(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、前記筐体の内部に設けられた複数の給電用導体と、前記筐体の内部を区画する仕切構成体と、を備えたスイッチギヤであって、
前記スイッチギヤの内部圧力に応動した、導電性部材からなる前記仕切構成体の作動で、前記給電用導体が短絡され、
前記仕切構成体は、前記仕切構成体の作動により前記給電用導体に設けられた端子部と接触する端子部を有するものであって、
前記仕切構成体の作動で、前記給電用導体の端子部と前記仕切構成体の端子部とは嵌合して接触し、
前記給電用導体に生じる短絡電流を通電するに足る通電接続状態が維持されることを特徴とするスイッチギヤ。
【請求項２】
前記給電用導体は、前記仕切構成体の作動で、接地部位である前記筐体に接続されることを特徴とする請求項１に記載のスイッチギヤ。
【請求項３】
前記複数の給電用導体から３相回路が構成され、前記仕切構成体の作動で、前記３相回路が短絡されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチギヤ。
【請求項４】
前記スイッチギヤは、
電源側端子、および負荷側端子を備えた遮断器と、
前記電源側端子に接続される前記給電用導体を備えた上位電気系統が配設される上位区画と、
前記負荷側端子に接続される前記給電用導体を備えた下位電気系統が配設される下位区画と、を備え、
前記仕切構成体は前記上位区画と前記下位区画とを区分する仕切板であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のスイッチギヤ。
【請求項５】
板状部材で、一方の面が前記スイッチギヤの内部圧力の受圧面となる前記仕切構成体は、
一端縁部が枢着され、他端縁である自由端縁部に前記仕切構成体の端子部が設けられ、
前記仕切構成体の端子部は前記板状部材の延在方向に直交して突出されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載のスイッチギヤ。
【請求項６】
前記仕切構成体は、前記スイッチギヤの内部圧力が上昇した箇所に応じて、
前記上位電気系統を構成する前記給電用導体、または前記下位電気系統を構成する前記給電用導体のいずれか一方を選択して短絡させることを特徴とする請求項４に記載のスイッチギヤ。
【請求項７】
板状部材で、一方の面が前記スイッチギヤの内部圧力の第１の受圧面となり、他方の面が前記スイッチギヤの内部圧力の第２の受圧面となる前記仕切構成体は、
一端縁部が枢着され、他端縁である自由端縁部に対をなす第１の端子部および第２の端子部が設けられ、
前記第１の端子部および前記第２の端子部は前記板状部材の延在方向に直交し、互いに反対方向に突出されていることを特徴とする請求項６に記載のスイッチギヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、スイッチギヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
低電圧または中電圧、あるいは高電圧の受配電設備は、ビルおよび工場など電力需給の社会的インフラとして欠くことのできない設備システムである。そのため、受配電設備の信頼性は、製造メーカはもちろんのこと、据付工事および運転保守の全般に亘って十分に配慮されていなければならない。しかしながら、極めて稀であるが、予期しない小動物または異物の侵入、経年使用による絶縁劣化、あるいは想定を超えた巨大地震での機器損傷などで電路の絶縁機能が損なわれることにより、地絡または短絡などの事故、または故障が発生する場合がある。【０００３】
特に金属閉鎖形スイッチギヤなどの閉鎖装置の内部の短絡事故では、大電流アークの発生により、アーク近傍は１０，０００〜２０，０００℃程度のプラズマ状態になるため、周辺の金属および絶縁物の一部が蒸気化され、アーク周辺の空気などの絶縁気体は瞬時に膨張して装置内部は極めて高い圧力となる。アークの発生を伴う短絡事故が発生したスイッチギヤは大きな損傷を受けるため、短絡事故の発生後に３相回路を接地することでアークを消弧し、内部短絡事故の影響を抑制する技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。【０００４】
