JPWO2013145358A1 - ガス絶縁スイッチギヤ - Google Patents

Abstract

スイッチギヤ内主回路と外部主回路との接続を入側・出側ともケーブルを使用するものにおいて、スイッチギヤの遮断器（１）と接続導体（２９、３１）を絶縁ガスとともに箱体状の圧力タンク（２）内に格納し、この圧力タンクの一面に遮断器（１）を開閉操作する操作機構（３）と接続導体（２９、３１）に接続する第１のケーブル接続部（１３）を装着し、操作機構（３）と遮断器（１）を結ぶ方向に対して平行な圧力タンク（２）の他面に接続導体（２９、３１）に接続する第２のケーブル接続部（１４）を装着した。

Description

この発明は、ガス絶縁スイッチギヤの構成に関する発明である。

１０ｋＶクラス以上の電力設備に使用するガス絶縁スイッチギヤでは、従来は変圧器などの外部機器との主回路接続をケーブルで行う場合、耐電圧性能対応で必要な絶縁距離の確保と装置大形化回避の兼ね合いの観点から、スイッチギヤへの主回路引き込み若しくは送り出しのためのケーブル接続箇所が、スイッチギヤの前方側のみ、もしくは後方側のみで行うような構成にしている。そのため、１台のスイッチギヤで主回路の引き込みと送り出しの両方をケーブルで行う必要がある場合には、複数のケーブルの接続部をスイッチギヤの高さ方向に段積み状態に配置する必要があり、スイッチギヤの高さを高くして対応していた（例えば、特許文献１を参照）。
また、主回路の引き込み若しくは送り出し用のケーブル接続箇所がスイッチギヤ前方側と後方側の両方で行うものもあったが、ケーブル接続用のスペースをスイッチギヤの前側と後側の両方に確保するために、スイッチギヤの奥行き方向の大きさが大きくなっていた（例えば、特許文献２を参照）。

特開２００７−２３６０３６号公報（第４−５頁、第７−８、図１、図２） 実開平２−０３７５０６号公報（図１、図２）

従来のガス絶縁スイッチギヤは上記のような構成であったため、１０ｋＶ以上の電力設備を小形トンネル内などの施設内に設置する場合には、施設の小形化に追随できないため小形施設には不釣合いな大きな電気室で対応していたが、建設コストの増大につながるため、小形設備に対応可能にガス絶縁スイッチギヤを小形化することが課題であった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、設置面積と設置高さを小さく出来るガス絶縁スイッチギヤを得ることを目的としている。

この発明に係わるガス絶縁スイッチギヤは、スイッチギヤの遮断器と接続導体を絶縁ガスとともに内部に格納した圧力タンクと、前記圧力タンクの一面に装着し前記遮断器を開閉操作する操作機構と、前記圧力タンクの前記一面に装着し前記接続導体に接続する第１のケーブル接続部と、前記操作機構と前記遮断器を結ぶ方向に対して平行な前記圧力タンクの他面に装着し前記接続導体に接続する第２のケーブル接続部とを備えたものである。

また、この発明に係わるガス絶縁スイッチギヤは、前記第１の側面に第１のケーブル接続室を配置し、前記第２の側面に第２のケーブル接続室を配置し、前記第１のケーブル接続室の一側部と前記第２のケーブル接続室の一側部の相互間に制御室を配置したものである。

この発明によれば、ガス絶縁スイッチギヤの奥行及び幅寸法を小さくできるため、奥行及び幅方向の寸法に制限がある箇所でも設置可能となる。

この発明の実施の形態１のガス絶縁スイッチギヤを示す斜視図である。 この発明の実施の形態１のガス絶縁スイッチギヤを示す正面図である。 図２のガス絶縁スイッチギヤの右側面である。 図２のガス絶縁スイッチギヤのＩＶ−ＩＶ方向に見た平面断面図である。 図３のガス絶縁スイッチギヤのＶ−Ｖ方向に見た側断面図である。 図５の構成を一部変更した側断面図である。 図５の構成を更に一部変更した側断面図である。 この発明の実施の形態２のガス絶縁スイッチギヤを示す正面図である。 図８のガス絶縁スイッチギヤの右側面図である。 図８のガス絶縁スイッチギヤのＸ−Ｘ方向に見た平面断面図である。 この発明の実施の形態３によるガス絶縁スイッチギヤの右側面図である。 図１１のガス絶縁スイッチギヤのＡ−Ａ方向に見た後面断面図である。 この発明の実施の形態４によるガス絶縁スイッチギヤを示し、図４に相当する平面断面図である。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１におけるガス絶縁スイッチギヤの斜視図であり、図２、図３、図４、はそれぞれ正面図、右側面図、図２のＩＶ−ＩＶ断面平面図である。また図５は図３のＶ−Ｖ方向にみた遮断器部分の側断面図である。

