JP4512648B2 - スイッチギヤ - Google Patents

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Description

本発明はスイッチギヤに係り、特に、既設の気中絶縁スイッチギヤに真空絶縁スイッチギヤを複数並設して設置(以下、列盤という)するものに好適なスイッチギヤに関する。
受変電設備においては、負荷電流あるいは事故電流を遮断するための遮断器、負荷の保守点検を行う際の作業者の安全を確保するための断路器及び接地開閉器,系統電圧或いは電流の検出装置、更に保護リレーなどが収納されたスイッチギヤが設置されている。
このスイッチギヤの絶縁方式は多種多様で、従来から気中絶縁盤,絶縁ガスとしてSF6ガスを使用したキュービクル形のガス絶縁スイッチギヤ(GIS)に加えて、昨今では、環境対応の観点から固体絶縁,圧縮空気絶縁,全真空絶縁方式のスイッチギヤが開発されている。
上述した各種絶縁方式によって遮断器,断路器,接地開閉器の各コンポーネントの小形化が加速する中、遮断及び断路機能を有し真空絶縁された真空2点切り3位置型の開閉部と、同じく真空絶縁された接地開閉部とをエポキシ注型により一体化した真空絶縁スイッチギヤが提案されている(例えば特許文献1を参照)。
上述した真空絶縁スイッチギヤは、遮断及び断路機能を有した真空2点切り3位置型の開閉部を収納した真空容器と、接地機能を有した開閉部を収納した真空容器とを、エポキシ注型により一体化したものを筐体内部に収納したものであり、小形軽量で信頼性が高いため、例えば都市部での配電設備の重要な設備に対して小形,軽量化のニーズに対応し得るものである。
また、近年の受変電設備では、ユーザの要求が多様化している。例えば、需要先では、使用目的により負荷の種類,運転条件が異なるので、ユーザが要求する安全性,信頼性,運転保全及び将来の負荷の増加を考慮した配電系統を計画するが、この配電計画において、受変電設備を構成する遮断器,断路器,接地開閉器等の制御及び電圧,電流等の監視計測に関しても配慮しなければならない。
この場合、前記各機器とその制御及び監視計測等の機器の設置空間を如何に小さくして、設置のための投資を抑えることができるかが重要なポイントとなる。上述した真空絶縁スイッチギヤは、これらユーザの多様な要求に柔軟に対応することができ、小形軽量で信頼性が高いスイッチギヤである。
一方、多種多様なスイッチギヤに対して、ユーザからは配電計画においてスイッチギヤの新設,増設,移設などの要求がある。特に、スイッチギヤを新設する場合、経済的な面から一度に変電所内の全てのスイッチギヤを新設することができないことから、数面だけ新設することがあるが、この場合、或いはスイッチギヤを増設する場合も含めて、既設の気中絶縁スイッチギヤと上述の真空絶縁スイッチギヤを併用して運用することが考えられる。即ち、近年、真空の高い絶縁性能を利用し、気中絶縁スイッチギヤと比較して小型化を実現できる真空絶縁スイッチギヤが開発されるに伴い、既設の気中絶縁スイッチギヤに換えて、真空絶縁スイッチギヤを導入する考えである。
ここで、真空絶縁スイッチギヤとは、複数の盤内にそれぞれ収納されている真空遮断器等の開閉器部間を固体絶縁母線で電気的に接続した構成を言い、気中絶縁スイッチギヤとは、各盤内にそれぞれ収納されている真空遮断器等の開閉器部間を気中絶縁された母線で電気的に接続した構成を言う。
特開2006−238522号公報
しかしながら、スイッチギヤは設置に際して一台のみで設置される場合より、複数のスイッチギヤ同士を列盤して設置される場合の方が多く、列盤されている全ての気中絶縁スイッチギヤを真空絶縁スイッチギヤに交換することは、多大な費用を必要とし、真空絶縁スイッチギヤの導入の障害となってしまう。
