WO2022113259A1

WO2022113259A1 - 防護シャッタおよび閉鎖配電盤

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Publication number: WO2022113259A1
Application number: PCT/JP2020/044188
Authority: WO
Inventors: 丈明山中; 繁稲葉; 敬太山本; 洋十鳥
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2020-11-27
Publication date: 2022-06-02
Anticipated expiration: 2023-05-27
Also published as: JPWO2022113259A1; KR20230066632A; TW202221995A; CN116508217A; KR102693726B1; JP6995248B1; TWI789988B; DE112020007800T5

Abstract

本願で開示される防護シャッタ（４）は、閉鎖配電盤（１）における遮断器（９）が盤側筐体（８）に対して引き出された際に、盤側筐体（８）の主回路端子（３）を覆う防護シャッタ（４）であって、主回路端子（３）を覆う際に主回路端子（３）に対向する絶縁壁部（４２）、および絶縁壁部（４２）に対して主回路端子（３）から離れる側に隙間（４ｓ）をあけて配置された金属板部（４１）、を備えるように構成したことを特徴とする。

Description

防護シャッタおよび閉鎖配電盤

　本願は、防護シャッタおよび閉鎖配電盤に関するものである。

　閉鎖配電盤では、点検等のために遮断器を盤側筐体から引き出した際、普段内部に収容されている充電部が外部に露出することになり、盤内に入る作業者を守るために、充電部である主回路端子を仕切り、シャッタ等の構造物で覆う構造がとられている。その際、絶縁距離を短縮させるための絶縁物の外側に、漏れ電流を逃がす接地金属を設けた複合材を用いることで、絶縁距離の短縮と漏れ電流の抑制を両立させようとしたシャッタ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平４―１９０６０７号公報（第６頁左上欄第２行～第６頁右上欄第５行、第１１図）

　しかしながら、絶縁物との複合材である接地金属は、絶縁物に対して背後電極となるため、主回路端子との絶縁距離の短縮効果を発揮することができず、搭載対象である閉鎖配電盤の小型化を図ることが困難であった。

　本願は、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、主回路端子との絶縁距離を短縮し、小型で信頼性が高い閉鎖配電盤を形成できる防護シャッタを得ることを目的とする。

　本願に開示される防護シャッタは、閉鎖配電盤における遮断器が盤側筐体に対して引き出された際に、前記盤側筐体の主回路端子を覆う防護シャッタであって、前記主回路端子を覆う際に前記主回路端子に対向する絶縁壁部、および前記絶縁壁部に対して前記主回路端子から離れる側に隙間をあけて配置された金属板部、を備えたことを特徴とする。

　本願に開示される防護シャッタによれば、絶縁壁部に対して、隙間をあけて金属板部を設けるようにしたので、絶縁距離の短縮と漏れ電流の抑制とを確実に両立させ、小型で信頼性が高い閉鎖配電盤を形成することができる。

図１Ａと図１Ｂそれぞれは、実施の形態１にかかる防護シャッタの構成を説明するための、主回路端子とともに示す断面図と、防護シャッタ部分を拡大した断面図である。実施の形態１にかかる防護シャッタ、および防護シャッタを搭載した閉鎖配電盤の構成を示すための、遮断器室部分の一部を切り欠いた斜視図である。図３Ａと図３Ｂは、実施の形態１にかかる防護シャッタ、および防護シャッタを搭載した閉鎖配電盤における防護シャッタの動作を説明するための、それぞれ遮断器を引き出した状態と接続位置に設置したときの状態を示す斜視図である。図４Ａと図４Ｂそれぞれは、実施の形態２にかかる防護シャッタの構成を説明するための、主回路端子とともに示す断面図と、防護シャッタ部分を拡大した断面図である。

実施の形態１．
　図１～図３は、実施の形態１にかかる防護シャッタおよびそれを用いた閉鎖配電盤の構成を説明するためのものであり、図１は防護シャッタの構成を説明するための、図２におけるＢ－Ｂ線に対応する断面図であって、図１Ａは防護シャッタが主回路端子を覆う状態（遮断器引き出し時）に対応する主回路端子とともに示す断面図、図１Ｂは図１Ａにおける防護シャッタ部分を拡大し、反時計方向に９０°回転させた断面図である。

