JP7471253B2

JP7471253B2 - Switchgear

Info

Publication number: JP7471253B2
Application number: JP2021075697A
Authority: JP
Inventors: オソンパク; 多一前田; 聡中浦
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-04-28
Filing date: 2021-04-28
Publication date: 2024-04-19
Anticipated expiration: 2041-04-28
Also published as: JP2022169947A

Description

本願は、スイッチギヤに関するものである。 This application relates to switchgear.

スイッチギヤは、盤内に遮断器等の電気機器を収納し、電気を配電するための配電盤である。このスイッチギヤの盤内部の温度上昇抑制のため、扉面に換気用の吸気口を設け、天面に排気口を設けた構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。 The switchgear is a distribution board that houses electrical equipment such as circuit breakers and distributes electricity. To prevent the temperature inside the switchgear board from rising too high, a structure is known in which a ventilation intake is provided on the door surface and an exhaust port is provided on the top surface (see, for example, Patent Document 1).

特許第４９７９７６７号公報Patent No. 4979767

しかし、特許文献１の吸気口は、遮断器の下部に設けられており、直流遮断器の開極時に発生するホットガスを排出するのには適していない。 However, the air intake in Patent Document 1 is located at the bottom of the circuit breaker and is not suitable for discharging the hot gas that is generated when the DC circuit breaker opens.

すなわち、直流遮断器は交流遮断器と異なり、電流ゼロ点が存在しないため電流遮断時に、開極した接点間に発生したアーク電流を伸ばし、冷却して遮断する。その間にスイッチギヤのアークスペース内に高温ガスを放出する。放出された高温ガスはアークスペース内を上昇し、スイッチギヤ天井部の排気口から盤外へ排出される。高温ガスには溶融した金属粒子等が大量に含まれ通電性能を有するため、アークの持続及び再点弧につながる恐れがあり、速やかに盤外へ排出する必要がある。このため、盤内への一定量以上の空気の流入は必要不可欠である。 In other words, unlike AC circuit breakers, DC circuit breakers have no current zero point, so when the current is interrupted, the arc current generated between the open contacts is extended, cooled, and interrupted. During this time, high-temperature gas is released into the arc space of the switchgear. The released high-temperature gas rises within the arc space and is exhausted outside the panel from an exhaust port on the ceiling of the switchgear. Since the high-temperature gas contains large amounts of molten metal particles and has the ability to conduct electricity, it may lead to the continuation of the arc and re-ignition, so it must be exhausted outside the panel as quickly as possible. For this reason, it is essential that a certain amount of air flows into the panel.

特許文献１では、吸気口から排気口の間に遮断器が存在するため、遮断器上部で発生するアークに対する空気の円滑な流入、流出は困難である。さらに、盤自体を小さくすることが求められており、遮断器上部に形成されるアークスペースも縮小される。このため、高温ガスがアークスペース内に留まり易く、アークスペース内の温度が低下しにくい。従って、アークが冷却されにくくなり、アークの持続あるいは再点弧が発生しやすい環境となるため、電流遮断失敗の確率が上がるという問題があった。 In Patent Document 1, because the circuit breaker is located between the intake and exhaust ports, it is difficult for air to flow smoothly in and out of the arc that occurs above the circuit breaker. Furthermore, there is a demand to make the panel itself smaller, and the arc space formed above the circuit breaker is also reduced. This makes it easier for high-temperature gas to remain in the arc space, and the temperature in the arc space is less likely to decrease. This makes it harder for the arc to cool, creating an environment in which the arc is more likely to continue or restrike, which increases the probability of current interruption failure.

本願は上述のような問題を解決するためになされたもので、排出効率を向上させ、アークスペース内の高温ガスの滞留を無くすことができるスイッチギヤを提供することを目的とする。 This application has been made to solve the problems described above, and aims to provide a switchgear that can improve exhaust efficiency and eliminate the retention of high-temperature gas in the arc space.

