JP6562755B2 - スイッチギヤ - Google Patents

Description

この発明は、金属閉鎖形のスイッチギヤの構造に関するものである。

従来から、機能別に分割したモジュールの組合せにより１面を構成する金属閉鎖盤形スイッチギヤが知られている。このような従来のスイッチギヤの一例を図１１に示す。（ａ）は斜視図、（ｂ）はそのブロックスケルトンである。
引出形の遮断器５１や変流器および制御リレー器等の制御機器（図示せず）を搭載して１回路単位の機器モジュール５２とし、この機器モジュール５２を複数個接合して積み重ねて機器ブロック５３を構成する。（ａ）の斜視図には遮断器５１は図示していない。
機器ブロック５３の側面に、機器ブロック５３と同じ高さおよび奥行を有し内部にケーブル５４が収容されるケーブルモジュール５５を接合し、更に、これらの上方に、機器ブロック５３およびケーブルモジュール５５と同じ幅と奥行を有し内部に主母線５６を収容する母線モジュール５７を接合して１面のスイッチギヤを構成している。主母線５６と遮断器５１を接続する分岐母線５８は機器モジュール５２内の背面側に配置されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１１５９２６号公報（第３頁、図１−図３）

特許文献１のような従来のスイッチギヤでは、機能別に分割した各モジュールの組合せによりスイッチギヤを構成することで、設計時間を短縮して量産を可能とし、コスト低減を図っている。しかしながら、１台の遮断器が１回路単位毎のモジュールとなっており、１面を構成するモジュール数が多い。また、それぞれのモジュールが筐体を構成するための最低４本の柱フレームと天井・床フレームを必要とする。そのため、モジュール間の接続作業が多く、組立時間が多くなることや、柱フレームや天井・床フレームが二重となり部材の使用箇所が多くなることでコスト高となるという問題点があった。
更に、上部に配置された母線モジュールの主母線と遮断器間を接続する分岐母線が、遮断器のすぐ後面に配置されているため、ケーブル引出部の外線接続導体は、遮断器を収容する機器ブロックの側面に配置する必要があり、前面操作・前面保守の構造にしか対応できない。前面操作・後面保守の構造に対応するには、別構造の機器ブロックを用意する必要があり、構成部品の種類が多くなり、コスト高の要因とな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、機能別のモジュールを採用しながら、多様な保守形態に対応でき、且つコスト低減を図ったスイッチギヤを提供することを目的とする。

本願に開示されるスイッチギヤは、遮断器が搭載される機器ユニットが上下２段に配置され、上下の機器ユニットの間に主母線が配置された遮断器室と、遮断器室の前方にあって前面に扉を有し機器ユニットの制御回路が収容される制御室とで構成された遮断器モジュールを基本機能モジュールとし、更に、外線ケーブルを収容するケーブルモジュールを備え、扉を前面にして配置された遮断器モジュールに対して、遮断器モジュールの側面にケーブルモジュールが配置されることで前面操作・前面保守タイプに構成され、遮断器モジュールの後面にケーブルモジュールが配置されることで前面操作・後面保守タイプに構成されるようにしたものである。

本願に開示されるスイッチギヤによれば、上下の機器ユニットの間に主母線が配置された遮断器モジュールを基本機能モジュールとし、更に、外線ケーブルを収容するケーブルモジュールを備え、この遮断器モジュールに対して、ケーブルモジュールの配置を替えることで、前面操作・前面保守タイプ、または、前面操作・後面保守タイプに構成されるようにしたので、前面操作・前面保守タイプと前面操作・後面保守タイプのスイッチギヤで、機器ユニットから主母線までを同一として、共用部品を多くすることができる。それにより、前面操作・前面保守と前面操作・後面保守で、遮断器モジュールの統一による生産効率化や部品管理コストの削減を図ることができる。