　また、図２は、防護シャッタを搭載した閉鎖配電盤における遮断器を引き出した状態での、Ｂ－Ｂ線により、ある相の主回路端子部分を切り欠いた遮断器室部分の斜視図である。そして、図３は閉鎖配電盤における防護シャッタの動作を説明するための斜視図であり、図３Ａは遮断器を引き出した状態での図２に対応する斜視図、図３Ｂは遮断器を主回路端子に接続させた、つまり充電部が閉鎖された状態での斜視図である。

　本願の各実施の形態にかかる防護シャッタの特徴についての説明に先立ち、搭載対象である閉鎖配電盤の構成について説明する。閉鎖配電盤１では、図２に示すように、背面側に図示しない配線が接続された盤側筐体８と、盤側筐体８に対して接近および引き出しのために水平方向（ｘ方向）での移動可能なコンパートメントである遮断器９とを組み合わせて遮断器室が形成される。本例においては、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる３相三線式で交流２４ｋＶクラスの閉鎖配電盤１として記載する。また、鉛直方向（縦方向）をｚ方向、水平方向における遮断器９の引き出し方向をｘ方向、相が並ぶ方向（横方向）をｙ方向とし、前面側から背面側に向かう方向をｘの正方向として記載する。

　盤側筐体８には、上段側で母線、下段側で負荷側配線がそれぞれ図示しない背面側で接続され、相に応じて横方向の３か所に分かれて並んだ計６個の主回路端子３それぞれが、接続面３ｆｃを遮断器９に向けて前面側に配置されている。遮断器９には、上下の主回路端子３それぞれと電気接続を行うための接続端子９２を盤側筐体８に向けて突出させ、内部に開閉器、消弧室等を収容する相ごとの遮断機構部９１ａ～９１ｃ（まとめて遮断機構部９１）が横方向（ｙ方向）に並んで配置されている。また、引き出し動作のために、図示しない移動用の車輪等が設けられている。

　このように構成された遮断器室の充電部（高圧部）は、母線、接続(ケーブル)、遮断器等のユニットに分類され、例えば、主回路端子３の側方側を囲む筒状の絶縁ブッシング２のような仕切りによってそれぞれが区画されている。そして、稼働中は遮断器９と盤側筐体８とで充電部を覆う（閉鎖する）ことになるので、何ら問題はない。しかし、遮断器９等を試験位置に引き出した場合、さらには、盤外に移動させた場合において、盤側筐体８側の充電部である主回路端子３の前面部分がそのまま突出することになる。そこで、背景技術で説明したように、遮断器９の引き出しに応じて、主回路端子３の前面を覆う防護シャッタ４を設けている。

　このように、遮断器９の移動に伴い、防護シャッタ４を駆動させるため、図３（図３Ａ、図３Ｂ）に示すように、盤側筐体８に形成したピン８５ｐを有するアーム８５とリンク８６、および遮断器９側に形成したプレート９５とで、シャッタ駆動機構を形成している。遮断器９を試験位置に引き出した状態（図３Ａ）においては、防護シャッタ４は、絶縁ブッシング２の開口２ａを塞ぎ、主回路端子３の接続面３ｆｃが外部から見えなくなる位置に配置される。つまり、メンテナンス等で遮断器９が盤側筐体８の外に引き出された場合でも、充電部となる主回路端子３に人が接触できないように構成している。

　一方、遮断器９を接続位置に移動させる場合、遮断器９に配置されたプレート９５が盤側筐体８に配置されたアーム８５のピン８５ｐを押し上げることにより、アーム８５の盤側筐体８側の先端部８５ｅが上昇する。アーム８５の先端部８５ｅはリンク８６に差し込まれているので、先端部８５ｅの上昇に伴い、リンク８６と連動する防護シャッタ４が上方に移動することによって、開口２ａ部分を開放する側に防護シャッタ４が移動する。これにより、遮断器９の接続端子９２が防護シャッタ４に接触することなく、接続位置（接続端子９２が主回路端子３と接続する位置）に移動できる。