以下、図に基づいて、この発明を実施するための実施の形態１について説明する。
ガス絶縁スイッチギヤ１０１は、内部に絶縁ガスを封入し主回路の閉路・閉路を行う遮断器１を収納する圧力タンク２と、前記遮断器１を開閉操作する操作機構３と前記遮断器１の一方の端子につながる第１のケーブル４を収納する操作機構室５と、前記遮断器１の他方の端子につながる第２のケーブル６を収納するケーブル室７と、このガス絶縁スイッチギヤ１０１を制御する制御装置（図示せず）を収納し、前記操作機構室５と前記ケーブル室７との間に配置された制御室８とから構成されている。制御室８の１面には扉９を備え、ハンドル１０の回動にて係止部（図示せず）のロック状態を解除することで扉９はヒンジ部（図示せず）を中心に回動し制御室８内部の点検および遮断器１の開閉操作が可能となる。操作機構室５の側面はカバー５ａが着脱可能に装着され、またケーブル室７の側面はカバー７ａが着脱可能に装着されており、ねじ１１で締結されている。また、１２は圧力タンク２の下部に設置し前記圧力タンク支持する架台である。

また、図２〜図５において、１３は第１のケーブル４の端部の挿入部と圧力タンク２内の主回路導体に接続する接続ブッシング１５とが一体になったケーブルターミナルである。また、１４は第２のケーブル６の端部の挿入部と圧力タンク２内の主回路導体に接続する接続ブッシング（図示せず）とが一体になったケーブルターミナルである。ここで、ケーブルターミナル１３，１４は、ケーブルの挿入方向と主回路接続方向が直交している。
また、図４において、１６は電気室の壁面であり、ガス絶縁スイッチギヤ１０１は通常壁面に隣接して配置されている。この場合、圧力タンクに対して操作機構室５側をガス絶縁スイッチギヤ１０１の正面側として操作・監視に使用する場合は、扉９を第１の位置の扉９ａとしてヒンジ（図示せず）にて開閉可能に取付ける。また、圧力タンクに対してケーブル室７側をガス絶縁スイッチギヤ１０１の正面側として操作・監視に使用する場合は、扉９を第２の位置の扉９ｂとしてヒンジ（図示せず）にて開閉可能に取付ける。ただし、上記のように扉９ａまたは扉９ｂを選択的に設ける場合の他、扉９ａと扉９ｂの両方を設ける場合もある。

なお、図４において、図面の下方をガス絶縁スイッチギヤ１０１の正面側、図面の上方を奥側とした場合に、操作機構室５の右外側の壁面の延長線とケーブル室７の正面側壁面の延長線で囲まれた空間部に制御室８を配置している。すなわち、操作機構室５に前側及びケーブル室７の右側の隅部に制御室８を配置し、この制御室８は背面部を操作機構室５に当接し、制御室８の左側面部をケーブル室７に当接して配置している。
このように配置することで、制御室８は操作機構室５との間、および制御室８とケーブル室７との相互間に設ける計測および制御用の電線を上記ガス絶縁スイッチギヤの配置によらず統一することが出来る。また、上記のような構成であれば、操作機構室５の右外側の壁面の延長線とケーブル室７の正面側壁面の延長線で囲まれた空間部（すなわち小さいスペースに生じた無駄な空間）を制御室８として使用することで、ガス絶縁スイッチギヤ１０１を小形に構成することが可能となる。もしも、制御室８を上記の空間内に設けない場合は、ガス絶縁スイッチギヤ１０１の上部に配置するもしくは別置きする必要があり、装置の高さが大きくなる、設置面積が大きくなるなどの問題が生じることになる。
また、上記の説明では、制御室８の背面部を操作機構室５に当接し、制御室８の左側面部をケーブル室７に当接した例を示したが、必ずしも両者を当接させる必要はなく、どちらか一方が当接する場合、また、当接ではなくある程度の距離がある場合でも同様である。