この発明の実施の形態１によるスイッチギヤの遮断器モジュールを示す側面断面図である。 実施の形態１による前面操作・前面保守タイプの場合の、遮断器モジュール，ケーブルモジュール，および母線モジュールの正面図と側面断面図である。 図２の各モジュールを組み合わせた、実施の形態１における前面操作・前面保守タイプのスイッチギヤの正面図と側面断面図である。 実施の形態１による前面操作・後面保守タイプの場合の、遮断器モジュール，ケーブルモジュール、および母線モジュールの側面断面図である。 図４の各モジュールを組み合わせた、実施の形態１における前面操作・後面保守タイプのスイッチギヤの側面断面図である。 この発明の実施の形態２による前面操作・前面保守タイプのスイッチギヤの正面図と側面断面図である。 実施の形態２による前面操作・後面保守タイプのスイッチギヤの側面断面図である。 この発明の実施の形態３によるスイッチギヤの遮断器モジュールを示す側面断面図である。 図８の遮断器モジュールを用いた前面操作・前面保守タイプのスイッチギヤの正面図と側面断面図である。 図８の遮断器モジュールを用いた前面操作・後面保守タイプのスイッチギヤの側面断面図である。 従来のスイッチギヤの斜視図とスケルトン図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるスイッチギヤを構成する遮断器モジュール１０１の側面断面図である。この遮断器モジュール１０１は、後述する前面操作・前面保守と前面操作・後面保守の構造どちらにでも使用できる基本機能モジュールである。
図のように、遮断器モジュール１０１は、筐体１の内部が制御室２と遮断器室３に区画され、制御室２の外部側に扉４を有している。なお、以下では扉４の側を前面、その反対側を後面として説明する。また、図１では骨組みのみを示し、内部に収容する機器や部品類は表示していない。

遮断器室３の内部は、上段遮断器室３ａと下段遮断器室３ｂに区画され、それぞれに機器ユニットが収容される。図１の場合では、機器ユニットとして、各室に後述する遮断器６が搭載されて構成される１回線分の遮断器ユニットがこれに該当する。すなわち、全体で２段積フィーダの遮断器ユニットとなっている。各室の床面には、引出形の遮断器６を出し入れするためのレール（図示せず）が敷設され、奥側に垂直に設けられた壁面には、遮断器６の背面から導出した上部端子および下部端子と接離可能なブッシング５が配置されている。遮断器６が３相の場合は、ブッシング５も各相に対応させて、図の紙面に垂直方向に３個並べて配置されている。
遮断器室３の前方の制御室２には、２段積フィーダの機器ユニットに必要な制御機器および制御回路（いずれも図示せず）が収容される。

図２は、図１の遮断器モジュール１０１を用いて、前面操作・前面保守タイプのスイッチギヤを構成する場合の、遮断器モジュール１０１，ケーブルモジュール２０１，および母線モジュール３０１の正面図（ａ）と側面断面図（ｂ）である。また、図３は、図２の状態から各モジュールを組み合わせて完成させた、前面操作・前面保守タイプのスイッチギヤを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。なお、（ａ）の正面図には、前面の扉４またはカバー等は省略して内部が見える状態とし、内部に収容する遮断器等の機器は表示していない。

図２のように、遮断器モジュール１０１は、上段遮断器室３ａと下段遮断器室３ｂのそれぞれに引出形の遮断器６を収容し、奥側に押し込んで、遮断器６の背面の上部端子と下部端子を、ブッシング５の中心導体に嵌合させる。ブッシング５の背面側において、上段の遮断器６の上部端子側は、上方へ向けて配置した母線接続導体７に接続すると共に、上段の遮断器６の上部端子側と下段の遮断器６の上部端子側とを接続導体８で接続する。
上段および下段の遮断器６の下部端子側は、ブッシング５の背面側において、下方に向けて配置した各相の接続導体９に接続し、更に各相から左または右（図では左）に水平に伸延する外線接続導体１０に接続する。このとき、外線接続導体１０と接続導体８とは絶縁距離を満足するように、各部の寸法が決定されている。
上下の遮断器６の下部側のブッシング５には、変流器１１および零相変流器１２が設けられている。

