JP7745812B1 - 電気設備 - Google Patents

電気設備

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JP7745812B1
JP7745812B1 JP2025526434A JP2025526434A JP7745812B1 JP 7745812 B1 JP7745812 B1 JP 7745812B1 JP 2025526434 A JP2025526434 A JP 2025526434A JP 2025526434 A JP2025526434 A JP 2025526434A JP 7745812 B1 JP7745812 B1 JP 7745812B1
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貴之 小須田
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Abstract

信頼性を向上させた電気設備(50)を提供する。電気設備(50)は、筐体(15)、筐体(15)内に配置されており、主回路機器(4a)および電路(4b)を有する主回路装置(4)、主回路装置(4)の充電部(4c)を覆うように、筐体(15)と充電部(4c)との間に設けられた保護板(3a、3b)、筐体(15)の内部を監視するために筐体(15)と保護板(3a、3b)との間に設けられた監視機器(30)、主回路装置(4)の充電部(4c)から隔離して設けられた配線ダクト(13)、を備え、配線ダクト(13)には、配線ダクト(13)の内部を貫通するように監視機器(30)の電源線(11)および監視機器(30)の通信線(12)が設けられたものである。

Description

本開示は、電気設備に関するものである。
電気エネルギーを工場等の建物へ供給する電気設備は、通常、複数の電気機器および部品が箱型の外囲器(閉鎖金属盤)に収納された構成である。例えば1日の平均気温が30℃以上の高温環境、例えば相対湿度70%RH以上の高湿度環境、および例えば等価塩分付着密度0.03mg/cm以上の塵埃が多い環境に置かれた電気設備は、外囲器内部の電気機器および部品の劣化、磨耗、発錆が促進されることが知られている。
また、高電圧を扱う電気設備においては、これらの環境の空気中に含まれるわずかな水分が原因となり微小放電が生じる。微小放電は、水分を吸収する硝酸を生成して電気機器に汚損を生じさせ、この汚損がさらに微細な放電を生じさせ、漏電現象の一種であるトラッキングを引き起こす。さらに、水分と電界の影響により、導体に用いられている金属が溶け出すマイグレーション現象が生じ、絶縁抵抗が低下する。電気設備において、このような状態を放置しておくと、最終的には短絡または地絡などが生じる場合がある。
従来、上述した問題を解決するために、電気設備内の相対湿度を監視するセンサと、相対湿度が高い際に、電気設備内の温度を上昇させ、結果として相対湿度を低くするためのヒータを設けた閉鎖配電盤の結露防止装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、電気設備内に絶縁劣化を検知するためのセンサと、センサからの信号を処理するための変換ボックスとセンサボックスおよびこれらの信号を外部に伝送するためのゲートウエイが配置された監視システムが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
実公平2‐18643号公報 特開2017‐60244号公報
しかしながら、前述した例えば特許文献1に開示された従来の装置では、センサの電源線および通信線が電磁波を発生するため、電気設備の主回路にノイズの影響を与える問題があった。具体的には、センサの電源線および通信線から発生した電磁波は、電気設備の主回路の変流器、変圧器の信号に対してノイズの影響を与えるとともに、主回路の開閉器を操作する信号に対してノイズの影響を与える。また、電気設備の主回路からの電磁波を受けて、センサの通信線にノイズが発生する問題点があった。