本願に開示されるスイッチギヤは、
筐体、筐体の下部に収納された直流遮断器、筐体に収納され、直流遮断器の消弧室を囲むように配置され、筐体の天井方向に延びるアークスペース、アークスペースより下部の直流遮断器前面のフェースプレート周囲に取り付けられ、アークスペースに空気を供給するための吸気口が形成された仕切り板、を備えた。 The switchgear disclosed in the present application comprises:
The device comprises a housing, a DC circuit breaker housed in the lower part of the housing, an arc space housed in the housing and arranged so as to surround the arc extinguishing chamber of the DC circuit breaker and extending toward the ceiling of the housing, and a partition plate attached around the face plate on the front side of the DC circuit breaker below the arc space and having an air intake formed therein for supplying air to the arc space.

本願に開示されるスイッチギヤによれば、電流遮断時、吸気口から流入した空気によりアークスペース内の高温ガスを速やかに押し上げるため、排出効率を向上させ、アークスペース内の高温ガスの滞留を無くすことができる。 According to the switchgear disclosed in this application, when the current is interrupted, the air flowing in from the air intake port quickly pushes up the high-temperature gas in the arc space, improving the exhaust efficiency and eliminating the retention of high-temperature gas in the arc space.

実施の形態１に係るスイッチギヤの扉を開いた状態の正面図である。FIG. 2 is a front view of the switchgear according to the first embodiment with a door open. 実施の形態１に係る仕切り板の斜視図及び上面図である。3A and 3B are a perspective view and a top view of a partition plate according to the first embodiment. 実施の形態１に係る別の仕切り板の上面図である。FIG. 11 is a top view of another partition plate according to the first embodiment. 実施の形態１に係るスイッチギヤの開極時のアークにより生じる高温ガスと空気の流れを示すモデル図である。FIG. 4 is a model diagram showing the flow of high-temperature gas and air generated by an arc when the switchgear according to the first embodiment is opened. 実施の形態２に係るスイッチギヤの扉を開いた状態の正面図及び右側面図である。13A and 13B are a front view and a right side view of a switchgear according to a second embodiment with a door open; 実施の形態２に係る仕切り板の斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a partition plate according to a second embodiment.

以下、本願に係るスイッチギヤの好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、同一内容および相当部については同一符号を配し、その詳しい説明は省略する。以降の実施形態も同様に、同一符号を付した構成について重複した説明は省略する。 Below, a preferred embodiment of the switchgear according to the present application will be described with reference to the drawings. Note that the same reference numerals are used for the same contents and corresponding parts, and detailed description thereof will be omitted. Similarly, in the following embodiments, redundant description of the configurations with the same reference numerals will be omitted.

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るスイッチギヤの扉を開いた状態での正面図である。
スイッチギヤ１００は、筐体１には、直流遮断器（以下遮断器と称す）２が、紙面手前側に引出し可能に収納され、遮断器２の上部にアークスペース３が筐体１に取り付けられている。アークスペース３は、遮断器２に取り付けられた消弧室２１（図４参照）を取囲むように金属板３１で構成されているが、消弧室２１の高温ガスの噴き出し口周辺など、部分的に金属板３１の代わりに絶縁板３２で形成されている。アークスペース３は、筐体１の天井部まで延び、天井部には排気口１１が設けられている。 Embodiment 1.
FIG. 1 is a front view of a switchgear according to a first embodiment with a door open.
In the switchgear 100, a DC circuit breaker (hereinafter referred to as a circuit breaker) 2 is housed in a housing 1 so as to be able to be pulled out toward the front side of the drawing, and an arc space 3 is attached to the housing 1 above the circuit breaker 2. The arc space 3 is formed of a metal plate 31 so as to surround an arc extinguishing chamber 21 (see FIG. 4) attached to the circuit breaker 2, but is partially formed of an insulating plate 32 instead of the metal plate 31, such as the periphery of the high-temperature gas outlet of the arc extinguishing chamber 21. The arc space 3 extends to the ceiling of the housing 1, and an exhaust port 11 is provided in the ceiling.

