WO2015182009A1 - 母線構造およびこれを用いた配電盤 - Google Patents

母線構造およびこれを用いた配電盤 Download PDF

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尊美 寒川
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三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/20—Bus-bar or other wiring layouts, e.g. in cubicles, in switchyards
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    • H02B1/20—Bus-bar or other wiring layouts, e.g. in cubicles, in switchyards
    • H02B1/21—Bus-bar arrangements for rack-mounted devices with withdrawable units
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G5/00—Installations of bus-bars
    • H02G5/06—Totally-enclosed installations, e.g. in metal casings

Definitions

  • the present invention relates to a bus structure and a switchboard using the same.
  • Conventional switchboards for example, divide the housing into front, middle, and rear parts, and at least one of the horizontal busbars and parts such as switch units, inverters, and power supply units at the front and rear of the divided housings.
  • the vertical bus is stored in the middle casing, and the casings are fastened to each other.
  • the horizontal bus bar supplies power to the entire load, and the vertical bus bar branches from the horizontal bus bar and supplies power to each unit individually.
  • the horizontal bus is arranged in the horizontal direction on the upper side of the housing
  • the vertical bus is arranged in the vertical direction integrally from the top to the bottom of the housing, and is connected to the horizontal bus on the upper end side.
  • the vertical busbar branched from the horizontal busbar is an integrated vertical busbar from the top to the bottom of the panel.
  • the connection point between the horizontal bus and the vertical bus is provided at the top of the vertical bus. Therefore, when a large-capacity load is mounted in the vicinity of the lowermost stage of the panel, it is necessary to flow a large current over the entire length of the vertical bus, so that heat generation from the vertical bus has also increased.
  • in order to suppress heat generation from the vertical bus it is necessary to increase the cross-sectional area of the vertical bus or increase the surface area of the vertical bus to cool it. If the size is increased, the board itself becomes larger accordingly, and there is a problem that the installation efficiency of the board is lowered and the economical efficiency is deteriorated.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a bus structure that can suppress heat generation due to current flowing in a vertical bus and a switchboard using the bus structure.
  • a plurality of sets of horizontal buses supplied with power from the same system power source are distributed and arranged at a plurality of locations in the vertical direction within the housing, and are individually connected to the plurality of sets of horizontal buses.
  • a plurality of sets of vertical buses branched in the vertical direction are arranged in the vertical direction in the housing.
  • the switchboard according to the present invention uses the above busbar structure.
  • a plurality of sets of horizontal buses supplied with power from the same system power source are distributed and arranged at a plurality of locations in the vertical direction in the housing, and each of the plurality of sets of horizontal buses is individually provided. Since multiple sets of vertical buses that are connected and branch in the vertical direction are arranged side by side in the vertical direction in the housing, the current flowing through the vertical buses is dispersed by dividing the vertical buses that lead to the load into multiple parts. The current flowing through each vertical bus can be reduced. Thereby, since heat generation from the vertical bus can be suppressed, the cross-sectional area and surface area of the vertical bus can be reduced. Moreover, according to the switchboard using this bus-bar structure, the installation efficiency and economic efficiency of the switchboard can be improved.
  • FIG. 1A and 1B are diagrams showing a switchboard using the busbar structure according to Embodiment 1, wherein FIG. 1A is a front view and FIG. 1B is a side view.
  • the switchboard of the present application is intended for low voltage and large current.
  • the three-phase horizontal bus is composed of two horizontal buses for each phase, which is further divided into two parts, and the first horizontal bus 2 is arranged on the upper side of the cabinet 1 of the switchboard.
  • the second horizontal buses 3 are respectively arranged in the horizontal direction and fixed to the casing 1 of the switchboard via an insulator (not shown).
  • Each of the horizontal buses 2 and 3 is made of, for example, a flat copper material having a rectangular cross section.
  • the first horizontal bus 2 and the second horizontal bus 3 are supplied with electric power from the same system power source.