　上述した構成を踏まえ、実施の形態１にかかる防護シャッタ４について説明する。防護シャッタ４は、図１（図１Ａ、図１Ｂ）に示すように、主回路端子３の接続面３ｆｃに対向する側に配置された絶縁壁部４２と、絶縁壁部４２に対して接続面３ｆｃから離れる方向に隙間４ｓをあけて配置された金属板部４１とで構成している。絶縁壁部４２は、金属板部４１に固定ボルト４５とスペーサ４６を用いて固定されている。スペーサ４６は金属板部４１と絶縁壁部４２の間に隙間４ｓを設ける役目を担っている。

　ここで、絶縁物（絶縁壁部４２に対応）の背後に複合材として接地金属を設けると、背景技術で説明したように背後電極となるので、絶縁物の表面を介して放電する沿面放電が生じた場合に、放電がのびやすくなり、絶縁特性が絶縁物単体のときよりも低下する。これに対し、本願のように固定ボルト４５とスペーサ４６を用いて隙間４ｓを設けることによって絶縁壁部４２の背後にある電極の影響をなくし、バリア絶縁の効果が得られることになる。なお、主回路端子３から金属板部４１が見える位置関係では、バリア絶縁効果が損なわれるため、絶縁壁部４２は金属板部４１をｙｚ面内において包含できるように設定する必要がある。

　なお、絶縁距離Ｌｉについては、定格電圧により変動し、例示した２４ｋＶクラスでは２２０ｍｍあれば、金属板のみでも防護シャッタとして機能する。本願のように、絶縁壁部４２を用いた防護シャッタ４を用いることで、絶縁距離Ｌｉ（接続面３ｆｃと絶縁壁部４２の表面４ｆｉ間の距離）を２２０ｍｍよりも短くすることが可能となる。つまり、防護シャッタ４の接続面３ｆｃに対する総突出量（絶縁距離Ｌｉ＋シャッタ厚みｔ４）を短縮し、遮断器室の厚み（ｘ方向の長さ）を薄くすることで、閉鎖配電盤１をコンパクトに形成することが可能となる。

　なお、上述した効果を発揮するための絶縁壁部４２と金属板部４１との距離（間隔Ｇ４）にはとくに制約はなく、主回路端子３が絶縁ブッシング２の開口２ａから露出する領域を隙間４ｓが網羅するように形成されていればよい。しかし、金属板部４１と絶縁壁部４２の線膨張係数の差と閉鎖配電盤１の設置環境下での温度変化にともなう寸法変動、あるいは製造上の寸法誤差を考慮すると、間隔Ｇ４は、５ｍｍ以上に設定することが好ましい。もちろん上限についての制約はないが、コンパクト化の観点、つまり、防護シャッタ４としての接続面３ｆｃからの総突出量の抑制の観点からは、１０ｍｍ以下に設定しておくことが好ましい。

　また、絶縁壁部４２については、電圧クラス、材料の絶縁破壊電圧値によって好適な厚みは異なる。しかし、実用的には、ＢＭＣ（Bulk Molding Compound）、ＳＭＣ（Sheet Molding Compound）と称される、不飽和ポリエステル樹脂を主成分とした材料で形成した板材であれば、絶縁性、および機械的強度の確保の観点から、１．６ｍｍ以上のものが好ましい。一方、軽量化、とくに上述した移動動作と機械的に連動するシャッタ駆動機構を用いたシャッタ動作の円滑化のためには、３ｍｍ以下のものが好ましい。

　なお、本例では、直線移動する防護シャッタ４を想定して記載したため、絶縁壁部４２、金属板部４１の、開口２ａを覆う部分のｘｚ面内での形状（側面から見た断面形状）は、平坦な場合で説明したが、これに限ることはない。例えば、特許文献に示されているような回転移動に対応して、円弧状、あるいは曲面状に形成しても、同様の効果を得ることが可能である。