また、スイッチギヤの内部で短絡事故が発生した際に、スイッチギヤ内部の圧力上昇を利用して、スイッチギヤ内部の３相導体を３相地絡させることにより、アークを消弧させる技術が開示されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１７８１６０号
【特許文献２】特開２０１８−３３２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１においては、スイッチギヤ内部で短絡事故が発生した場合、保護システムが働くことにより、事故発生した電路を接地し、事故電流を接地回路へ迂回させることでアークを消滅させることができる。しかしながら、短絡事故の発生を検知した後で短絡投入を行う必要があるため、内部短絡事故の検知、および、短絡投入を動作させる信号の伝達のための制御系統が必要となり、保護システム、ひいてはスイッチギヤが高価になる課題があった。また、保護システムの信頼性を考慮した際、保護システムの信頼性は、制御系統と接地投入器の２つの信頼性に依存するという課題があった。【０００７】
また、上記特許文献２においては、スイッチギヤ内部で短絡事故が発生した場合、内部圧力の上昇時に一度ピストンシリンダを動作させ、このシリンダの動作に連動して、３相短絡投入を行うことができる。しかしながら、ピストンシリンダ等の機構が必要となるため、スイッチギヤが高価になる課題があった。また、３相短絡投入の信頼性が、ピストンシリンダの動作と、シリンダの動作に連動して短絡投入する機構の２つの信頼性に依存するという課題があった。【０００８】
本願は前記のような課題を解決するためになされたものであり、簡潔な構成で高い信頼性を有したスイッチギヤを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願に開示されるスイッチギヤは、筐体と、前記筐体の内部に設けられた複数の給電用導体と、前記筐体の内部を区画する仕切構成体と、を備えたスイッチギヤであって、前記スイッチギヤの内部圧力に応動した、導電性部材からなる前記仕切構成体の作動で、前記給電用導体が短絡され、前記仕切構成体は、前記仕切構成体の作動により前記給電用導体に設けられた端子部と接触する端子部を有するものであって、前記仕切構成体の作動で、前記給電用導体の端子部と前記仕切構成体の端子部とは嵌合して接触し、前記給電用導体に生じる短絡電流を通電するに足る通電接続状態が維持されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本願に開示されるスイッチギヤによれば、簡潔な構成で高い信頼性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係るスイッチギヤの構成概略を示す側面断面図である。
【図２】図１の二点鎖線で囲まれたＡ部の拡大側面図である。
【図３】図１の二点鎖線で囲まれたＡ部において仕切板が回動した後の斜視図である。
【図４】実施の形態２に係るスイッチギヤの図１のＡ部に相当する箇所の拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本願の実施の形態によるスイッチギヤを図に基づいて説明する。各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１はスイッチギヤ１００の構成概略を示す側面断面図、図２は図１の二点鎖線で囲まれたＡ部の拡大側面図、図３は図１の二点鎖線で囲まれたＡ部において仕切板が回動した後の斜視図である。スイッチギヤ１００は、スイッチギヤ１００の後段に接続された各負荷（図示せず）へ給電するための装置である。まず、図１によりスイッチギヤ１００の内部構成について説明する。接地部位である筐体１は金属製で、筐体１が接地電位とされる。筐体１の内部は、複数のコンパートメントで区画されている。図の左方（スイッチギヤ１００の正面側）には、遮断器２が収納される遮断器コンパートメント３が配置されている。遮断器２は引き出し形の遮断器で、正面側から引き出すことが可能である。遮断器２は、後面（図で右方）から突出した２つの接続端子を備える。図の上側の接続端子が電源側端子２ａ、図の下側の接続端子が負荷側端子２ｂである。遮断器コンパートメント３の後壁には上下に所定の間隔を隔てて、主回路を断路する主回路断路部４ａ、および主回路断路部４ｂが固設されている。主回路断路部４ａ、および主回路断路部４ｂは、電源側端子２ａ、および負荷側端子２ｂと着脱できるようになっている。遮断器コンパートメント３の上方には、制御器具（図示せず）が収納される制御機器コンパートメント５が配置されている。