次に、図５において、圧力タンク２は、内部に絶縁ガスを封入し、遮断器１、三位置開閉器１８などの開閉器を収納している。なお、三位置開閉器１８は、断路器と接地開閉器の機能を併せ持った開閉器であり、接続・断路・接地の各機能を備えている。また、図５の左側は、上半部に遮断器１の操作機構３と三位置開閉器１８の操作機構１９を収納し、下半部には床面１７から引き込んだ第１のケーブル４と第１のケーブル４の先端を挿入するケーブルターミナル１３を一括して収納する操作機構室５である。圧力タンク２の下部は、架台１２を配置して圧力タンク２を下方から支持している。

図５の右上部は、ガス絶縁スイッチギヤ１０１の圧力タンク２の内部構造を示す。遮断器１の遮断部として、真空容器中に可動接点と固定接点を有して主回路を開閉する真空バルブ２０を備えた事例を開示している。真空バルブ２０は操作機構３および操作機構１９が取付けられたベース板４０に取付けられた絶縁フレーム２１に支持され、真空バルブ２０の可動接点は絶縁ロッド２２を介して圧力タンク２の左側壁面外に取付けられた操作機構３にて図において左右方向に開閉駆動される。また、遮断器１の上部には接続・断路・接地の各機能を備えた三位置開閉器１８を配置している。三位置開閉器１８は、遮断器１と同様に、ベース板４０に取付けられた絶縁フレーム２３に支持される。
絶縁フレーム２３は、先端部に筒状の固定接点２４と、中間部に棒状の可動接点２５を支持する筒状の中間電極２６と、基部に接地接点２７を保持している。可動接点２５は、絶縁ロッド２８を介してベース板４０に取付けられた操作機構１９にて図において左右方向に開閉駆動され、右方向移動で固定接点と接続して主回路接続状態となり、中間位置で主回路の断路状態、左方向移動で接地接点２７と接触し遮断器１側を接地状態にする。三位置開閉器の固定接点２４から上方に三相分の引出導体２９が引き出され図面の紙面に直交方向（図面の奥方向）に引き出されている。三相分の各引出導体２９は、図３のケーブルターミナル１４にそれぞれ接続される。
また、遮断器１の可動側端子と三位置開閉器１８の中間電極２６とは、接続導体３０で接続されており、さらに、遮断器１の固定側端子と圧力タンク２の左側壁面を貫通して設けた接続ブッシング１５の一端の間を接続導体３１で接続している。このようにして、ケーブルターミナル１３とケーブルターミナル１４の間の主回路は遮断器１および三位置開閉器１８を介して電気的に接続される。
また、圧力タンクの右上方において、遮断器１の固定側端子と圧力タンク２の間に避雷器３２を配置している。さらに、操作機構室５内では、第１のケーブル４に変流器３３を配置している。

なお、図５では、単相分の主回路構成を示しているが、この装置は通常三相で使用するものであり、図面の奥行方向に三相分の回路を配置している。
また、例えばガス絶縁スイッチギヤ１０１が、風力発電装置の発電機と外部の送電線との接続部に使用する場合、第１のケーブル４を発電機からの「引き込み側」、第２のケーブル６を送電線への「送り出し側」と称する。この表現によれば、この発明に係るガス絶縁スイッチギヤは、ケーブルの引き込みと送り出しの各接続部の位置を、一方の接続部をガス絶縁スイッチギヤの開閉操作装置の取付け面側（第１の側面）とし、他方の接続部を前記開閉操作装置の取付面に対して直行する方向で、かつガス絶縁スイッチギヤの側部（第２の側面）に設けたものである。

図６は、実施の形態１において、図５の構成から避雷器３２を外した状態を示している。避雷器３２が不要な場合にはこのような構成になる。三位置開閉器１８の固定接点２４は引出導体２９で接続され、三位置開閉器１８の中間電極２６と遮断器１の可動側端子間は接続導体３０で接続され、さらに遮断器１の固定側端子と接続ブッシング１５間を接続導体３１で接続している。

図７は、図６の構成から更に変更を加えた構成、すなわち、引出導体２９と三位置開閉器１８と遮断器１の接続を変えた状態を示している。三位置開閉器１８の中間電極２６は引出導体２９で接続され、三位置開閉器１８の固定接点２４と遮断器１の固定側端子間は接続導体３０で接続され、さらに遮断器１の可動側端子と接続ブッシング１５間を接続導体３１で接続している。
このような構成において、操作機構１９の接地操作にて、可動接点２５を図７の状態からさらに左方向に移動させると、可動接点２５は接地接点２７と接触し接地状態となる。この場合は、引出導体２９側を接地させることが出来る。