さらに、電気設備においては電路が発熱するため、電気設備の外側の温度と比較して電気設備内の温度が高くなることが一般的である。センサ、センサからの信号を処理する信号処理装置、これらの信号を外部に伝送するためのルータまたはゲートウエイなどの通信端末を電気設備内に設置する場合、高い周囲温度に晒される影響で、これらの機器の寿命が短くなるという問題点があった。
本開示は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、監視機器の電源線および通信線から発生した電磁波による主回路機器へのノイズの影響、主回路機器から発生した電磁波による監視機器の通信線へのノイズの影響を抑制するとともに監視機器の経年劣化を抑制することができ、結果として信頼性を向上させた電気設備を提供することを目的とする。
本開示の電気設備は、筐体、前記筐体内に配置され、主回路機器および電路を有する主回路装置、前記主回路装置の充電部と前記筐体との間に設けられた保護板、前記筐体と前記保護板との間に設けられた監視機器、前記主回路装置の前記充電部から隔離して設けられた配線ダクト、を備え、前記配線ダクトには、前記配線ダクトの内部を貫通するように前記監視機器の電源線および前記監視機器の通信線が設けられており、前記保護板は、前記筐体の前面側と前記充電部および前記筐体の後面側と前記充電部との間にそれぞれ設けられており、前記配線ダクトは、前記筐体の前面側に設けられた前記保護板から前記筐体の後面側に設けられた前記保護板まで前記筐体の側面に沿って前後方向に設けられたものである。
本開示の電気設備によれば、監視機器の電源線および通信線から発生した電磁波による主回路機器へのノイズの影響、主回路機器から発生した電磁波による監視機器の通信線へのノイズの影響を抑制するとともに監視機器の経年劣化を抑制することができ、結果として信頼性を向上させた電気設備を得ることができる。
実施の形態1による電気設備を示す側面図である。 図1Aに示す電気設備のA-A矢視図である。 実施の形態1による電気設備に設けられた配線ダクトの斜視図である。 実施の形態1による電気設備の変形例を示す側面図である。 実施の形態1による電気設備の内部温度分布の一例を示す側面図である。 実施の形態1による電気設備の監視機器の構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態2による電気設備を示す側面図である。 実施の形態2による電気設備の変形例を示す側面図である。 図5Aに示す電気設備のB-B矢視図である。
以下、図面に基づいて実施の形態1による電気設備について説明する。
なお、各図面中において、同一符号は同一あるいは相当のものであることを示す。
実施の形態1.
図1Aは、実施の形態1による電気設備を示す側面図であり、図1Bは、図1Aに示す電気設備のA-A矢視図である。但し、図1Bにおいて、センサ又はカメラ7、信号処理装置8、通信端末9、電源10、電源線11、通信線12の図示は省略する。また図1Cは、実施の形態1による電気設備に設けられた配線ダクトの斜視図であり、図2は、実施の形態1による電気設備の変形例を示す側面図である。
図1A、図1B、図2に示すように、実施の形態1の電気設備50には、遮断器などの主回路機器4aおよび電路4bを有する主回路装置4が筐体15内に設けられている。電路4bは、電気設備50の外部へ送電するためのケーブル26に端子27を介して接続されている。電気設備50において、筐体15は床部14への浸水防止のため、嵩上部6の上に設けられており、筐体15の上方には天井部5が設けられている。また、電気設備50の正面扉1、後面扉2の内側には、電気設備50内の主回路装置4の充電部4cに触れずに電気設備50内を点検するための保護板3a、3bが備えられている。なお、充電部4cとは、電圧が印加される導体および導電性の部分であり、通常の使用において電源系統とつながっている導電性の部分である。また充電中とは、電圧が印加されている状態である。