また、気中絶縁スイッチギヤと真空絶縁スイッチギヤを列盤しようとする場合、気中絶縁スイッチギヤでは接続母線が気中絶縁された裸導体であり、接続母線間の絶縁距離を大きくとる必要があるのに対し、真空絶縁スイッチギヤでは接続母線が固体絶縁された導体であり、接続母線の絶縁距離を大きく取る必要がない。
このように、気中と真空中とでは母線間の絶縁距離が異なることから、両スイッチギヤにおいては、母線間の絶縁距離の調整を行わなければ母線同士を接続することが難しくなり、つまり気中絶縁スイッチギヤと真空絶縁スイッチギヤを列盤構成が困難なものとなってしまう。
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、第1の目的は、母線間の絶縁距離が異なるものであっても、母線間における絶縁距離の調整が容易に行え、気中絶縁スイッチギヤと真空絶縁スイッチギヤの列盤構成を可能にしたスイッチギヤを提供することにある。
また、本発明の第2の目的は、気中絶縁スイッチギヤと真空絶縁スイッチギヤの列盤構成を、据付面積を大きくすることなく可能にしたスイッチギヤを提供することにある。
本発明のスイッチギヤは、上記第1の目的を達成するために、各盤内に収納されている少なくとも遮断及び断路機能を有する開閉器部、前記各盤内の開閉器部間を電気的に接続する固体絶縁母線を有する真空絶縁スイッチギヤと、各盤内に収納されている少なくとも遮断及び断路機能を有する開閉器部、前記各盤内の前記開閉器部間を電気的に接続する気中絶縁母線を有する気中絶縁スイッチギヤとが複数並設して隣接配置され、真空絶縁スイッチギヤと気中絶縁スイッチギヤは、前記固体絶縁母線と気中絶縁母線とが可撓性を有する導体を介して接続されることで電気的に接続されていることを特徴とする。
また、本発明のスイッチギヤは、上記第2の目的を達成するために、各盤内に収納されている少なくとも遮断及び断路機能を有する開閉器部、前記各盤内の開閉器部間を電気的に接続する固体絶縁母線を有する真空絶縁スイッチギヤと、各盤内に収納されている少なくとも遮断及び断路機能を有する開閉器部、前記各盤内の前記開閉器部間を電気的に接続する気中絶縁母線を有する気中絶縁スイッチギヤとが複数並設して隣接配置され、真空絶縁スイッチギヤと気中絶縁スイッチギヤは、前記固体絶縁母線と気中絶縁母線とが導体を介して接続されることで電気的に接続されていると共に、前記真空絶縁スイッチギヤの盤長手方向寸法が、前記気中絶縁スイッチギヤの盤長手方向寸法より短く形成され、これら両者を並設して隣接配置した際に生じる空間部に筐体を配置し、該筐体内に、前記導体と前記固体絶縁母線及び気中絶縁母線との接続部が配置されていることを特徴とする。
本発明のスイッチギヤによれば、母線間の絶縁距離が異なっても、固体絶縁母線と気中絶縁母線とを接続する可撓性を有する導体により、母線間における絶縁距離の調整が容易に行うことができるので、気中絶縁スイッチギヤと真空絶縁スイッチギヤの列盤構成を可能にし、真空絶縁スイッチギヤの導入を促進することができる。
また、真空絶縁スイッチギヤの盤長手方向寸法を前記気中絶縁スイッチギヤの盤長手方向寸法より短く形成し、これら両者を並設して隣接配置した際に生じる空間部に筐体を配置して、該筐体内に、前記導体と前記固体絶縁母線及び気中絶縁母線との接続部が配置されているので、真空絶縁スイッチギヤと気中絶縁スイッチギヤを接続するために特別な空間を設けることなく、即ち据付面積を大きくすることなく列盤構成が可能となる。
母線間の絶縁距離が異なるものであっても、母線間における絶縁距離の調整が容易に行え、気中絶縁スイッチギヤと真空絶縁スイッチギヤの列盤構成を可能にしたスイッチギヤを提供するという目的を、簡単な構成で実現した。
以下、本発明のスイッチギヤである第1の実施例を図1乃至図6を用いて説明する。
図1及び図2は、既設の気中絶縁スイッチギヤ1に真空絶縁スイッチギヤ2を列盤した全体構成を、それぞれ別の角度から見た場合を示す斜視図である。