  • Each horizontal bus is individually connected with a vertical bus extending in the vertical direction. That is, the first vertical bus 4 is connected to the first horizontal bus 2, and the second vertical bus 5 is connected to the second horizontal bus 3, respectively.
  • the first vertical bus 4 is connected to the first horizontal bus 2
  • the second vertical bus 5 is connected to the second horizontal bus 3, respectively.
  • one first vertical bus 4 is connected to two A-phase horizontal buses of the first horizontal bus 2 by connecting conductors 6.
  • the B phase and the C phase are similarly connected, and the second horizontal bus 3 and the second vertical bus 5 are similarly connected.
  • the present invention connects one set of vertical buses consisting of three three-phases to one set of horizontal buses consisting of six three-phase horizontal buses, and connects them to the upper and lower sides of the casing 1 of the switchboard. Two sets are arranged in the direction.
  • Each of the vertical buses 4 and 5 is formed of, for example, a copper plate having an L-shaped cross section, and one surface of the L shape is used as a connection surface with the horizontal bus bar, and the other surface projects to the side opposite to the horizontal bus bar side. I am letting. And it is being fixed to the housing
  • the unit device is connected to the vertical bus and can be disconnected by pulling out the contact portion.
  • the cross-sectional shape of the vertical bus bar is not limited to the L shape, and may be another shape.
  • the horizontal bus is divided into the first horizontal bus 2 and the second horizontal bus 3 and distributed to two locations in the vertical direction in the casing 1 of the switchboard.
  • the first vertical bus 4 is What is necessary is just to make it a cross-sectional area corresponding to the load current of the apparatus connected to it, and the 2nd vertical bus
  • bath 5 should just be taken as the cross-sectional area corresponding to the load current of the apparatus connected to it.
  • the horizontal buses are two buses for each phase.
  • the present invention is not limited to this, and one horizontal bus may be used for each phase.
  • the horizontal bus has been described as two horizontal buses and two vertical buses connected to the horizontal buses, but the present invention is not limited to two sets. Applies to connected busbar structures.
  • a plurality of sets of horizontal buses supplied with power from the same system power source are distributed and arranged at a plurality of locations in the vertical direction in the housing. Since multiple sets of vertical buses that are individually connected to the horizontal buses and branch in the vertical direction are arranged side by side in the vertical direction in the housing, the vertical buses leading to the load are divided into multiple vertical buses. The current flowing through each of the vertical buses can be reduced. Thereby, since heat generation from the vertical bus can be suppressed, the cross-sectional area and surface area of the vertical bus can be reduced.
  • FIG. 2A and 2B are diagrams showing a switchboard using a busbar structure according to Embodiment 2, wherein FIG. 2A is a front view and FIG. 2B is a side view. Since it is a part corresponding to FIG. 1 of the first embodiment, the same parts are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and differences will be mainly described.
  • the horizontal bus is divided into the first horizontal bus 2 and the second horizontal bus 3 and distributed
  • the vertical bus is also divided into the first vertical bus 7 and the second horizontal bus.
  • the first vertical bus 7 and the second vertical bus 8 have different cross-sectional areas and surface areas corresponding to the capacity of the connected load.
  • FIG. 2 shows a case where the cross-sectional area and surface area of the second vertical bus bar 8 are larger than those of the first vertical bus bar 7.
  • a large-capacity load device is mounted on the lower side of the casing 1 of the switchboard, it is necessary to pass a large current through the second vertical bus 8, and therefore the second vertical bus 8 on the lower side.
  • the large-capacity load device is not mounted on the upper stage side, it is not necessary to increase the cross-sectional area and surface area of the first vertical bus bar 7 on the upper stage side.
  • FIG. 2 assumes such a case.
  • the cross-sectional area and surface area of the first vertical bus 7 may be increased.
  • each vertical bus 7 and 8 By changing the size (cross-sectional area and surface area) of each vertical bus 7 and 8 according to the load capacity to be mounted, waste of the vertical bus can be eliminated, cost reduction, and downsizing. Is possible.