図3は、実施の形態1による電気設備の内部温度分布の一例を示す側面図である。図3は、日射と筐体15内部の電路4bの発熱の影響を受けて、電気設備50の内部温度が周囲温度からどの程度高くなるかを、電気設備50の前後方向の中央上段の測定点16を1.0PUとしたPU(Per Unit)単位で示した測定値の一例を示すものである。なお図3では、センサ又はカメラ7、信号処理装置8、通信端末9、電源10、電源線11、通信線12、配線ダクト13を取り付ける前の状態で測定が行われている。温度の測定点は、前後方向に「前面、中央、後面」の3列、高さ方向に、「上段、中段、下段」の3列の合計9か所を測定している。前述したように、電気設備50の前後方向の中央上段の測定点16を1.0PUとした場合、電気設備50の前後方向の後面上段の測定点17は0.91PUである。なお、測定点17は、後面側に配置された保護板3bの内側である充電部4cの領域を測定したものである。
また、電気設備50の前後方向の中央中段の測定点18は0.63PUであり、電気設備50の前後方向の後面中段の測定点19は0.64PUである。なお、測定点19は、後面側に配置された保護板3bの内側である充電部4cの領域を測定したものである。
さらに、電気設備50の前後方向の前面上段の測定点20は0.63PU、電気設備50の前後方向の前面中段の測定点21は0.47PU、電気設備50の前後方向の前面下段の測定点22は0.09PUである。なお、測定点20、測定点21、測定点22は、筐体15の前面側に設けられた正面扉1の内側であって、前面側に配置された保護板3aの外側を測定したものである。
また、電気設備50の前後方向の中央下段の測定点23は0.18PUであり、電気設備50の前後方向の後面下段の測定点24は0.13PUである。なお、測定点24は、後面側に配置された保護板3bの内側である充電部4cの領域を測定したものである。
図3に示す一例から、電気設備50の筐体15において、床部14から天井部5に向かって温度が高くなることが分かる。また、同じ高さであっても、電気設備50の中央の温度が高く、正面扉1側と後面扉2側の周囲温度からの温度上昇は比較的低いことが観察される。さらに筐体15内において、充電部4cは、前面側を保護板3a、後面側を保護板3bで仕切られており、電気設備50は、筐体15の内側であって、保護板3aの外側が、さらに周囲温度からの温度上昇が低いことがわかる。また、後面側においても、前面側と同様に、筐体15の内側であって保護板3bの外側が、保護板3bの内側である充電部4cの領域よりもさらに周囲温度からの温度上昇が低いことが推察される。
実施の形態1による電気設備50では、図1Aに示すように、センサ又はカメラ7、信号処理装置8、通信端末9、およびこれらの機器の電源10が、筐体15の前面側に設けられた正面扉1と保護板3aとの間のスペースに配置されている。また、センサ又はカメラ7、信号処理装置8は、筐体15の後面側に設けられた後面扉2と保護板3bとの間のスペースにも配置されている。
実施の形態1による電気設備50では、筐体15の前面側に設けられた保護板3aと後面側に設けられた保護板3bとの間である筐体15の前後方向に、区画された配線ダクト13が配置されている。この配線ダクト13は、図1Bに示すように、筐体15の床部14の右下隅及び左下隅の角部にそれぞれ配置されている。筐体15の内部の温度を考慮すると、配線ダクト13は、筐体15の床部14の角部に配置されることが好ましい。但し配線ダクト13は、筐体15の正面から見たとき、筐体15の四隅のいずれかに配置されていればよく、複数の角部に設けられていてもよい。
図1Cに示すように、区画された配線ダクト13は、例えば金属製であり、接地を施されて使用されている。また、配線ダクト13の内部は空洞となっている。配線ダクト13は、前面側の保護板3aから後面側の保護板3bまでの間に筐体15の側面に沿って前後方向に設けられている。なお配線ダクト13の前面または後面は、開口されていてもよいし、例えば金属製の蓋などで塞いで用いてもよい。
センサ又はカメラ7、信号処理装置8の電源線11と通信線12は、この区画された配線ダクト13を通じて、筐体15の後方に配線されている。実施の形態1による電気設備50では、センサ又はカメラ7、信号処理装置8、通信端末9、電源10の監視機器30を電気設備50内で温度上昇の低い箇所に設置することで、これらの機器が熱的影響を受け、経年劣化することを抑制することができる。