遮断器２の前面にはフェースプレート２２が取付けられ、遮断器２を引き出すための取っ手、遮断器２を手動で投入させるための手動投入ハンドルを差し込むための孔部、遮断器２本体を試験位置と接続位置との間を移動させるためのハンドルを取り付けるための孔部などが設けられている。フェースプレート２２の側面と筐体１との間の空間には、金属板の仕切り板４が取付けられている。また、フェースプレート２２の上部とアークスペース３との間に仕切り板５が取付けられている。フェースプレート２２は、アークスペース３よりも一定の間隔下方に配置されており、仕切り板５は、アークスペース３の下部からフェースプレート２２の上部の空間を覆うように形成され、本実施の形態では、直角に折り曲げられている。仕切り板５は、着脱可能に構成され、アークスペース３にネジにより取り付けられる。これにより、遮断器２の筐体への挿入時、引き出し時には取り外され、邪魔になることがない。 A face plate 22 is attached to the front of the circuit breaker 2, and is provided with a handle for pulling out the circuit breaker 2, a hole for inserting a manual closing handle for manually closing the circuit breaker 2, and a hole for attaching a handle for moving the circuit breaker 2 body between the test position and the connection position. A metal partition plate 4 is attached to the space between the side of the face plate 22 and the housing 1. A partition plate 5 is also attached between the upper part of the face plate 22 and the arc space 3. The face plate 22 is disposed at a certain distance below the arc space 3, and the partition plate 5 is formed so as to cover the space from the lower part of the arc space 3 to the upper part of the face plate 22, and in this embodiment, it is bent at a right angle. The partition plate 5 is configured to be removable and is attached to the arc space 3 with a screw. As a result, it is removed when inserting the circuit breaker 2 into the housing and when pulling it out, and does not get in the way.

図２は、仕切り板５の拡大図である。図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は上面から見た図である。仕切り板５は、フェースプレート２２の前面と同じ面Ａ及びこの面と直角に形成されたフェースプレート２２の上部の面Ｂに、吸気口（風窓）を形成する開口穴５１、５２を設けている。開口穴５１、５２は、板面に抜き穴加工等で横方向のスリットを多数形成しているが、この形状に限定されるものではなく、図３（ａ）に示す丸穴でもよく、多角形穴（図示せず）でもよい。また、図３（ｂ）に示すように抜き穴以外に金網等で構成してもよい。また、前面の開口穴５２と上部の開口穴５１の穴形状を異ならせてもよい。ただし、感電防止のため、穴または網の大きさは人の指が入らない大きさとする。 2 is an enlarged view of the partition plate 5. FIG. 2(a) is a perspective view, and FIG. 2(b) is a view from above. The partition plate 5 has openings 51 and 52 that form air intakes (wind windows) on the same surface A as the front surface of the face plate 22 and on the upper surface B of the face plate 22 that is formed at a right angle to this surface. The openings 51 and 52 are formed by forming a number of horizontal slits on the plate surface by punching or the like, but are not limited to this shape and may be round holes as shown in FIG. 3(a) or polygonal holes (not shown). In addition, as shown in FIG. 3(b), they may be made of wire mesh or the like in addition to the punching holes. The openings 52 on the front surface and the openings 51 on the upper surface may have different hole shapes. However, to prevent electric shock, the size of the holes or mesh is set to be large enough that a person's fingers cannot enter.

次に風窓付きの仕切り板５を取り付けたスイッチギヤに流れ込む空気の流入につき説明する。図４は、開極時（電流遮断時）のアークにより生じる高温ガスと空気の流れを示すモデル図である。図４（ａ）は正面図を図４（ｂ）は右側面図を示す。右側面図は筐体１の右側板およびフェースプレート２２の右側部に取り付けられた仕切り板４の一部を省略している。 Next, we will explain the inflow of air into the switchgear equipped with the partition plate 5 with a ventilated window. Figure 4 is a model diagram showing the flow of high-temperature gas and air generated by an arc when the contacts are opened (when the current is interrupted). Figure 4(a) shows a front view, and Figure 4(b) shows a right side view. The right side view omits part of the partition plate 4 attached to the right side plate of the housing 1 and the right side of the face plate 22.