  • each of the plurality of sets of vertical buses is configured to have a different cross-sectional area and surface area corresponding to the capacity of the connected load. Power can be efficiently supplied to the load by optimizing the size of the bus.
  • FIG. 3A and 3B are diagrams showing a switchboard using a busbar structure according to Embodiment 3, wherein FIG. 3A is a front view and FIG. 3B is a side view. Since it is a part corresponding to FIG. 1 of the first embodiment, the same parts are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and differences will be mainly described.
  • This embodiment also divides the vertical bus into two parts and connects them individually to the horizontal buses as in the first embodiment. However, the difference is that the vertical buses divided in the vertical direction are connected at the center. This is the point.
  • each of the vertical buses 4 and 5 has an L-shaped cross section as described in the first embodiment, a plane perpendicular to the connection surface with the horizontal buses 2 and 3 is used.
  • the plate-like connecting conductors 9 are assigned from both sides of the surface and connected by bolting.
  • the present invention is not limited to this connection structure, and the first vertical bus 4 and the second vertical bus 5 need only be electrically connected.
  • the current flowing through the horizontal buses 2 and 3 and the vertical buses 4 and 5 can be balanced.
  • a large-capacity load device is mounted near the center portion of the casing 1 of the switchboard, current can be supplied from the vertical buses 4 and 5 on the upper and lower sides.
  • the cross-sectional area and the surface area of can be made small. Thereby, cost reduction and size reduction are attained, and the installation efficiency and economical efficiency of the switchboard to accommodate can be improved.
  • the first vertical bus 4 and the second vertical bus 5 are described as having the same shape. However, as in the second embodiment, the vertical buses 4 and 5 have different cross-sectional areas and surface areas. It can also be applied to cases.
  • a plurality of sets of vertical buses are connected to each other by connecting conductors and are integrally connected, so that the balance between the horizontal bus bars and the vertical buses arranged in a plurality of sets is balanced.