前述したとおり、配線ダクト13内には、センサ又はカメラ7、信号処理装置8、通信端末9を電源10に接続するための電源線11と、センサ又はカメラ7、信号処理装置8、通信端末9を接続するための通信線12が配線されている。
また、センサ又はカメラ7、信号処理装置8、通信端末9を電源10に接続するための電源線11と、センサ又はカメラ7、信号処理装置8、通信端末9を接続するための通信線12は、筐体15の前面側に設けられた正面扉1と保護板3aとの間のスペース、筐体15の後面側に設けられた後面扉2と保護板3bとの間のスペースに配線されている。
床部14に設けられた配線ダクト13、筐体15内における保護板3a、3bの外側の領域は、高圧の充電部4cから隔離されている箇所である。したがって、実施の形態1による電気設備50では、主回路機器4aから通信線12への電磁波の影響を抑制するとともに、電源線11および通信線12から主回路機器4aの信号への電磁波の影響を抑制することができる。
なお、センサは、例えば、温度を測定する温度センサ、相対湿度を測定する湿度センサ、PM2.5などの粒子を測定する塵埃センサ、絶縁劣化の兆候である部分放電を検出する部分放電センサ、音を測定するマイクなどである。センサ又はカメラ7は筐体15内の状態を信号として検知する。
また信号処理装置8は、例えば部分放電センサなどにおいて、例えば数kHzから100kHzの特定の帯域の周波数の信号のみを抽出するフィルタである。信号処理装置8は、センサ又はカメラ7からの信号の情報を分析、加工して処理する。
通信端末9は、例えば、Wi‐Fiルータなどであり、センサ又はカメラ7の信号を外部へ伝達するための通信機器である。
図2は、実施の形態1による電気設備の変形例を示す側面図である。図2に示すように、例えば、熱に弱いセンサ又はカメラ7、信号処理装置8を筐体15の中央よりも床部14側に近い位置に配置することで、筐体15内部の温度上昇の影響をさらに抑制できる。
図4は、実施の形態1による電気設備の内部状態を監視する機器の構成の一例を示すブロック図である。
図4に示すように、電気設備50の内部状態を監視する監視機器30は、筐体15内の異常を検知するセンサ又はカメラ7、センサ又はカメラ7からの信号を処理する信号処理装置8、センサ又はカメラ7からの信号を外部へ伝達する通信端末9、及びこれらの機器に電気を供給する電源10を有しており、これらは電気設備50内に収納されている。
なお、図4に示す内部状態を監視する監視機器30の構成は一例を示すものであり、図4における配置構成に限定されるものではない。図4で示す構成とは異なるセンサ類を設置する場合もあり、信号処理を行わない場合、通信端末9を電気設備50の外に置く場合、通信線12と電源線11とが共用された一つの線とする場合もある。また、監視機器30は電源10を含まない場合もある。
また、図1A、図2に示す電気設備50において、センサ又はカメラ7等の配置は一例を示すものであり、図1A、図2の配置構成に限定されるものではない。例えば、センサ又はカメラ7、信号処理装置8が前面側にのみ配置されてもよいし、後面側にのみ配置されてもよい。また図1A、図2で示す形状とは異なる電気設備50の場合もある。
また、従来の電気設備においては、センサ又はカメラは一般的に電気設備の主回路よりも期待寿命が短く、故障が発生するとセンサ又はカメラの撤去又は交換の為に主回路の停電が必要となっていた。
実施の形態1による電気設備50では、センサ又はカメラ7、信号処理装置8、通信端末9などの内部状態を監視する監視機器30の電源10と主回路の主電源28を別電源として分けて設けている。また、実施の形態1による電気設備50では、前述のとおり、センサ又はカメラ7、信号処理装置8の電源線11と通信線12は、配線ダクト13を通じて、筐体15の後方に配線されている。さらに、センサ又はカメラ7、信号処理装置8、通信端末9、およびこれらの機器の電源10は、筐体15の前面側に設けられた正面扉1と保護板3aとの間のスペースに取り付けられている。また、センサ又はカメラ7、信号処理装置8は、筐体15の後面側に設けられた後面扉2と保護板3bとの間のスペースに取り付けられている。
これにより、センサ又はカメラ7などの内部状態を監視する監視機器30が故障しても、主回路装置4の停電を回避し、充電部4cに触れずに、容易に交換作業を行うことができる。また、電源線11、通信線12を撤去する場合には、充電部4cに触れずに、電源線11、通信線12の布設または撤去の作業が可能となる。