以上のように構成することで、高電圧用スイッチギヤにおいて耐電圧性能を確保するためにある程度の絶縁距離を確保する必要がある場合でも、一方のケーブル接続部を操作機構３、１９の下方の空間部に配置し、操作機構３から遮断器１の方向の軸線に対して直交方向の側部に他方のケーブル接続部を配置したので、ガス絶縁スイッチギヤの全体的な大きさを小さく構成することが可能となり、狭い電気室内にも設置可能なガス絶縁スイッチギヤを得ることが出来る。
また、直交状態に配置した２箇所のケーブル接続部を覆う２つの部屋の間に制御室を配置したので配置空間の有効活用を図ることにより、ガス絶縁スイッチギヤの全体的な大きさを小さく構成することが可能となり、狭い電気室内にも設置可能なガス絶縁スイッチギヤを得ることが出来る。
また、ガス絶縁スイッチギヤ１０１の２面を選択的に、あるいは両方を保守あるいは操作に使用可能としたので、また、ガス絶縁スイッチギヤの後面およびケーブルを接続しない側の側面を建物壁面や隣接する構造物と接した状態でも設置可能にすることができる。

実施の形態２．
図８から図１０は、本発明の実施の形態２におけるガス絶縁スイッチギヤ１０２を示す図であり、図８は正面図、図９は図８の右側面図、図１０は図８のＸ−Ｘ方向に見た平面断面図である。図において、ケーブル室７内では図２から図４と同様に、３つのケーブルターミナル１４ａが圧力タンク２の側壁を介して三相の引出導体２９（図５）にそれぞれ接続している。
２つのケーブルターミナル１４ａおよび１４ｂは相互に接続されている。ケーブルターミナル１４ｂがケーブルターミナル１４ａの背面接続部（接続部の詳細は図示せず）に接続している。

ケーブルターミナルを複数直列接続することで、複数のケーブルを接続することが可能になる。本実施の形態では、ケーブル接続室５内のケーブル条数を増やす事例を示したが、圧力タンク２右側面のケーブルターミナル１３についても同様である。

また、制御室８の扉９ａ、９ｂは、このガス絶縁スイッチギヤ１０２が据付られる電気室の状態によってどちらかを選択的に設けたり、扉９ａ、９ｂの両方を設けてもよい。

以上のよう構成することで、接続ケーブルを三相２回線としても、図９に示すように１回線分のケーブルターミナル１４ｂだけ奥行寸法が増大するものの、ガス絶縁スイッチギヤ１０２全体としては、寸法の増加はわずかであり、狭い電気室内にも設置可能なガス絶縁スイッチギヤを得ることが出来る。

実施の形態３．
図１１および図１２は、本発明の実施の形態３におけるガス絶縁スイッチギヤ１０３を示す側面図およびＡ−Ａ方向にみた側断面図である。
ケーブル挿入方向と主回路接続方向が同一方向のケーブルターミナルを採用する場合、圧力タンク２とガス区画を同一とする圧力タンク３６を配設したものである。
図１１において、特に符合を付けない箇所は図３と同様である。図１１において、第１のケーブル４側のケーブルターミナル３４は、圧力タンク２の底板に設けられ、床面１７（図５）から上方に立ち上がった第１のケーブル４の先端が挿入される。
また、図１１において、圧力タンク２の左側上部に圧力タンク２に接するよう第２の圧力タンク３６を配置し、絶縁スペーサ３７を介して圧力タンク２内の引出導体２９を引き込み、第２の圧力タンク３６の底板に設けられたケーブルターミナル３５の端子導体に接続している。ケーブルターミナル３５は、各相毎に２個が並ぶように併設しており、接続導体３８で並列に接続している。第２のケーブル６は、床面１７（図５）から上方に立ち上がってケーブルターミナル３５に接続される。