  • power can be supplied from each vertical bus, so that the cross-sectional area and surface area of the vertical bus can be reduced.
  • the switchboard having the bus structure of any one of the first to third embodiments since the switchboard having the bus structure of any one of the first to third embodiments is used, the switchboard that can suppress the heat generation from the vertical busbar and reduce the cross-sectional area and surface area of the vertical busbar. Can be obtained. For this reason, it is possible to improve the installation efficiency and economical efficiency of the switchboard.
  • the embodiments can be freely combined, or the embodiments can be appropriately changed or omitted.
  • 1 switchboard housing 2 first horizontal bus, 3 second horizontal bus, 4 first vertical bus, 5 second vertical bus, 6 connecting conductor, 7 First vertical bus, 8 Second vertical bus, 9 Connection conductor.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • Installation Of Bus-Bars (AREA)
  • Distribution Board (AREA)

Abstract

　配電盤の内部に用いられる母線構造であって、同一系統の電源から電力供給される第１の水平母線（２）と第２の水平母線（３）が、配電盤の筐体（１）内の上下方向の２カ所に分散して配置され、第１の水平母線（２）には第１の垂直母線（４）が、また第２の水平母線（３）には第２の垂直母線（５）が、それぞれに個別に接続されて垂直方向に分岐し、両垂直母線（４），（５）は配電盤の筐体（１）内の上下方向に並べて配置されている。

Description

母線構造およびこれを用いた配電盤
　この発明は、母線構造およびこれを用いた配電盤に関するものである。
　従来の配電盤は、例えば、筐体を前部，中部，後部に分割し、分割した筐体の前部および後部に開閉器ユニット，インバータ，電源引込ユニットなどの部品と、水平母線の少なくとも一つが収納され、中部の筐体に垂直母線が収納され、各筐体間が締結されて構成されている。水平母線は負荷全体に電源供給するものであり、垂直母線は水平母線から分岐して各ユニットに個別に電源供給するものである。
　そして、母線配置としては、水平母線が、筐体の上部側において水平方向に配置され、垂直母線が、筐体の上から下まで一体で垂直方向に配置され、上端側で水平母線と接続されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６－３３９０１号公報（第３頁、図１－２）
　上記特許文献１に示すような従来の配電盤の母線構造は、水平母線から分岐される垂直母線は、盤の上から下まで一体の垂直母線となっている。そして、水平母線と垂直母線の接続箇所は、垂直母線の最上部に設けられている。そのため、盤の最下段近傍に大容量の負荷を実装した場合には、垂直母線の全長にわたって大電流を流す必要があるので、垂直母線からの発熱も大きくなってしまっていた。
　このような母線構造で、垂直母線からの発熱を抑えるためには、垂直母線の断面積を大きくするか、垂直母線の表面積を大きくして冷却する必要があるが、垂直母線の断面積および表面積を大きくすれば、それにつれて盤自体も大きくなってしまい、盤の設置効率が低下するとともに、経済性も悪化するという問題点があった。
　この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、垂直母線に流れる電流による発熱を抑制できる母線構造およびこれを用いた配電盤を提供することを目的とする。
　この発明に係る母線構造は、同一系統の電源から電力供給される複数組の水平母線が、筐体内の上下方向の複数箇所に分散して配置され、複数組の水平母線のそれぞれに個別に接続されて垂直方向に分岐する複数組の垂直母線が、筐体内の上下方向に並べて配置されているものである。
　また、この発明に係る配電盤は、上記の母線構造を用いたものである。
　この発明の母線構造によれば、同一系統の電源から電力供給される複数組の水平母線が、筐体内の上下方向の複数箇所に分散して配置され、複数組の水平母線のそれぞれに個別に接続されて垂直方向に分岐する複数組の垂直母線が、筐体内の上下方向に並べて配置されているので、負荷に繋がる垂直母線を複数に分割したことにより、垂直母線に流れる電流が分散されて、それぞれの垂直母線に流れる電流を少なくできる。