該図に示す如く、1は気中絶縁スイッチギヤであり、この気中絶縁スイッチギヤ1は、盤内部の気中に遮断及び断路機能を有する開閉器部(例えば真空遮断器)が収納され、図示してないが各盤内にそれぞれ収納されている真空遮断器等の開閉器部間が気中絶縁された母線で電気的に接続されて構成されている。一方、2は真空絶縁スイッチギヤであり、この真空絶縁スイッチギヤ2は、特許文献1の図5に記載されているような真空2点切り3位置型の開閉部が収納された真空容器、接地開閉部が収納された真空容器がエポキシ注型により一体化されて筐体内に収納され、複数の盤内にそれぞれ収納されている真空遮断器等の開閉器部間が固体絶縁母線で電気的に接続されて構成されている。そして、これら両者が並設して隣接配置され、接続装置を用いて電気的に接続されて列盤構成されている。
本実施例では、真空絶縁スイッチギヤ2の盤長手方向(図1,図2のL方向)寸法が、気中絶縁スイッチギヤ1の盤長手方向寸法より短く形成されており、これら両者を並設して隣接配置した際には、真空絶縁スイッチギヤ2の盤長手方向に、盤長手方向寸法が短い分空間が生じるので、この空間部分に筐体4を配置し、筐体4内に上記接続装置を収納している。
前記接続装置は、後述詳細説明するが、真空絶縁スイッチギヤ2の真空遮断器に接続され、真空容器上部から引き出される接続母線と接続される第1の固体絶縁母線、この第1の固体絶縁母線と接続され、一部が筐体4内を通る第2の固体絶縁母線、及び筐体4内を通る第2の固体絶縁母線と接続され、気中絶縁スイッチギヤ1からの接続母線と接続される可撓性を有する第3の固体絶縁母線で概略構成されている。
図5及び図6を用いて上述した接続装置の詳細について説明する。該図において、11は真空絶縁スイッチギヤ2の真空遮断器に一端が接続され、真空容器上方から垂直方向に引き出され他端である固体絶縁接続部13と一体になって水平方向に伸延する固体絶縁された3相の第1の固体絶縁母線であり、この第1の固体絶縁母線11の固体絶縁接続部13側とは反対側は、例えば図示されていない他の真空絶縁スイッチギヤに接続される。この第1の固体絶縁母線11は、固体絶縁接続部13と共に接続部の内部導体を中心として水平面内において回転可能になっている。
一方、第1の固体絶縁母線11と一体の固体絶縁接続部13の垂直方向に対して直角な水平方向(第1の固体絶縁母線11と交差する方向)に固体絶縁された第2の固体絶縁母線12が伸びており、第2の固体絶縁母線12の一端である固体接続絶縁部13の上部に、第2の固体絶縁母線12の伸延方向に対して垂直方向に配置され、第2の固体絶縁母線12と一体になっている固体絶縁接続部14を有し、この固体絶縁接続部14と共に第2の固体絶縁母線12が接続部の内部導体を中心にして水平面内において回転可能になっている。
このように第1の固体絶縁母線11と第2の固体絶縁母線12とは、固体絶縁接続部13及び14と共に、水平面内において回転可能に接続され、更に第2の固体絶縁母線12は、固体絶縁接続部14が備わっている側とは反対側の端部に、第2の固体絶縁母線12の伸延方向に対して垂直方向に配置されている固体絶縁接続部15が一体となって備わっており、該固体絶縁接続部15の上方には、固体絶縁接続部16が配置されている。この固体絶縁接続部16は、固体絶縁された水平方向に伸延する第3の固体絶縁母線である固体絶縁ケーブル17と一体に形成されている。該固体絶縁ケーブル17は、内部導体を例えばより線状の銅線にして可撓性を持たせ、その周囲を例えばシリコンゴムのような絶縁性ゴムで覆い、かつ絶縁性ゴムの周囲を接地電位の導電性ゴムで覆って構成されている。
また、固体絶縁接続部15と第2の固体絶縁母線12及び固体絶縁接続部16と固体絶縁ケーブル17は、接続部分の内部導体を中心にして回転可能となっており、第2の固体絶縁母線12及び固体絶縁ケーブル17は、固体絶縁接続部15及び固体絶縁接続部16と共に、水平面内において回転可能に構成されている。固体絶縁接続部15の下部は、絶縁碍子19に接続されており、該絶縁碍子19は、その下部が筐体4内に支持されている固定用フレーム20に固定されている。