遮断器モジュール１０１に対し、遮断器モジュール１０１と同じ高さおよび奥行で、ケーブル端末処理スペースを有する筐体２１で構成されたケーブルモジュール２０１を用意する。
また、遮断器モジュール１０１と同じ奥行で、遮断器モジュール１０１とケーブルモジュール２０１を合計した幅を有する母線モジュール３０１を用意する。
母線モジュール３０１は、筐体３１の内部に、水平方向左右に伸びる３相の主母線３２が配置され、主母線３２の各相には、遮断器モジュール１０１の３相の母線接続導体７に接続可能な３本の分岐母線３３を設けている。

遮断器モジュール１０１の外線接続導体１０の引出方向を変えることで、ケーブルモジュール２０１は、遮断器モジュール１０１の左右いずれにも配置できる。
また、母線モジュール３０１は、遮断器モジュール１０１とケーブルモジュール２０１の上部に配置する以外に、接続導体部を上下対称にすることで、下部にも配置できる。
なお、ケーブルモジュール２０１と母線モジュール３０１の前面側には、前面側から開閉可能な扉またはカバー（図示せず）を備えている。
また、上記で説明した各導体や各母線は、適宜、支持碍子や絶縁物により筐体側に支持されているが、それらの図示は省略している。

図２の各モジュールを組み合わせることで、図３のような前面操作・前面保守タイプのスイッチギヤを得る。すなわち、遮断器モジュール１０１の筐体１の側面にケーブルモジュール２０１の筐体２１を接合し、上部に母線モジュール３０１の筐体３１を接合した後、分岐母線３３と母線接続導体７とを接続し、ケーブルモジュール２０１に外線ケーブル２２を引き入れて、これを各相の外線接続導体１０に接続する。この状態が図３である。
このような構成により、遮断器６は前面の扉４に設けた操作部で前面操作ができ、また扉４を開いて遮断器６の出し入れや保守点検ができる。また外線ケーブル２２および主母線３２も、図示しない前面の扉またはカバーを開閉して前面側から保守点検を行うことが可能である。

これまでは、前面操作・前面保守タイプのスイッチギヤを説明してきたが、次に、図１で説明した遮断器モジュール１０１と略同じ構成の遮断器モジュール１０１ａを利用して、前面操作・後面保守タイプのスイッチギヤを構成する場合について説明する。
本願発明は、２段積みの機器ユニットを収容した遮断器モジュールを基本機能モジュールとし、一部の接続部品を交換するだけで、前面操作・前面保守タイプと前面操作・後面保守タイプの異なる機種に対応できることを特徴としている。
図４は、前面操作・後面保守タイプのスイッチギヤの組立途中を示す側面断面図である。また図５は、図４の状態から各モジュールを組み合わせて完成させたスイッチギヤの側面断面図である。図２，図３と同等部分は同一符号を付して説明は省略する。

図４において、遮断器モジュール１０１ａは、基本的には図２の遮断器モジュール１０１と同じであるが、後面側に母線モジュール３０２とケーブルモジュール２０２を配置して組み合わせるので、ブッシング５より後面側の導体配置が図２とは異なっている。
すなわち、ブッシング５の後面側において、遮断器モジュール１０１ａの上段遮断器室３ａの遮断器６の下部端子側と下段遮断器室３ｂの遮断器６の上部端子側とを、側面から見てコの字状に屈曲させた接続導体１３で接続する。そして、それぞれの遮断器６の他方の端子側はそのまま水平方向に伸延する外線接続導体１４を接続する。また、外線接続導体１４が接続される側のブッシング５には、変流器１１および零相変流器１２を設けている。

遮断器モジュール１０１ａの後面側に配置するケーブルモジュール２０２は、遮断器モジュール１０１ａと同じ高さおよび幅で、ケーブル端末処理スペースを有する大きさの筐体２３で構成され、内部の高さ方向の中央部に、図中に一点鎖線で示すように母線モジュール３０２が配置される。
母線モジュール３０２は、３相の主母線３２が上下方向に間隔を開けて、前面側から見て左右方向に向けて配置され、図示しない支持碍子等で筐体側に支持されている。そして、主母線３２の各相には、遮断器モジュール１０１ａ側の接続導体１３の各相と接続する分岐母線３４を有している。

