請求項３に記載のスイッチギヤの組立方法。