　これにより、垂直母線からの発熱を抑えることができるため、垂直母線の断面積や表面積を小さくすることが可能となる。
　また、この母線構造を用いた配電盤によれば、配電盤の設置効率、および経済性の向上を図ることができる。
この発明の実施の形態１による母線構造を用いた配電盤を示す正面図と側面図である。 この発明の実施の形態２による母線構造を用いた配電盤を示す正面図と側面図である。 この発明の実施の形態３による母線構造を用いた配電盤を示す正面図と側面図である。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１による母線構造を用いた配電盤を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。以下図に基づいて説明する。
　本願の配電盤は、低電圧、大電流への対応を想定したものである。図のように、３相の水平母線は、各相につき２本の水平母線で構成し、更にそれを二つに分けて配電盤の筐体１の上部側に第１の水平母線２を、中部に第２の水平母線３をそれぞれ水平方向に向けて配置し、図示しない碍子を介して配電盤の筐体１に固定されている。各水平母線２，３は、例えば、断面が矩形状の平板の銅材からなっている。
　この第１の水平母線２と第２の水平母線３は、同一系統の電源から電力の供給を受けるものである。
　各水平母線には、個別に、垂直方向に伸びる垂直母線が接続されている。すなわち、第１の水平母線２に対して第１の垂直母線４が、第２の水平母線３に対して第２の垂直母線５が、それぞれ個別に接続されている。例えば、Ａ相であれば、第１の水平母線２の２本のＡ相水平母線に対して１本の第１の垂直母線４が、接続導体６により接続されている。接続導体６を用いることで、他相の水平母線と垂直母線との干渉を防いでいる。Ｂ相、Ｃ相も同様に接続され、更に、第２の水平母線３と第２の垂直母線５も同様に接続されている。
　上述のように、本願発明は、３相６本の水平母線からなる１組の水平母線に対し、３相３本からなる１組の垂直母線を接続し、それを配電盤の筐体１の上下方向に２組配置して構成されている。
　各垂直母線４，５は、例えば、断面をＬ字状に形成した銅板で構成され、Ｌ字状の一面を水平母線との接続面とし、他方の面を水平母線側とは反対側に突出させている。そして、絶縁支持部材（図示せず）により配電盤の筐体１に固定されている。
　また、図示は省略しているが、母線が収容された図１のような配電盤の筐体１の前面側には、例えば、負荷に接続される複数のユニット機器が上下方向に並べて配置される。更に，必要に応じて電源引き込みユニットが収容されて配電盤が構成されている。
　その場合、上述のような断面Ｌ字状の垂直母線を用いることで、水平母線側とは反対側に突出した辺を利用し、その突出辺にユニット機器の背面側の接触子を挿入することで、ユニット機器が垂直母線に接続され、また、接触子部を引き抜くことで断路できるようになっている。
　ただし、垂直母線の断面形状はＬ字状に限定するものではなく、他の形状であっても良い。
　次に、本願のように構成した母線構造の作用について説明する。
　特許文献１のような従来の母線構造では、配電盤の筐体１の上部側に配置した水平母線に、配電盤の筐体１の上部から下部まで１体の垂直母線を接続していたので、例えば、配電盤の筐体１の下部側に大容量の負荷機器を実装した場合には、垂直母線の全長にわたって大電流が流れ、発熱が大きくなっていた。
　これに対し、本実施の形態の母線構造では、水平母線を第１の水平母線２と第２の水平母線３とに分けて、配電盤の筐体１内の上下方向の２箇所に分散して配置し、各水平母線２，３に対して個別に第１の垂直母線４と第２の垂直母線５を接続し、それらを上下方向に並べて配置したことにより、第１の垂直母線４は、それに接続される機器の負荷電流に見合った断面積とすれば良く、同様に、第２の垂直母線５は、それに接続される機器の負荷電流に見合った断面積とすれば良い。
　また、例えば、最下段に大容量の負荷機器を実装した場合には、第２の垂直母線５のみに大電流を流せばよいため、垂直母線からの発熱を抑えることができる。
　この結果、各垂直母線４，５の断面積や表面積を小さく構成することが可能となる。
　これまでの説明では、水平母線は各相につき２本の母線としたが、これに限定するものではなく、各相につき１本の水平母線で構成しても良い。
　また、水平母線は２組の水平母線と、それに個別に接続された２組の垂直母線として説明したが、２組に限定するものではなく、複数組の水平母線に個別に複数組の垂直母線が接続された母線構造に適用される。
　以上のように、実施の形態１の母線構造によれば、同一系統の電源から電力供給される複数組の水平母線が、筐体内の上下方向の複数箇所に分散して配置され、複数組の水平母線のそれぞれに個別に接続されて垂直方向に分岐する複数組の垂直母線が、筐体内の上下方向に並べて配置されているので、負荷に繋がる垂直母線を複数に分割したことにより、垂直母線に流れる電流が分散されて、それぞれの垂直母線に流れる電流を少なくできる。
　これにより、垂直母線からの発熱を抑えることができるため、垂直母線の断面積や表面積を小さくすることが可能となる。
実施の形態２．
　図２は、実施の形態２による母線構造を用いた配電盤を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。実施の形態１の図１と対応する部分なので、同等部分は同一符号を付して説明は省略し、相違点を中心に説明する。