例えば、カメラであれば映像が映らなくなるなどを判断基準として故障を把握することができる。また温度センサであれば、温湿度のデータの通信が途切れる、または例えば、200℃またはマイナス50℃など明らかに通常ではない温度の計測が続いた場合、センサが故障したと判断する。
センサ又はカメラ7などの内部状態を監視する監視機器30が故障と判断された場合、交換作業としては、まず電源10をオフにして筐体15の正面扉1または後面扉2を開ける。そして、保護板3aまたは保護板3bにより充電部4cに接触する可能性が低い状態で、電源線11と通信線12をセンサ又はカメラ7、信号処理装置8から取り外す。さらに電源線11、通信線12を保護板3aまたは保護板3bの外側から引っ張って取り出し交換が行われる。以上のように、センサ又はカメラ7等が故障と判断された場合、上記した手順により交換作業が実施される。また、この対策だけでは取り換え中に充電部4cに接触するなどのリスクがある場合には、電源10を主電源28と分けていても安全性を考慮して主回路装置4を停電する必要があることは言うまでもない。
以上のとおり、実施の形態1による電気設備50によれば、筐体15、筐体15内に配置されており、主回路機器4aおよび電路4bを有する主回路装置4、主回路装置4の充電部4cを覆うように、筐体15と充電部4cとの間に設けられた保護板3a、3b、筐体15の内部を監視するために筐体15と保護板3a、3bとの間に設けられた監視機器30、主回路装置4の充電部4cから隔離して設けられた配線ダクト13、を備え、配線ダクト13には、配線ダクト13の内部を貫通するように監視機器30の電源線11および監視機器30の通信線12が設けられたものである。
また、実施の形態1による電気設備50によれば、配線ダクト13の内部には、監視機器30の電源線11および通信線12のみが配線されたものである。
また、実施の形態1による電気設備50によれば、監視機器30は、筐体15の内部の異常を検知するためのセンサ又はカメラ7を含むものである。また、実施の形態1による電気設備50よれば、監視機器30は、センサ又はカメラ7からの信号を処理するための信号処理装置8を含むものである。さらに、実施の形態1による電気設備50よれば、監視機器30は外部と通信するための通信端末9を含んでおり、信号は通信端末9を介して筐体15の外部へ伝達されたものである。また、実施の形態1による電気設備50によれば、監視機器30は、電源線11によりセンサ又はカメラ7、信号処理装置8、通信端末9に電気を供給する電源10を含んでおり、電源10は、主回路装置4の主電源28と分けて設けられたものである。
また、実施の形態1による電気設備50によれば、配線ダクト13は金属製であり、接地されている。さらに、実施の形態1による電気設備50によれば、保護板3a、3bは、筐体15の前面側と充電部4cおよび筐体15の後面側と充電部4cとの間にそれぞれ設けられており、配線ダクト13は、筐体15の前面側に設けられた保護板3aから後面側に設けられた保護板3bまで筐体15の側面に沿って前後方向に設けられたものである。また、実施の形態1による電気設備50によれば、配線ダクト13は、筐体15の角部に設けられたものである。
実施の形態1による電気設備50によれば、監視機器30の電源線11、通信線12が発生した電磁波による主回路機器4aの信号へのノイズの影響を抑制することができる。また、電気設備50の主回路機器4aから発生した電磁波により、監視機器30の通信線12にノイズが発生することを抑制することができる。さらに、電気設備50において、電気設備50の周囲温度に加えて比較的温度上昇が少ない箇所にセンサ又はカメラ7などの監視機器30を配置するため、監視機器30の経年劣化を抑制することができ、結果として電気設備50の信頼性を向上させることができる。さらに、センサ又はカメラ7などの監視機器30の交換時に主回路装置4の停電を回避することができる。
これにより、実施の形態1による電気設備50においては、電気設備50の信頼性と効率性の向上を図ることができる。
実施の形態2.