実施の形態２．
　上記実施の形態１においては、板材で防護壁部を形成した例について説明した。本実施の形態２においては、可撓性のあるシート材で防護壁部を形成した例について説明する。図４は、実施の形態２にかかる防護シャッタおよびそれを用いた閉鎖配電盤の構成を説明するためのものであり、実施の形態１の説明で用いた図１と同様に、図２におけるＢ－Ｂ線に対応する断面図であって、図４Ａは防護シャッタが主回路端子を覆う状態に対応する主回路端子とともに示す断面図、図４Ｂは図４Ａにおける防護シャッタ部分を拡大し、反時計方向に９０°回転させた断面図である。なお、本実施の形態２においても、実施の形態１で説明したのと同様部分には、同じ符号を付し、実施の形態１で用いた図２、図３を援用する。

　実施の形態２にかかる防護シャッタ４は、図４（図４Ａ、図４Ｂ）に示すように、可撓性のあるシート材による絶縁壁部４２との隙間４ｓを形成するため、ｘｚ面での形状（側面から見た断面形状）が、コの字型（弓型）の金属板部４１を用いるようにした。その際、金属板部４１の形状を両端部４１ｊから立ち上がった両翼部４１ｗの立ち上がり量を揃えて、主部４１ｍを平坦にし、両端部４１ｊで絶縁壁部４２を直接固定できるようにした。

　これにより、可撓性のあるシート材を両端部４１ｊの一端から他端にかけて張り渡して固定し、絶縁壁部４２を構成することで、固定ボルト、スペーサ等を使用することなく、間隔Ｇ４をｘ方向に垂直な面内で容易に一定に保つことができるようになった。このため、板材を用いた実施の形態１と比べ、容易に組立できるようになった。

　そして、絶縁壁部４２には、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）の例えば、厚さ０．１８８ｍｍのシート材を用いた。この場合でも、実施の形態１と同様の絶縁性能を確保している。しかも、板材と比べて機械的衝撃に強いため、絶縁壁部４２の厚みを薄くでき、軽いシャッタ構造とすることを可能にした。軽量化によってシャッタ駆動の負荷をさらに低減することができ、複雑な駆動機構、あるいはパワーアシストを使用することなく、駆動させることができる。

　また、シート材は伸縮性があるため、組立時の破損、あるいは外部からの衝撃にも強く、形状も容易に変更できる。そのため、平板の形だけでなく、型を用いて折り曲げたり、窪ませたりする形状にも対応可能である。これにより金属板部４１の構造を変更するだけでなく、絶縁壁部４２側の形状を変更することで、取付方法を考慮することができ、板材を用いた場合と比べ、配置する際の自由度も高くなった。

変形例．
　上記例では、金属板部４１を断面形状がコの字状をなす弓のような形状にし、金属板部４１が、絶縁壁部４２と隙間４ｓをあけて配置するようにしているが、これに限ることはない。例えば、逆に、金属板部４１を平板にし、板材、あるいはシート材を湾曲させて形成した絶縁壁部４２を金属板部４１に取付けることで、金属板部４１との間に隙間４ｓを形成するようにしても良い。

　なお、本願は、様々な例示的な実施の形態およ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よう様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態で開示した内容の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組合せで実施の形態に適用可能である。したがって、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、他の実施の形態で開示した構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

　例えば、３相三線式で２４ｋＶの閉鎖配電盤１として記載したが、これに限ることなく、異なる相線式、異なる電圧クラスでも適用可能である。さらには、直流であっても適用可能である。また、絶縁壁部４２の材料についても、記載した材料に限ることはなく、絶縁破壊電圧、および耐候性等を考慮して適宜変更可能である。また、閉鎖配電盤１においては、遮断器９を水平方向に引き出す構造が一般的であるが、これに限ることはない。例えば、点検、修理等の必要に応じて遮断器９と主回路端子３との接続を解除（本例の引き出しに対応）する際に、充電部の閉鎖が解かれる構造であれば、適用可能である。