【００１４】
遮断器コンパートメント３の背面側の上方には、３相の母線６が支持碍子７に支持されて配設された母線コンパートメント８が配置されている。母線６と遮断器２の電源側端子２ａに接続された主回路断路部４ａとが、給電用導体の一部である分岐導体９で接続される。母線コンパートメント８の後方および下方には、給電用導体の一部である負荷側のケーブル１０および負荷側導体１１が収納されるケーブルコンパートメント１２が配置されている。
【００１５】
図２に示すように、主回路断路部４ａの下方に、主回路断路部４ａと主回路断路部４ｂとの間を区画する仕切板１３が設けられている。筐体１の内部を区画するための仕切構成体である仕切板１３は、導電性材料からなり、接地部位である筐体１と電気的および機械的に連結されている。仕切板１３は、スイッチギヤ１００の内部圧力が上昇した際に作動し、上昇した内部圧力を放圧する放圧フラッパの役目を果たす部材である。仕切板１３の具体的な構造について説明する。仕切板１３は、断面がＬ字形となるように、金属板を曲げ加工して形成される。仕切板１３は、金属板の一端縁部が支点１６となり回動するよう構成され、他端には端子部１４が形成される。
【００１６】
スイッチギヤ１００の内部で短絡事故が発生して、スイッチギヤ１００の内部圧力が上昇した際に、仕切板１３は接地部位である筐体１との電気的および機械的な連結を保持したまま、塑性変形の起点となる支点１６を起点として、図２の矢印で示された方向に回動する。仕切板１３の回動により、仕切板１３の先端に具備された端子部１４は、分岐導体９に具備された端子部１５と電気的および機械的に接続される。端子部１４と端子部１５とが接続されたことにより、分岐導体９は接地される。なお、図２では、回動後の仕切板１３を仮想線（２点鎖線）で示している。
【００１７】
図３に示すように、端子部１４と端子部１５との接続は３相回路を構成する３本の分岐導体９の全てにおいて行われるため、３相分の分岐導体９は、仕切板１３を介して短絡し、かつ接地される。３相の接地により、スイッチギヤ内部の短絡事故で発生しているアークは消弧される。なお、端子部１４および端子部１５は、３相の短絡電流を通電できるだけの接触圧力にて、接触している必要がある。
【００１８】
実施の形態１におけるスイッチギヤ１００は、図１から図３に示す通り、次の構成が適用されている。
スイッチギヤ１００は、筐体１と、筐体１の内部に設けられた複数の給電用導体と、筐体１の内部を区画する仕切構成体である仕切板１３とを備える。複数の給電用導体は、遮断器２の電源側端子２ａに接続される分岐導体９と、遮断器２の負荷側端子２ｂに接続される負荷側導体１１およびケーブル１０とで構成される。電源側端子２ａに接続される給電用導体を備えた上位電気系統が配設される上位区画と、負荷側端子２ｂに接続される給電用導体を備えた下位電気系統が配設される下位区画とが筐体１の内部に設けられている。上位区画には母線コンパートメント８が含まれ、下位区画にはケーブルコンパートメント１２が含まれる。導電性部材からなる仕切板１３は、上位区画と下位区画とを仕切って区画を区分する。例えば内部短絡事故に起因した上位区画または下位区画におけるスイッチギヤ１００の内部圧力の上昇に応動して、仕切板１３の受圧面ＲＰが内部圧力によって加圧され、仕切板１３は作動する。給電用導体である分岐導体９から３相回路が構成され、仕切板１３の作動で、３相回路は短絡され、仕切板１３に３相短絡電流が通電される。また、仕切板１３の作動で、分岐導体９は接地部位である筐体１に接続される。分岐導体９には板状体を折り曲げて形成した端子部１５が設けられ、仕切板１３は板状体を折り曲げて形成した端子部１４を有し、端子部１４は仕切板１３と一体的に設けられる。端子部１４と端子部１５には、それぞれ折り曲げ形成により一体に設けられた嵌合部Ｃ１、嵌合部Ｃ２が含まれる。仕切板１３の作動で、端子部１４と端子部１５とは嵌合部Ｃ１と嵌合部Ｃ２とで嵌合して接触する。接触により短絡した分岐導体９に生じる短絡電流を通電するに足る通電接続状態が、所定の接触圧力により維持される。また、嵌合部Ｃ１と嵌合部Ｃ２とが嵌合していれば、仕切板１３が開放された時の反動による跳ね返りによって端子部１４と端子部１５とが離間することを防止できる。さらにまた、嵌合部Ｃ１と嵌合部Ｃ２とが嵌合していれば、スイッチギヤの内部圧力が低下しても、端子部１４と端子部１５との電気的、かつ機械的な接続は保持される。