図5Aは、実施の形態2による電気設備を示す側面図であり、図5Bは、実施の形態2による電気設備の変形例を示す側面図である。また図6は、図5Aに示す電気設備のB-B矢視図である。
図5A、図5B、および図6において、実施の形態1による電気設備50を説明するために用いた符号と同一の符号をつけたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。
以下、実施の形態2による電気設備50について、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
図5A、図5B、図6に示すように、実施の形態2による電気設備50では、正面扉1の内側の床部14に区画された収納部25が設けられており、収納部25の内部に通信端末9および電源10が収納されている。収納部25は、例えば金属製の筐体であり、筐体15の前面側に設けられた正面扉1と保護板3aとの間に配置されている。これにより、実施の形態2による電気設備50では、電気設備50の機器および配線へ与える影響を実施の形態1よりも抑制することができる。
実施の形態2による電気設備50では、図5Aに示すように、センサ又はカメラ7、信号処理装置8が、筐体15の後面側に設けられた後面扉2と保護板3bとの間に配置されている。またセンサ又はカメラ7、信号処理装置8は、筐体15の後面上段に取り付けられている。
図5Bは、実施の形態2による電気設備の変形例を示す側面図である。図5Bに示すように、例えば、熱に弱いセンサ又はカメラ7、信号処理装置8の場合、筐体15の中央部よりも床部14に近い位置にセンサ又はカメラ7、信号処理装置8を配置することで、筐体15内部の温度上昇の影響をさらに抑制することができる。
以上のとおり、実施の形態2による電気設備50によれば、筐体15と保護板3aとの間の筐体15の床部14には、収納部25が設けられており、電源10と通信端末9は、収納部25に収納されたものである。
これにより、実施の形態2による電気設備50は、電気設備50の信頼性をさらに向上させることができる。
なお、実施の形態1および実施の形態2による電気設備50は、電気設備50内の異常を検知するためのセンサ等の監視機器30を有する例えば高圧スイッチギヤ、配電盤に関するものである。

本開示は、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、この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 正面扉、2 後面扉、3a、3b 保護板、4 主回路装置、4a 主回路機器、4b 電路、4c 充電部、5 天井部、6 嵩上部、7 センサ又はカメラ、8 信号処理装置、9 通信端末、10 電源、11 電源線、12 通信線、13 配線ダクト、14 床部、15 筐体、16、17、18、19、20、21、22、23、24 測定点、25 収納部、26 ケーブル、27 端子、 28 主電源、30 監視機器、50 電気設備

Claims (9)

  1. 筐体、
    前記筐体内に配置され、主回路機器および電路を有する主回路装置、
    前記主回路装置の充電部と前記筐体との間に設けられた保護板
    記筐体と前記保護板との間に設けられた監視機器、
    前記主回路装置の前記充電部から隔離して設けられた配線ダクト、を備え、
    前記配線ダクトには、前記配線ダクトの内部を貫通するように前記監視機器の電源線および前記監視機器の通信線が設けられており、
    前記保護板は、前記筐体の前面側と前記充電部および前記筐体の後面側と前記充電部との間にそれぞれ設けられており、
    前記配線ダクトは、前記筐体の前面側に設けられた前記保護板から前記筐体の後面側に設けられた前記保護板まで前記筐体の側面に沿って前後方向に設けられた電気設備。
  2. 前記配線ダクトの内部には、前記監視機器の前記電源線および前記通信線のみが配線された請求項1に記載の電気設備。
  3. 前記監視機器は、前記筐体の内部の異常を検知するためのセンサ又はカメラを含む請求項1または請求項2に記載の電気設備。
  4. 前記監視機器は、前記センサ又はカメラからの信号を処理するための信号処理装置を含む請求項3に記載の電気設備。
  5. 前記監視機器は外部と通信するための通信端末を含んでおり、
    前記信号は、前記通信端末を介して前記筐体の外部へ伝達された請求項4に記載の電気設備。
  6. 前記監視機器は、前記電源線により前記センサ又はカメラ、前記信号処理装置、前記通信端末に電気を供給する電源を含んでおり、
    前記電源は、前記主回路装置の主電源と分けて設けられた請求項5に記載の電気設備。
  7. 前記筐体と前記筐体の前面側に設けられた前記保護板との間の前記筐体の床部には、収納部が設けられており、
    前記電源と前記通信端末は、前記収納部に収納された請求項6に記載の電気設備。
  8. 前記配線ダクトは金属製であり、接地されている請求項1または請求項2に記載の電気設備。
  9. 前記配線ダクトは、前記筐体の角部に設けられた請求項1または請求項2に記載の電気設備。
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