なお、母線モジュール３０２は、一点鎖線で囲む部分を仕切板等で仕切って区画しても良いが、図では仕切板は省略している。
また、ケーブルモジュール２０２の背面側には、開閉扉または取り外し可能なカバーが設けられているが、これらの図示も省略している。

図４の状態から各モジュールを組み合わせて図５の状態にする。各モジュール同士を接合した後、母線モジュール３０２の各相の分岐母線３４を遮断器モジュール１０１ａの接続導体１３の各相に接続する。そして、上段の遮断器６の上部端子側に接続した各相の外線接続導体１４と、下段の遮断器６の下部端子側に接続した各相の外線接続導体１４とに、外部から引き入れた外線ケーブル２２を接続する。これにより、前面操作・後面保守タイプのスイッチギヤを得る。
すなわち、遮断器６は、図３の場合と同様に、前面側から操作および保守点検が可能であり、主母線３２および外線ケーブル２２の部分は、後面側に設けた扉またはカバーを開閉して保守点検が可能である。

以上のように、実施の形態１のスイッチギヤによれば、機器ユニットが上下２段に配置され、少なくとも１段の機器ユニットには遮断器が搭載されてなる２段積みの機器ユニットが収容される遮断器室と、遮断器室の前方にあって前面に扉を有し機器ユニットの制御回路が収容される制御室とで構成された遮断器モジュールを基本機能モジュールとし、更に、主母線を収容する母線モジュールと、外線ケーブルを収容するケーブルモジュールとを備え、扉を前面にして配置された遮断器モジュールに対して、ケーブルモジュールおよび母線モジュールの配置の組合せにより、前面操作・前面保守タイプ、または前面操作・後面保守タイプのいずれにも構成できるようにしたので、前面操作・前面保守タイプと前面操作・後面保守タイプのスイッチギヤで基本構成部品を共通化することができ、遮断器モジュールの生産ラインが共有化され、生産効率が向上する。また、部品共有化が促進されて部品点数が削減され、管理コストが削減できる。
更に、モジュール構成を機能ユニット毎に分割しているので、遮断器や補機毎にモジュールを分割する場合に比べて、筐体の柱フレームや天井・床カバーの重なり部が少なくなり、シンプルな構造で構成できるため、安価になる。

また、遮断器モジュールの遮断器が搭載された機器ユニットには、遮断器の端子と接離可能なブッシングを有し、ブッシングには変流器および零相変流器が設けられ、ブッシングの後部には外線ケーブルまたは主母線と接続する接続導体が配置されているので、ブッシングの後部の接続導体を変更するだけで、前面操作・前面保守タイプ、または前面操作・後面保守タイプのいずれのスイッチギヤにも容易に対応できる。

また、遮断器モジュールの側面にケーブルモジュールが配置され、遮断器モジュールとケーブルモジュールの上面または下面に母線モジュールが配置されて、前面操作・前面保守タイプに構成されているので、基本機能モジュールである遮断器モジュールを利用して、容易に前面操作・前面保守タイプのスイッチギヤを得ることができる。

更に、遮断器モジュールの後面にケーブルモジュールが配置され、ケーブルモジュールの内部の高さ方向中央部に母線モジュールが配置されて、前面操作・後面保守タイプに構成されているので、基本機能モジュールである遮断器モジュールを利用して、容易に前面操作・後面保守タイプのスイッチギヤを得ることができる。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２における前面操作・前面保守タイプのスイッチギヤを示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。実施の形態１の図３に対応するので、図３
と同等部分は同一符号で示し説明は省略する。
本実施の形態のスイッチギヤの基本機能モジュールは、遮断器モジュール１０２である。この遮断器モジュール１０２は、実施の形態１の場合とは異なり、遮断器室３は、上段が引出形の遮断器６が収容された上段遮断器室３ａ、下段が変圧器や避雷器等の補機を載置した補機台車１５を収容する補機室３ｃとなっている。すなわち、上段の機器ユニットを遮断器ユニットで構成し、下段の機器ユニットを補機ユニットで構成した、引込盤の機能有する機能モジュールである。