遮断器２の開極時、消弧室２１から高温ガスＣが流出すると、アークスペース３内の温度が上昇する。この温度上昇によりアークスペース３内の空気Ｄも上昇し、自然対流により、風窓付きの仕切り板５の開口穴より盤外から空気Ｄが流入する。流入した空気Ｄは、消弧室２１とアークスペース３の間の隙間で加速し、高温ガスを筐体上部に速やかに押し上げる。これと同時に、消弧室２１上部のアークスペース３の広い空間で減圧され、アークスペース３内の温度を下げる。温度が下げられたガスＣは空気Ｄと共に速やかに盤外に排出される。空気の取り込みはファンによる強制通風を用いてもよい。 When the circuit breaker 2 is opened, high-temperature gas C flows out of the arc extinguishing chamber 21, causing the temperature in the arc space 3 to rise. This temperature rise also causes the air D in the arc space 3 to rise, and natural convection causes air D to flow in from outside the panel through the opening in the partition plate 5 with the ventilated window. The flowing air D accelerates in the gap between the arc extinguishing chamber 21 and the arc space 3, quickly pushing the high-temperature gas up to the top of the case. At the same time, the pressure is reduced in the wide space of the arc space 3 above the arc extinguishing chamber 21, lowering the temperature in the arc space 3. The gas C with its temperature lowered is quickly discharged outside the panel together with the air D. Forced ventilation using a fan may be used to take in air.

風窓となる吸気口はフェースプレート２２周りの仕切り板５に設けたが、これはアークスペース３を縮小化し、かつ十分な冷却性能を確保するために、アークスペース３周りに空気の吸気口を設ける必要があるためである。つまり、直流遮断器の場合、遮断器自体の大きさ、及びアークスペースを十分に確保する必要があることから、高さの限られたスイッチギヤ１００の盤内の下部に遮断器本体を配置する必要がある。そのため、直流遮断器の下部に、高温ガスを速やかに排出するための十分な空気を流入するための吸気口を配置することは困難である。 The air intakes that serve as vents are provided in the partition plate 5 around the face plate 22 because it is necessary to provide air intakes around the arc space 3 in order to reduce the arc space 3 and ensure sufficient cooling performance. In other words, in the case of a DC circuit breaker, it is necessary to ensure the size of the circuit breaker itself and the arc space, so the circuit breaker body needs to be placed at the bottom inside the panel of the switchgear 100, which has a limited height. Therefore, it is difficult to place an air intake at the bottom of the DC circuit breaker to allow sufficient air to flow in and quickly exhaust high-temperature gas.

しかし、直流遮断時に、高温ガスとともに、スパッタ(消弧室２１のグリッドが溶けて飛び散った金属)が噴出される。これがアークスペース３の外の盤内部に出てしまうと制御機器の故障、又は内部アーク事故を起こす恐れがある。従って、風窓の配置は消弧室２１よりも下に配置する必要があり、アークスペース３とフェースプレート２２との間に風窓付きの仕切り板５を設けている。 However, when the DC current is interrupted, spatter (metal scattered when the grid of the arc extinguishing chamber 21 melts) is ejected along with the high-temperature gas. If this escapes into the interior of the panel outside the arc space 3, it could cause a breakdown in the control equipment or an internal arc accident. Therefore, the ventilator must be located below the arc extinguishing chamber 21, and a partition plate 5 with a ventilator is provided between the arc space 3 and the face plate 22.

以上のようにフェースプレート２２とアークスペース３との間に、吸気口が形成された仕切り板５を取り付けることにより、アークスペース３周りに空気の吸気口を設けることができ、開極時に消弧室で発生する高温ガスを大量の空気で速やかに押し上げ、アークスペース３に留まらせることなく、速やかに盤外に排出することが可能となる。これにより高温ガスの排出効率を向上させることができ、アークスペース３内の高温ガスの滞留を無くすことができる。 As described above, by attaching the partition plate 5 with an air intake formed therein between the face plate 22 and the arc space 3, it is possible to provide air intakes around the arc space 3, and it is possible to quickly push up the high-temperature gas generated in the arc extinguishing chamber when the electrodes are opened with a large amount of air, and quickly discharge it outside the panel without allowing it to remain in the arc space 3. This improves the discharge efficiency of the high-temperature gas, and prevents the accumulation of high-temperature gas in the arc space 3.