一方、固体絶縁ケーブル17の固体絶縁接続部16が備わっている側とは反対端は、絶縁物から構成されるヒダ状構造を内部導体の外周に有する気中絶縁端末21と接続されており、この3相の気中絶縁端末21のそれぞれの間では、気中において必要な絶縁距離が互いに確保されている。該気中絶縁端末21は、気中絶縁スイッチギヤ1内において、接続導体22を介して内部の裸母線導体と接続されている。
上述した第1の固体絶縁母線11,第2の固体絶縁母線12,固体絶縁接続部13,14,15,16、及び固体絶縁ケーブル17は、何れも導体の周囲が例えばシリコンゴムのような絶縁性ゴムで覆われ、さらにその周囲が接地電位となる導電性ゴムで覆われ固体絶縁されている。一方、気中絶縁端末21の周囲は、接地電位とはされておらず、中間電位となっている。
上述した接続装置の各部位が、気中絶縁スイッチギヤ1と真空絶縁スイッチギヤ2を列盤した際に配置される位置について図3及び図4を用いて説明する。
該図に示す如く、第1の固体絶縁母線11は、真空絶縁スイッチギヤ2の真空容器の上方から伸延している固体絶縁接続部13から真空絶縁スイッチギヤ2の盤外部に渡って配置され、例えば隣接する他の真空絶縁スイッチギヤと接続されている。一方、第2の固体絶縁母線12は、真空絶縁スイッチギヤ2の内部から一部巨体筐体4内に渡って配置されており、筐体4内で固定用フレーム20に支持されている。また、固体絶縁ケーブル17は、筐体4の内部から気中絶縁スイッチギヤ1の内部に渡って配置され、固体絶縁ケーブル17の端部に接続される気中絶縁端末21は、接続導体22を介して、気中絶縁スイッチギヤ1内の裸母線導体と接続されている。
尚、図4において、30はケーブル、31はケーブル31のサポート、32は計測用の変流器、33は保護用の変流器であり、これらはいずれも真空絶縁スイッチギヤ2の盤内に配置されている。
このように本実施例では、上述した接続装置を用いて既設の気中絶縁スイッチギヤ1に真空絶縁スイッチギヤ2を列盤構成するものであり、これにより、既設の気中絶縁スイッチギヤ1に換えて真空絶縁スイッチギヤ2を一部に導入することが可能となり、真空絶縁スイッチギヤの導入を促進することができる。
即ち、本実施例では、固体絶縁ケーブル17の内部導体を例えばより線状の銅線として可撓性を持たせ、その周囲を例えばシリコンゴムのような絶縁性ゴムで覆い、さらにその周囲を接地電位の導電性ゴムで覆う構造としている。
これにより、気中絶縁スイッチギヤ1内の裸母線胴体間の絶縁距離が大きく、真空絶縁スイッチギヤ2内の固体絶縁された母線間の絶縁距離が小さくても、可撓性を有する固体絶縁ケーブル17により、その間の絶縁距離を真空絶縁スイッチギヤ2側から気中絶縁スイッチギヤ1側に向うに従い順次広く取ることにより両者の絶縁距離の相違を吸収して調整され、絶縁方式が異なる母線同士の接続を可能にしている。絶縁方式が異なる母線同士を接続することが可能となった結果、気中絶縁スイッチギヤ1と真空絶縁スイッチギヤ2を列盤構成することが実現できるものである。
また、本実施例では、上述した母線或いはケーブル等が内部導体の周囲を固体絶縁されているので、それぞれの絶縁距離を短くしても絶縁破壊を起こすことがなく、これにより省スペース化を達成することができる。
また、本実施例によれば、互いに大きさが異なる2つの絶縁スイッチギヤの組み合わせ(本実施例では、気中絶縁スイッチギヤ1より真空絶縁スイッチギヤ2の方が小さく形成されて組み合わされている)を可能にすることにより、一方を小さく形成している分余剰空間ができ、この余剰空間に、本実施例のように接続装置を配置することができるため、接続装置を配置するために特別なスペース(据付部)を設ける必要がなく、全体として省スペース化を達成することができる。