遮断器モジュール１０２の上部には、実施の形態１の場合と同様の母線モジュール３０１が配置され、遮断器モジュール１０２の側面には、ケーブルモジュール２０１が配置されて、前面操作・前面保守タイプのスイッチギヤが構成されている。
遮断器６の上部端子側は、ブッシング５，母線接続導体７，分岐母線３３を介して主母線３２に接続されている。遮断器６の下部端子側は、ブッシング５，接続導体９，外線接続導体１０を介して外線ケーブル２２に接続される。下部端子側のブッシング５には、変流器１１および零相変流器１２が設けられている。

下段の補機室３ｃ側は、補機台車１５に搭載した補機の端子が補機台車室端子１６に接続され、補機台車室端子１６は、接続線１７を介して、遮断器６の下部端子側の接続導体９に接続されている。
２台の遮断器を有する２段積フィーダと比べ、機器ユニットが異なるため、扉４および制御室２の内部に構成される制御回路または制御機器は、実施の形態１の場合とは異なっている。
このような構成により、図３の場合と同様に、前面操作・前面保守タイプのスイッチギヤを得ることができる。

次に、図６で説明した遮断器モジュール１０２と略同じ構成の遮断器モジュール１０２ａを利用して、前面操作・後面保守タイプのスイッチギヤを構成する場合について説明する。図７は、前面操作・後面保守タイプのスイッチギヤを示す側面断面図である。先の図５および図６と同等部分は同一符号を付して説明は省略する。また、煩雑になるのを避けるため、図５，図６と同等の部品は、多少寸法が異なっても同じ符号とする。
制御室２と遮断器室３からなる遮断器モジュール１０２ａは、基本的に図６で説明した遮断器モジュール１０２と同じであるが、ブッシング５の背面の、補機台車１５側と遮断器６側とを接続する接続部分が異なっている。
遮断器モジュール１０２ａの後面に接合されるケーブルモジュール２０２は、先の図５の場合と同等のものであり、中央部に母線モジュール３０２が配置されている。

遮断器６の上部端子は、ブッシング５，外線接続導体１４を介して外線ケーブル２２に接続される。下部端子は、ブッシング５，接続導体９，分岐母線３４を介して主母線３２に接続されている。
また、補機台車１５に搭載した補機は、補機台車室端子１６，接続線１８を介して遮断器６の上部端子側の外線接続導体１４に接続されている。
このような構成により、実施の形態１の図５の場合と同様に、前面操作・後面保守タイプのスイッチギヤを得ることができる。

以上のように、実施の形態２のスイッチギヤによれば、実施の形態１の２段積フィーダを収容する遮断器モジュールに替えて、略同じ大きさで、上段の機器ユニットを遮断器ユニットで構成し、下段の機器ユニットを変圧器や避雷器等の補機からなる補機ユニットで構成した遮断器モジュールを用いて、引込盤のスイッチギヤとした場合でも、遮断器モジュールを変更するだけで、実施の形態１の母線モジュールやケーブルモジュールの基本部分を流用することができ、同様に前面操作・前面保守タイプや、前面操作・後面保守タイ
プのスイッチギヤを構成でき，実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
また、モジュールを組合せた設計のため、仕様変更に対してもモジュール毎に変更すればよく、設計時間・製作時間とも短縮され、スイッチギヤ製作の費用を削減できる。

実施の形態３．
図８は、実施の形態３におけるスイッチギヤに使用する遮断器モジュール１０３の側面断面図である。また、図９は、図８の遮断器モジュール１０３を用いたスイッチギヤであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図を示している。なお、図８では内部に収容する遮断器６の図示を省略している。この図９は先の図３に対応する図なので、図３と同等部分は同一符号を付して説明は省略する。
本実施の形態の遮断器モジュール１０３は、図８に示すように、収容する機器ユニットは遮断器ユニットであり、上段遮断器室３ａと下段遮断器室３ｂの間に、主母線３２を配置している点に特徴を有するものである。すなわち、遮断器モジュール１０３の内部に母線モジュールを取り込んだものである。
ブッシング５の後部側において、上段の遮断器６の下部端子側と下段の遮断器６の上部端子側を、それぞれ接続導体１９を介して主母線３２に接続している。