【００１９】
すなわち、筐体１の内部の上位区画と下位区画を区画するための仕切構成体を設けたスイッチギヤ１００において、内部短絡事故時の内部圧力に応動して仕切構成体が作動し、仕切構成体がスイッチギヤ１００の内部の給電用導体に接するようにしたことを特徴とする。この構成により、筐体１の内部を区分する仕切構成体が内部短絡事故による圧力上昇に応動して作動することによって給電用導体が短絡してアークを消弧するため、簡潔な構成で高い信頼性を有するスイッチギヤ１００を得ることができる。
【００２０】
すなわち、内部短絡事故時の内部圧力に応動して仕切構成体が作動し、複数の給電用導体が構成する３相回路の短絡を行うため、特許文献１のような制御系統が不要であり、安価で信頼性の高いスイッチギヤ１００を構築することが可能である。また、短絡投入の機構が、仕切板１３の動作のみとなるため、ピストンシリンダとシリンダの動作に連動して動作する２つの機構を備えた特許文献２よりも、信頼性が高く、かつ、安価なスイッチギヤ１００を構築することが可能である。
【００２１】
ここで、仕切構成体である仕切板１３は受圧面ＲＰを有し、下位区画としてのケーブルコンパートメント１２における内部短絡事故による内部圧力上昇に応動して給電用導体としての分岐導体９の３相回路を短絡するものである。内部短絡事故が発生した箇所から、圧力の上昇が放射状に伝播するため、内部短絡事故の発生箇所によっては、仕切板１３からなる仕切構成体の作動方向が逆になる場合があるが、上位区画としての母線コンパートメント８における内部短絡事故による内部圧力上昇に応動して仕切板１３からなる仕切構成体が作動して給電用導体としての分岐導体９の３相回路を短絡する場合もあり得る。
【００２２】
そして、実施の形態１におけるスイッチギヤ１００が備えた仕切構成体である仕切板１３は、図１から図３に示す通り、次の構成が適用されている。
平面形状が四角形の板状部材で、一方の面がスイッチギヤ１００の内部圧力の受圧面ＲＰとなる仕切板１３は、一端縁部ＰＰが枢着され、他端縁である自由端縁部ＦＰに仕切板１３の端子部１４が設けられ、端子部１４は板状部材の延在方向に直交して突出されている。端子部１４は、折り曲げ加工により形成されている。
【００２３】
すなわち、仕切板１３からなる仕切構成体は、断面がＬ字形で、一端は内部短絡事故時の内部圧力の上昇に伴い回動する際の支点１６となり、他端にはスイッチギヤ１００の給電用導体と接続する端子部１４が形成されていることを特徴とする。この構成により、筐体１の内部を区画する仕切構成体が内部短絡事故による圧力上昇に応動して作動することによって給電用導体が短絡しアークを消弧するため、簡潔な構成で信頼性を向上することができる。また、仕切構成体の構成を、内部圧力の上昇に応じて作動するのに適した簡素な構成にできる。
【００２４】
実施の形態２．
実施の形態２に係るスイッチギヤ１００について説明する。図４はスイッチギヤ１００の図１のＡ部に相当する箇所の拡大側面図であって、実施の形態２における主回路断路部４ａと主回路断路部４ｂとその周囲の側面図を示す。実施の形態２に係るスイッチギヤ１００は、仕切板が備える端子部が実施の形態１とは異なる構成になっている。
【００２５】
通常、内部短絡事故が発生した箇所から、圧力の上昇が放射状に伝播するため、内部短絡事故の発生した箇所によっては、仕切板の動作する方向が上位区画側の方向もしくは下位区画側の方向となるため、逆の方向になる場合がある。このような場合を含めて内部短絡事故の発生箇所に拘わらず仕切板を、給電用導体が短絡されるように的確に作動させる必要がある。そのため、実施の形態２においては、仕切板２３の形状は断面がＴ字形となるように形成され、その一端縁部が支点となり回動するよう構成される。また、他端には、第１の端子部１７ａと第２の端子部１７ｂが形成されている。
【００２６】
すなわち、仕切板２３には逆方向に突出する第１の端子部１７ａと第２の端子部１７ｂが設けられて、仕切板２３が上部の主回路断路部４ａの方向、あるいは下部の主回路断路部４ｂの方向のどちらに動作しても、３相の給電用導体の短絡が行え、アークを消弧できる構造としている。図４では、主回路断路部４ｂの方向に仕切板２３が動作する場合を仮想線（２点鎖線）で示している。この場合には、仕切板２３の第２の端子部１７ｂと負荷側導体１１に設けられた端子部１５ｂとが接触する。仕切板２３が反対方向に作動し反時計式に回動する場合には、仕切板２３の第１の端子部１７ａと分岐導体９に設けられた端子部１５ａとが接触する。