また、本実施例によれば、固体絶縁母線と共に回転可能である固体絶縁接続部13,14,15、及び16を用いる構成としているので、レイアウトを変更の際には、水平面内の任意の角度で第1の固体絶縁母線11,第2の固体絶縁母線12、或いは固体絶縁ケーブル17を配置でき、設計上或いは製作上の自由度が増すことになる。
また、固体絶縁母線は、一本の母線のみでなく複数の母線等を組み合わせて構成しており、部材毎に、例えば可撓性やヒダ状構造など最適な構成を選択することができ、更に、気中絶縁端末21が絶縁物から構成されるヒダ状部を有することで、気中絶縁スイッチギヤ1内の裸母線導体と、接地電位である固体絶縁ケーブル17の導電性ゴムとの間において、絶縁部で構成する絶縁距離がヒダの長さに対応して長くなり、気中絶縁端末21自体の全長を短くしても、短絡を防止できるようになる。従って、部品の小型化が図れるメリットがある。
次に、本発明の第2の実施例について図7及び図8を用いて説明する。図8に示すように、本実施例では、真空絶縁スイッチギヤ2を2台の気中絶縁スイッチギヤ1及び51の間に挟まれるようにして列盤構成を採っている。
本実施例における真空絶縁スイッチギヤ2と気中絶縁スイッチギヤ1との接続構成は、上述した実施例1と同様なので、ここでの説明は省略し、真空絶縁スイッチギヤ2と気中絶縁スイッチギヤ51との接続構成について説明する。
本実施例における真空絶縁スイッチギヤ2と気中絶縁スイッチギヤ51との接続は、筐体4内において接続装置を介して電気的に行われている。
本実施例における接続装置は、以下のように構成されている。即ち、図7に示す如く、可撓性を有する固体絶縁ケーブル17の一端が一体となって回転可能に接続されている固体絶縁接続部16の上部(固体絶縁接続部15とは逆側)に固体絶縁接続部63が配置され、この固体絶縁接続部63は、固体絶縁され筐体4内に配置されている固体絶縁ケーブル17と同様な構成の固体絶縁ケーブル67と一体に構成され、水平面内において固体絶縁ケーブル17と共に接続部の内部導体を中心にして回転可能に接続されている。
一方、固体絶縁ケーブル67の他端は、絶縁性のヒダ状部を外周に有する気中絶縁端末71と接続されており、相隣接する気中絶縁端末71間では、気中において必要な絶縁距離が互いに確保されている。この気中絶縁端末71は、気中絶縁スイッチギヤ51内において、接続導体72を介して裸母線導体と接続されている。
上記固体絶縁ケーブル67は、第1の実施例の固体絶縁ケーブル17と同様に、内部導体を例えばより線状の銅線で形成して可撓性を有し、内部導体の周囲が、例えばシリコンゴムのような絶縁性ゴムで覆われ、更にその周囲は接地される導電性ゴムで覆われて固体絶縁されている。また、上記固体絶縁接続部63は、導体の周囲が、例えばシリコンゴムのような絶縁性ゴムで覆われ、更にその周囲は接地される導電性ゴムで覆われて固体絶縁されている。一方、気中絶縁端末71の周囲は、接地されておらず中間電位となっている。
このような本実施例の構成とすることにより、実施例1と同様な効果が得られることは勿論、真空絶縁スイッチギヤと列盤構成をとる気中絶縁スイッチギヤを複数とすることが可能となる。
本発明のスイッチギヤの第1の実施例における気中絶縁スイッチギヤと真空絶縁スイッチギヤとの列盤構成を示す斜視図である。 本発明のスイッチギヤの第1の実施例を図1とは別の角度から見た状態を示す斜視図である。 本発明のスイッチギヤの第1の実施例における気中絶縁スイッチギヤ内の接続装置の配置例を示す斜視図である。 本発明のスイッチギヤの第1の実施例における真空絶縁スイッチギヤ内及びフレーム内の接続装置の配置例を一部破断して示す斜視図である。 本発明のスイッチギヤの第1の実施例に採用される接続装置を示す部分斜視図である。 図5に示した接続装置を別の角度から見た状態を示す斜視図である。 本発明のスイッチギヤの第2の実施例に採用される接続装置を示す部分斜視図である。 本発明のスイッチギヤの第2の実施例における気中絶縁スイッチギヤと真空絶縁スイッチギヤとの列盤構成を示す斜視図である。