図９のように、遮断器モジュール１０３の側面に、遮断器モジュール１０３と同じ高さおよび奥行のケーブルモジュール２０１を配置し接続する。各段の遮断器室内に遮断器６を収容して背面端子をブッシング５に嵌合させる。ブッシング５の背面側において、上段の遮断器６の上部端子側および下段の遮断器６の下部端子側は、下部に向かって伸びる接続導体９を接続し、更に各相の接続導体９から水平方向に伸びる外線接続導体１０を接続する。ケーブルモジュール２０１の内部において、上下の外線接続導体１０の各相に、外線ケーブル２２を接続することで、図９のような前面操作・前面保守タイプのスイッチギヤが得られる。
図３の場合と同様に、遮断器６の操作や主母線３２および外線ケーブル２２の保守点検等は、前面側から実施できる。

次に、図９と基本構成が同じ遮断器モジュール１０３ａを利用して、前面操作・後面保守タイプのスイッチギヤを構成する場合について説明する。
図１０は、前面操作・後面保守タイプのスイッチギヤの側面断面図である。図のように、遮断器モジュール１０３ａの後面に、遮断器モジュール１０３ａと同じ高さおよび幅を持つケーブルモジュール２０３を配置し接続する。
上段の遮断器の６上部端子側および下段の遮断器６の下部端子側は、ブッシング５の後面において外線接続導体１４が接続され、その外線接続導体１４に、外線ケーブル２２が接続されて前面操作・後面保守タイプのスイッチギヤが構成されている。すなわち、遮断器６は前面側から操作および保守点検ができ、主母線３２は前面側から保守点検でき、外線ケーブル２２は後面側から保守点検できる。

以上のように、実施の形態３のスイッチギヤによれば、遮断器が搭載される機器ユニットが上下２段に配置され、上下の機器ユニットの間に主母線が配置された遮断器室と、遮断器室の前方にあって前面に扉を有し機器ユニットの制御回路が収容される制御室とで構成された遮断器モジュールを基本機能モジュールとし、更に、外線ケーブルを収容するケーブルモジュールを備え、扉を前面にして配置された遮断器モジュールに対して、遮断器モジュールの側面にケーブルモジュールが配置されることで前面操作・前面保守タイプに構成され、遮断器モジュールの後面にケーブルモジュールが配置されることで前面操作・後面保守タイプに構成されるようにしたので、前面操作・前面保守タイプと前面操作・後面保守タイプで機器ユニットから主母線までを同一とし、共用部品を多くすることができる。それにより、前面操作・前面保守と前面操作・後面保守で遮断器モジュールの統一による生産効率化や部品管理コスト削減の効果が大きくなる。

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 筐体、２ 制御室、３ 遮断器室、３ａ 上段遮断器室、３ｂ 下段遮断器室、
３ｃ 補機室、４ 扉、５ ブッシング、６ 遮断器、７ 母線接続導体、
８，９，１３，１９ 接続導体、１０，１４ 外線接続導体、１１ 変流器、
１２ 零相変流器、１５ 補機台車、１６ 補機台車室端子、１７，１８ 接続線、
２１，２３，３１ 筐体、２２ 外線ケーブル、３２ 主母線、３３，３４ 分岐母線、１０１，１０１ａ，１０２，１０２ａ，１０３，１０３ａ 遮断器モジュール、
２０１，２０２，２０３ ケーブルモジュール、３０１，３０２ 母線モジュール

Claims (1)

1. 遮断器が搭載される機器ユニットが上下２段に配置され、上下の前記機器ユニットの間に主母線が配置された遮断器室と、前記遮断器室の前方にあって前面に扉を有し前記機器ユニットの制御回路が収容される制御室とで構成された遮断器モジュールを基本機能モジュールとし、
   更に、外線ケーブルを収容するケーブルモジュールを備え、
   前記扉を前面にして配置された前記遮断器モジュールに対して、前記遮断器モジュールの側面に前記ケーブルモジュールが配置されることで前面操作・前面保守タイプに構成され、前記遮断器モジュールの後面に前記ケーブルモジュールが配置されることで前面操作・後面保守タイプに構成されるようにしたことを特徴とするスイッチギヤ。

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