【００２７】
なお、上記の説明では仕切板２３が主回路断路部４ａ近傍の端子部１５ａ、または、主回路断路部４ｂ近傍の端子部１５ｂと接触しているが、この構成は、一例を示すものであり、図の配置構成に限定するものではない。
【００２８】
実施の形態２におけるスイッチギヤ１００が備えた仕切構成体である仕切板２３は、図４に示す通り、次の構成が適用されている。
仕切板２３は、スイッチギヤ１００の内部圧力が上昇した箇所、すなわち内部短絡事故が発生した箇所が、上位電気系統が配設される上位区画か下位電気系統が配設される下位区画かに応じて、上位電気系統を構成する給電用導体である分岐導体９、または下位電気系統を構成する給電用導体である負荷側導体１１のいずれか一方を選択して短絡させる。仕切板２３は、平面形状が四角形の折り返された板状部材で、一方の面がスイッチギヤ１００の内部圧力の第１の受圧面ＲＰ１となり、他方の面がスイッチギヤ１００の内部圧力の第２の受圧面ＲＰ２となる。仕切板２３は、一端縁部ＰＰが枢着され、他端縁である自由端縁部ＦＰに対をなす第１の端子部１７ａおよび第２の端子部１７ｂが設けられ、第１の端子部１７ａおよび第２の端子部１７ｂは板状部材の延在方向に直交して、互いに反対方向に突出されている。第１の端子部１７ａおよび第２の端子部１７ｂは、折り曲げ加工により形成されている。図４の矢印に示すように、上位区画の内部圧力の上昇により仕切板２３が時計回りの方向に回動する場合には、第２の端子部１７ｂが負荷側導体１１に設けられた端子部１５ｂと嵌合して接触する。下位区画の内部圧力の上昇により仕切板２３が反時計回りの方向に回動する場合には、第１の端子部１７ａが分岐導体９に設けられた端子部１５ｂと嵌合して接触する。
【００２９】
すなわち、仕切構成体である仕切板２３が、内部短絡事故が発生した箇所に依存して、上位電気系統の側および下位電気系統の側のどちらの給電用導体でも短絡できるようにしたものである。仕切板２３は断面がＴ字形となるように形成される。仕切板２３の一端はスイッチギヤ１００の短絡事故時の内部圧力の上昇に伴って回動する際の支点となる。仕切板２３の他端に、スイッチギヤ１００の上位電気系統の側および下位電気系統の側の給電用導体と接続する第１の端子部１７ａおよび第２の端子部１７ｂが形成されていることを特徴とする。この構成により、内部短絡事故の発生箇所がどちらの区画であっても、給電用導体を的確に短絡し、内部短絡事故によるアークを確実に消弧することができる。また、内部短絡事故による内部圧力の伝搬経路によって仕切構成体としての仕切板２３が本来の動作と逆に作動しても給電用導体の短絡およびアークの消弧を確実に行うことができる。
【００３０】
なお、ここでは、遮断器２は引き出し形のものを用いて説明したが、これに限定されるものではなく、遮断器２は固定式のものでも同様の効果を得られる。
【００３１】
また本願は、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。
【符号の説明】
【００３２】
１  筐体、２  遮断器、２ａ  電源側端子、２ｂ  負荷側端子、３  遮断器コンパートメント、４ａ  主回路断路部、４ｂ  主回路断路部、５  制御機器コンパートメント、６  母線、７  支持碍子、８  母線コンパートメント、９  分岐導体、１０  ケーブル、１１  負荷側導体、１２  ケーブルコンパートメント、１３  仕切板（仕切構成体）、１４  端子部、１５  端子部、１５ａ  端子部、１５ｂ  端子部、１６  支点、１７ａ  第１の端子部、１７ｂ  第２の端子部、２３  仕切板（仕切構成体）、１００  スイッチギヤ、ＲＰ  受圧面
【要約】
筐体（１）と、筐体（１）の内部に設けられた複数の給電用導体と、筐体（１）の内部を区画する仕切構成体と、を備えたスイッチギヤ（１００）であって、スイッチギヤ（１００）の内部圧力に応動した仕切構成体の作動で、給電用導体が短絡されるものである。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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