符号の説明
1,51 気中絶縁スイッチギヤ
2 真空絶縁スイッチギヤ
4 筐体
11 第1の固体絶縁母線
12 第2の固体絶縁母線
13,14,15,16 固体絶縁接続部
17,67 固体絶縁ケーブル
19 絶縁碍子
20 固定用フレーム
21,71 気中絶縁端末
22,72 接続導体

Claims (9)

  1. 各盤内に収納されている少なくとも遮断及び断路機能を有する開閉器部、前記各盤内の開閉器部間を電気的に接続する固体絶縁母線を有する真空絶縁スイッチギヤと、各盤内に収納されている少なくとも遮断及び断路機能を有する開閉器部、前記各盤内の前記開閉器部間を電気的に接続する気中絶縁母線を有する気中絶縁スイッチギヤとが複数並設して隣接配置され、
    真空絶縁スイッチギヤと気中絶縁スイッチギヤは、前記固体絶縁母線と気中絶縁母線とが可撓性を有する導体を介して接続されることで電気的に接続されていることを特徴とするスイッチギヤ。
  2. 各盤内に収納されている少なくとも遮断及び断路機能を有する開閉器部、前記各盤内の開閉器部間を電気的に接続する固体絶縁母線を有する真空絶縁スイッチギヤと、各盤内に収納されている少なくとも遮断及び断路機能を有する開閉器部、前記各盤内の前記開閉器部間を電気的に接続する気中絶縁母線を有する気中絶縁スイッチギヤとが複数並設して隣接配置され、
    真空絶縁スイッチギヤと気中絶縁スイッチギヤは、前記固体絶縁母線と気中絶縁母線とが導体を介して接続されることで電気的に接続されていると共に、
    前記真空絶縁スイッチギヤの盤長手方向寸法が、前記気中絶縁スイッチギヤの盤長手方向寸法より短く形成され、これら両者を並設して隣接配置した際に生じる空間部に筐体を配置し、該筐体内に、前記導体と前記固体絶縁母線及び気中絶縁母線との接続部が配置されていることを特徴とするスイッチギヤ。
  3. 請求項2に記載のスイッチギヤにおいて、
    前記固体絶縁母線と気中絶縁母線を接続する導体は、可撓性を有していることを特徴とするスイッチギヤ。
  4. 請求項1又は3に記載のスイッチギヤにおいて、
    前記固体絶縁母線は、内部導体の周囲が固体絶縁材で覆われていると共に、該固体絶縁材の周囲が接地電位に保持され、前記可撓性を有する導体は、内部導体がより線状に形成され、かつ、その周囲が固体絶縁材で覆われていると共に、該固体絶縁材の周囲が接地電位に保持されていることを特徴とするスイッチギヤ。
  5. 請求項4に記載のスイッチギヤにおいて、
    前記可撓性を有する固体絶縁された導体は、前記気中絶縁スイッチギヤ内の裸母線導体と接続導体を介して接続され、周囲が接地電位に保持されていない気中絶縁端末に接続されていることを特徴とするスイッチギヤ。
  6. 請求項4に記載のスイッチギヤにおいて、
    前記固体絶縁母線は、内部導体を中心にして水平面内において回転可能に配置されていることを特徴とするスイッチギヤ。
  7. 請求項5に記載のスイッチギヤにおいて、
    前記気中絶縁端末は、内部導体を覆う絶縁物がヒダ状に形成されていることを特徴とするスイッチギヤ。
  8. 請求項1又は2に記載のスイッチギヤにおいて、
    前記真空絶縁スイッチギヤを中心とした前記気中絶縁スイッチギヤが設置されている側とは反対側に、可撓性を有する固体絶縁された導体を介して別の気中絶縁スイッチギヤが電気的に接続されていることを特徴とするスイッチギヤ。
  9. 各盤内に収納されている少なくとも遮断及び断路機能を有する真空開閉器部及び前記各盤内の真空開閉器部間を電気的に接続する固体絶縁母線を有する真空絶縁スイッチギヤであって、気中絶縁母線を有する気中絶縁スイッチギヤと電気的に接続されるための固体絶縁母線を備えており、かつ該固体絶縁母線は可撓性を有していることを特徴とする真空絶縁スイッチギヤ。
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