　本実施の形態も、実の形態１と同様に、水平母線を第１の水平母線２と第２の水平母線３に分けて分散配置し、垂直母線も第１の垂直母線７と第２の垂直母線８に分け、それぞれ個別に水平母線２，３に接続している。
　相違点は、本実施の形態では、第１の垂直母線７と第２の垂直母線８とで、接続される負荷の容量に対応して断面積および表面積が異なっている点である。
　図２では、第２の垂直母線８の断面積および表面積を第１の垂直母線７より大きくした場合を示している。
　例えば、配電盤の筐体１の下段側に大容量の負荷機器が実装されるような場合は、第２の垂直母線８に大電流を流す必要があるため、下段側の第２の垂直母線８の断面積および表面積を大きくし、上段側に大容量の負荷機器が実装されない場合は、上段側の第１の垂直母線７の断面積および表面積を大きくする必要がない。図２の例は、そのような場合を想定したものである。逆に上段側に大容量の負荷機器を実装する場合は、第１の垂直母線７の断面積および表面積を大きくすれば良い。
　このように、実装される負荷の容量に応じ、各垂直母線７，８の大きさ（断面積および表面積）を変化させることにより、垂直母線の無駄を省くことができ、コスト低減、および小形化が可能となる。
　以上のように、実施の形態２の母線構造によれば、複数組の垂直母線のそれぞれは、接続される負荷の容量に対応して断面積および表面積が異なるように構成されているので、垂直母線の大きさを最適な大きさにして、効率よく負荷に電力を供給できる。
実施の形態３．
　図３は、実施の形態３による母線構造を用いた配電盤を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。実施の形態１の図１と対応する部分なので、同等部分は同一符号を付して説明は省略し、相違点を中心に説明する。
　本実施の形態も、垂直母線を２分割し、それぞれ個別に水平母線と接続しているのは実施の形態１と同様であるが、相違点は、上下に分けた垂直母線を中央部で接続した点である。
　図３のように、第１の垂直母線４の下部側端部と、第２の垂直母線５の上部側端部とを、連結導体９により連結したものである。各垂直母線４，５は、実施の形態１で説明したように、断面がＬ字状をしているので、水平母線２，３との接続面に対し直角方向の面を利用して、その面の両面から板状の連結導体９をあてがい、ボルト締めして連結する。ただし、この連結構造に限定するものではなく、第１の垂直母線４と第２の垂直母線５とが電気的に接続されていれば良い。
　このように、上下２分割した垂直母線４，５を中央部で連結して一体に繋ぐことにより、各水平母線２，３と各垂直母線４，５に流れる電流の平衡をとることができる。そして、例えば、配電盤の筐体１の中央部近傍に大容量の負荷機器が実装される場合には、上下それぞれの垂直母線４，５から電流を供給することができるため、垂直母線４，５の断面積および表面積を小さく構成することが可能となる。
　これにより、コスト低減、および小形化が可能となり、収容する配電盤の設置効率および経済性の向上を図ることができる。
　なお、図３では、第１の垂直母線４と第２の垂直母線５を同形状のものとして説明したが、実施の形態２のように、両垂直母線４，５で断面積および表面積が異なる場合にも適用できる。
　以上のように、実施の形態３の母線構造によれば、複数組の垂直母線は、連結導体により互いに連結されて一体に繋がっているので、複数組に分散配置した水平母線と垂直母線の平衡がとれ、また、配電盤の中央付近に大容量の負荷機器を接続するような場合でもそれぞれの垂直母線から電力を供給できるため、垂直母線の断面積および表面積を小さくすることが可能となる。
　また、実施の形態１から実施の形態３のいずれか１つの母線構造を備えた配電盤としたので、垂直母線からの発熱を抑えて、垂直母線の断面積や表面積を小さくすることが可能な配電盤を得ることができる。このため、配電盤の設置効率、および経済性の向上を図ることができる。
　なお、本願発明は、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、変更、省略したりすることが可能である。
　１　配電盤の筐体、２　第１の水平母線、３　第２の水平母線、
　４　第１の垂直母線、５　第２の垂直母線、６　接続導体、
　７　第１の垂直母線、８　第２の垂直母線、９　連結導体。

Claims (4)

  1. 　同一系統の電源から電力供給される複数組の水平母線が、筐体内の上下方向の複数箇所に分散して配置され、前記複数組の水平母線のそれぞれに個別に接続されて垂直方向に分岐する複数組の垂直母線が、前記筐体内の上下方向に並べて配置されていることを特徴とする母線構造。
  2. 　請求項１に記載の母線構造において、
    前記複数組の垂直母線のそれぞれは、接続される負荷の容量に対応して断面積および表面積が異なるように構成されていることを特徴とする母線構造。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の母線構造において、
    前記複数組の垂直母線は、互いに連結導体により連結されて一体に繋がっていることを特徴とする母線構造。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の母線構造を備えた配電盤。
    　
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