図１２は、図１１のＡ−Ａ方向に見た後面断面図であり、圧力タンク２の底板を貫通して外部に接続用の開口を設けた状態で圧力タンク２内にケーブルターミナル３４を取り付け、遮断器１の先端の固定側端子とケーブルターミナル３４の端子導体とを接続導体３９で接続している。ケーブルターミナル３４は、圧力タンク２の限られた幅内に装着する必要があるため、各相導体の軸心の配置を上方からみて三角形状、すなわちＲ相、Ｓ相、Ｔ相のうち両側のＲ相、Ｔ相のケーブルターミナル３４ａおよび３４ｃを図１２において左側、中央相であるＳ相のケーブルターミナル３４ｂを図１２において右側に配置することで、圧力タンク２の限られた幅内への装着を可能としている。
第１のケーブル４は床面から上方に立ち上り、ケーブルターミナル３４に接続される。図１２右側に壁や隣接機器が有る場合、この接続作業は、図１２の左側の操作機構室５からそのまま架台１２内に入って作業を行う。

本実施の形態３によって、ケーブルターミナルの接続方向がケーブルの立ち上がり方向と同方向であっても、適用可能となる。

実施の形態４．
図１３は、ガス絶縁スイッチギヤの正面からみて、図４の構成に対して操作機構室の取付け方向を左右逆にしたものである。このように構成することで、電気室の壁面が図４に対して上下が逆の配置になっても、容易に対応することが可能となる。

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、省略したりすることが可能である。

この発明は、設置面積と設置高さを小さく出来るガス絶縁スイッチギヤの実現に好適である。

この発明に係わるガス絶縁スイッチギヤは、スイッチギヤの遮断器と接続導体を絶縁ガスとともに内部に格納した圧力タンクと、前記圧力タンクの一面に装着し前記遮断器を開閉操作する操作機構と、前記圧力タンクの前記一面に装着し前記接続導体に接続する引き込み側または送り出し側に接続した第１のケーブル接続部と、前記操作機構と前記遮断器を結ぶ方向に対して平行な前記圧力タンクの他面に装着し引き込み側または送り出し側のうち前記第１のケーブル接続部とは異なる側に接続されて前記接続導体に接続する第２のケーブル接続部とを備えたものである。

Claims (7)

1. ガス絶縁スイッチギヤに用いる開閉器と接続導体を絶縁ガスとともに内部に格納した圧力タンクと、前記圧力タンクの一面に装着し前記開閉器を開閉操作する操作機構と、前記圧力タンクの一面に装着し前記接続導体に接続する第１のケーブル接続部と、前記操作機構と前記開閉器を結ぶ方向に対して平行な前記圧力タンクの他面に装着し前記接続導体に接続する第２のケーブル接続部と、を備えたことを特徴とするガス絶縁スイッチギヤ。
2. ガス絶縁スイッチギヤに用いる開閉器を絶縁ガスとともに格納した圧力タンクと、前記圧力タンクの一面に装着し前記開閉器を開閉操作する操作機構と、前記圧力タンクの一面に装着した第１のケーブル接続部と、前記操作機構と前記第１のケーブル接続部の外周を覆う操作機構室と、前記操作機構と前記開閉器を結ぶ方向に対して平行な前記圧力タンクの他面に装着した第２のケーブル接続部と、前記第２のケーブル接続部の外周を覆うケーブル室と、前記操作機構室の側部と前記ケーブル室の側部の双方の間に配置した制御室と、を備えたことを特徴とするガス絶縁スイッチギヤ。
3. 前記制御室は、前記操作機構室の側部と前記ケーブル室の側部を繋いで双方の間に配置した、ものであることを特徴とする請求項２に記載のガス絶縁スイッチギヤ。
4. 前記第１のケーブル接続部と前記第２のケーブル接続部のいずれか一方の面、あるいは双方の面をスイッチギヤの操作面としたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガス絶縁スイッチギヤ。
5. 前記制御室は、前記ガス絶縁スイッチギヤの前記第１のケーブル接続部側又は前記第２のケーブル接続部側のいずれかの方向に向けた開口部を備え、前記開口部を扉で開閉可能に覆うようにしたことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のガス絶縁スイッチギヤ。
6. 第１のケーブル接続部あるいは第１のケーブル接続部において、ケーブルターミナルを複数直列に接続して、複数のケーブルを接続可能としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス絶縁スイッチギヤ。
7. 第１のケーブル接続部あるいは第１のケーブル接続部において、ケーブルターミナルの接続方向をケーブル引込み方向にしたことを特徴とする請求項１、請求項２及び請求項６のいずれか１項に記載のガス絶縁スイッチギヤ。

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