実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係るスイッチギヤ１００に設けた風窓付きの仕切り板の別の構成を示す図である。図５（ａ）は正面図を図５（ｂ）は右側面図を示す。図６は、風窓付きの仕切り板の拡大図を示す。図５に示された遮断器２と接続される母線、制御線などは省略しているが、図４で示されたものと同様に配置されている。 Embodiment 2.
Fig. 5 is a diagram showing another configuration of the partition plate with a ventilated window provided in the switchgear 100 according to the second embodiment. Fig. 5(a) shows a front view, and Fig. 5(b) shows a right side view. Fig. 6 shows an enlarged view of the partition plate with a ventilated window. Although the busbars and control lines connected to the circuit breaker 2 shown in Fig. 5 are omitted, they are arranged in the same manner as those shown in Fig. 4.

アークスペース３を例えば従来の約３分の２に縮小し、冷却性能を従来と同等またはそれ以上に維持するためには、より多くの空気の流れにより高温ガスを盤外に排出することが必要となる。このためには、実施の形態１で説明した、フェースプレート２２上部に取り付けられた仕切り板５に加え、フェースプレート２２の左右の金属板の仕切り板４に代えて、吸気口である風窓を形成した仕切り板６を取り付けてもよい。 To reduce the arc space 3 to, for example, about two-thirds of the conventional size and maintain the same or better cooling performance as before, it is necessary to exhaust the high-temperature gas outside the board by a larger air flow. For this purpose, in addition to the partition plate 5 attached to the top of the face plate 22 described in the first embodiment, partition plates 6 formed with air windows that serve as air intakes may be attached instead of the metal partition plates 4 on the left and right sides of the face plate 22.

図６の拡大図で明らかなように、仕切り板６は、フェースプレート２２の側部を覆う面に吸気口である開口穴６１が形成されるとともに、フェースプレート２２の側部を覆う面と直角に折り曲げられて形成され、フェースプレート２２の左右の空間を覆う面にも開口穴６２が形成されている。なお、仕切り板を折り曲げる角度は、筐体１の大きさ、遮断器２の形状から決めればよく、直角に限るものではない。 As is clear from the enlarged view of Figure 6, the partition plate 6 has an opening 61 that is an air intake on the surface covering the side of the faceplate 22, and is bent at a right angle to the surface covering the side of the faceplate 22, with openings 62 also formed on the surfaces covering the spaces on the left and right of the faceplate 22. The angle at which the partition plate is bent can be determined based on the size of the housing 1 and the shape of the circuit breaker 2, and is not limited to a right angle.

開口穴６１、６２は、実施の形態１で説明した仕切り板５の開口穴５１、５２同様、板面に抜き穴加工等で横方向のスリットを多数形成してもよく、図３（ａ）に示すのと同様に丸穴でもよく、多角形穴（図示せず）でもよい。また、図３（ｂ）に示すのと同様に抜き穴以外に金網等で構成してもよい。また、開口穴６１と開口穴６２の穴形状を異ならせてもよい。ただし、感電防止のため、穴または網の大きさは人の指が入らない大きさとする。 Like the openings 51 and 52 of the partition plate 5 described in embodiment 1, the openings 61 and 62 may be formed by forming multiple horizontal slits in the plate surface by punching or the like, and may be round holes as shown in FIG. 3(a) or polygonal holes (not shown). Also, as shown in FIG. 3(b), they may be formed of wire mesh or the like in addition to punching holes. Also, the openings 61 and 62 may have different hole shapes. However, to prevent electric shock, the size of the holes or mesh should be large enough that a person's fingers cannot be inserted.