　以上のように、各実施の形態にかかる防護シャッタ４によれば、閉鎖配電盤１における遮断器９が盤側筐体８に対して引き出された際に、盤側筐体８の主回路端子３を覆う防護シャッタ４であって、主回路端子３を覆う際に主回路端子３（接続面３ｆｃ）に対向する絶縁壁部４２、および絶縁壁部４２に対して主回路端子３から離れる側に隙間４ｓをあけて配置された金属板部４１、を備えるように構成した。これにより、絶縁距離Ｌｉの短縮と漏れ電流の抑制とを確実に両立させ、小型で信頼性が高い閉鎖配電盤１を形成することができる。

　隙間４ｓにおける間隔Ｇ４が５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下の範囲内であれば、とくに厳密な寸法精度を要求することなく、温度変化による寸法変動があっても、確実に隙間４ｓを確保し、絶縁距離Ｌｉを確実に短縮できる。

　隙間４ｓは、主回路端子３の周囲を仕切る絶縁ブッシング２の開口２ａに対応する部分を網羅する領域にわたり形成されているように構成すれば、確実な絶縁が可能になる。

　金属板部４１は断面形状が弓型をなし、弓型の（両端部４１ｊの）一端から他端にかけて張り渡された可撓性のシート材で絶縁壁部４２を構成すれば、隙間４ｓを有する構造を容易に製造できる。さらに、軽量で機械的なダメージも受けがたく、耐久性が高まる。

　絶縁壁部４２には、隙間４ｓを形成するための湾曲部が設けられているようにしても、隙間４ｓを有する構造を容易に製造できる。

　また、各実施の形態にかかる閉鎖配電盤１によれば、上述した防護シャッタ４、主回路端子３が前面側に配置され、主回路端子３に対し背面側で母線、および負荷配線が接続された盤側筐体８、盤側筐体８の前面側に対向し、引き出し自在に構成された遮断器９、および遮断器９を盤側筐体８から引き出した際に、主回路端子３を覆う位置に防護シャッタ４を駆動させるシャッタ駆動機構（ピン８５ｐを有するアーム８５、リンク８６、およびプレート９５で形成）を備えたので、小型で信頼性が高くなる。

　１：閉鎖配電盤、　２：絶縁ブッシング、　３：主回路端子、　４：防護シャッタ、　４１：金属板部、　４２：絶縁壁部、　４ｓ：隙間、　８：盤側筐体、　８５：アーム（シャッタ駆動機構）、　８５ｐ：ピン（シャッタ駆動機構）、　８６：リンク（シャッタ駆動機構）、　９：遮断器、　９１：遮断機構部、　９５：プレート（シャッタ駆動機構）、　９２：接続端子、　Ｇ４：間隔、　Ｌｉ：絶縁距離、　ｔ４：シャッタ厚み。

Claims

　閉鎖配電盤における遮断器が盤側筐体に対して引き出された際に、前記盤側筐体の主回路端子を覆う防護シャッタであって、
　前記主回路端子を覆う際に前記主回路端子に対向する絶縁壁部、および
　前記絶縁壁部に対して前記主回路端子から離れる側に隙間をあけて配置された金属板部、
　を備えたことを特徴とする防護シャッタ。
　前記隙間における間隔が５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の防護シャッタ。
　前記隙間は、前記主回路端子の周囲を仕切る絶縁ブッシングの開口に対応する部分を網羅する領域にわたり形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の防護シャッタ。
　前記金属板部は断面形状が弓型をなし、
　前記弓型の一端から他端にかけて張り渡された可撓性のシート材で前記絶縁壁部を構成していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の防護シャッタ。
　前記絶縁壁部には、前記隙間を形成するための湾曲部が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の防護シャッタ。
　請求項１から５のいずれか１項に記載の防護シャッタ、
　前記主回路端子が前面側に配置され、前記主回路端子に対し背面側で母線、および負荷配線が接続された前記盤側筐体、
　前記盤側筐体の前記前面側に対向し、引き出し自在に構成された前記遮断器、および
　前記遮断器を前記盤側筐体から引き出した際に、前記主回路端子を覆う位置に前記防護シャッタを駆動させるシャッタ駆動機構、
　を備えたことを特徴とする閉鎖配電盤。