仕切り板６は、仕切り板５とは別部材で構成されているが、仕切り板５同様、遮断器２を筐体１に挿入した後に取り付け板を介して筐体１に取り付けられる。遮断器２の引き出し時も、仕切り板６を取り外した後、仕切り板５を取り外し、遮断器２が引き出される。 The partition plate 6 is constructed as a separate member from the partition plate 5, but like the partition plate 5, it is attached to the housing 1 via a mounting plate after the circuit breaker 2 is inserted into the housing 1. When the circuit breaker 2 is to be pulled out, the partition plate 6 is removed first, and then the partition plate 5 is removed, and the circuit breaker 2 is pulled out.

以上のように、実施の形態２によれば、フェースプレート２２の上部だけでなく、フェースプレート２２の左右に吸気口である開口穴を形成した仕切り板６を取り付けることにより、より多くの空気を筐体内に流入することが可能となり、小型化されたアークスペース３でも高温ガスの速やかな排出が容易となる。 As described above, according to the second embodiment, by attaching the partition plate 6 having openings that serve as air intakes to the left and right sides of the face plate 22 as well as to the top of the face plate 22, it is possible to allow more air to flow into the housing, and it becomes easier to quickly exhaust high-temperature gas even in the miniaturized arc space 3.

本願は、様々な例示的な実施の形態及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様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、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、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。 Although the present application describes various exemplary embodiments and examples, the various features, aspects, and functions described in one or more embodiments are not limited to application to a particular embodiment, but may be applied to the embodiments alone or in various combinations.
Therefore, countless modifications not exemplified are assumed within the scope of the technology disclosed in the present specification, including, for example, modifying, adding, or omitting at least one component, and further, extracting at least one component and combining it with a component of another embodiment.

１：筐体、２：直流遮断器、３：アークスペース、４、５、６：仕切り板、２１：消弧室、２２：フェースプレート、５１、５２、６１、６２：開口穴、１００：スイッチギヤ。 1: Housing, 2: DC circuit breaker, 3: Arc space, 4, 5, 6: Partition plate, 21: Arc extinguishing chamber, 22: Face plate, 51, 52, 61, 62: Opening holes, 100: Switchgear.

Claims

筐体、前記筐体の下部に収納された直流遮断器、前記筐体に収納され、前記直流遮断器の消弧室を囲むように配置され、前記筐体の天井方向に延びるアークスペース、前記アークスペースより下部の前記直流遮断器前面のフェースプレートの周囲に取り付けられ、前記アークスペースに空気を供給するための吸気口が形成された仕切り板、を備えたスイッチギヤ。 A switchgear comprising: a housing; a DC circuit breaker housed in the lower part of the housing; an arc space housed in the housing and arranged to surround the arc extinguishing chamber of the DC circuit breaker and extend toward the ceiling of the housing; and a partition plate attached to the periphery of the face plate on the front side of the DC circuit breaker below the arc space and having an air intake formed therein for supplying air to the arc space.

前記仕切り板は、前記アークスペースと前記フェースプレートとの間に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチギヤ。 The switchgear according to claim 1, characterized in that the partition plate is attached between the arc space and the face plate.

前記仕切り板は、前記フェースプレートの左右と前記筐体との間に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチギヤ。 The switchgear according to claim 1, characterized in that the partition plate is attached between the left and right sides of the face plate and the housing.

前記仕切り板は、前記アークスペースと前記フェースプレートとの間に取り付けられていると共に、前記フェースプレートの左右と前記筐体との間に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチギヤ。 The switchgear according to claim 1, characterized in that the partition plate is attached between the arc space and the face plate, and is attached between the left and right sides of the face plate and the housing.

前記フェースプレートは前記アークスペースから一定の間隔下方で、前記アークスペースよりも前面に配置され、前記仕切り板は前記アークスペースの下部から前記フェースプレート上部を覆うように形成されていることを特徴とする請求項２に記載のスイッチギヤ。 The switchgear according to claim 2, characterized in that the face plate is disposed at a certain distance below the arc space and in front of the arc space, and the partition plate is formed so as to cover the upper part of the face plate from the lower part of the arc space.

前記仕切り板は着脱可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のスイッチギヤ。 The switchgear according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the partition plate is removable.