(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
盤筐体の内部に電源の各相に対応した裸バー導体になる主回路導体を平行に並べて敷設した閉鎖型配電盤において、
前記各相の主回路導体と、電源側と反対側の盤筐体の壁面との間に、前記主回路導体の導体終端部の端面，および盤筐体に対して空隙を隔てて浮き電極を非接地状態に介挿配置したことを特徴とする閉鎖型配電盤。
【請求項２】
請求項１に記載の閉鎖型配電盤において、浮き電極は各相の主回路導体の導体終端部端面を一括して囲う対向面域を有し、かつその外周面域には主回路導体の導体終端部に向けて凹状の湾曲面を形成したことを特徴とする閉鎖型配電盤。
【請求項３】
請求項１または２に記載の閉鎖型配電盤において、浮き電極の外周縁部に円弧状の湾曲面を形成したことを特徴とする閉鎖型配電盤。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の閉鎖型配電盤において、浮き電極の表面と主回路導体の導体終端部端面との間の空間距離を主回路導体の相間絶縁距離の約1/2に設定したことを特徴とする閉鎖型配電盤。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の閉鎖型配電盤において、浮き電極が碍子を介して盤筐体の壁面に絶縁支持されていることを特徴とする閉鎖型配電盤。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、盤内に電源の各相に対応する主回路導体を平行に並べて敷設した受電盤，母線盤などを対象とする閉鎖型配電盤に関し、詳しくは主回路の相間短絡事故が基で主回路導体の線間に発弧してその導体終端部に伝搬したアークが盤筐体の壁面に直接触れることがないようにアークの伸長を規制して盤筐体の耐アーク性向上を図った盤内の配線構造に係わる。
【背景技術】
【０００２】
この種の閉鎖型配電盤においては、盤内に敷設した電源各相に対応する主回路導体（主母線バー）に相間短絡事故が生じると、これが基で主回路導体の線間に閃絡アークが発生する。この場合に主回路導体が裸のバー導体（銅，アルミバー）であると、電源側からアーク発生点に流れる導体電流の磁界とアーク電流との間に作用するローレンツ力を受けてアークが電源側から負荷側に向う方向に伝搬駆動されるようになる。
【０００３】
次に、閉鎖型配電盤の盤内に敷設した主回路導体の従来における配線構造、および主回路の相間短絡事故が基で主回路導体の線間に発弧したアークの挙動について、図３〜図５で説明する。図において、１は閉鎖型配電盤（母線盤）の盤筐体、１ａは盤筐体１の壁面、２は上下に平行に並べて盤筐体１の内部に敷設して電源側のケーブル（不図示）に接続したＲ，Ｓ，Ｔ各相に対応した裸バー導体（銅バー）で構成された主回路導体、２ａは、各相の主回路導体２の途中から下位系統の負荷側設備に向けてほぼ直角方向に分岐した分岐回路導体、２ｂは主回路導体２の電源側と反対側の導体終端部である。導体終端部２ｂの先端が気中絶縁距離Ｌ（例えば、「日本配電盤工業会」の規格に準拠）を隔てて盤筐体１の盤面１ａに対峙している。
【０００４】
上記の配線構造で、配電盤の受電中に盤内の主回路導体２に不測の相間短絡事故が発生し、この短絡事故が基で主回路導体２の線間にアークａｒｃが発生すると、このアークは電源側からアーク発弧点に向けて主回路導体２に流れる電流の磁界とアーク電流との間に作用するローレンツ力Ｆを受けて次記のように挙動する。
【０００５】
すなわち、主回路導体２の線間に発弧したアークａｒｃは、フリーアークとしてアークスポット，およびアークスポットの間に伸長したアーク柱が図４で表すように電源側（図の左側）から右方向に向けて高速伝搬される。なお、このアークの伝搬過程で分岐回路導体２ａの分岐位置に伝搬したアークは、主回路導体２の長手方向に働くローレンツ力Ｆの駆動により分岐回路導体２ａの分岐箇所を通過してそのまま直進し、主回路導体の導体終端部２ｂの先端に到達したところでアークスポットがこの位置に停滞するようになる。
【０００６】
なお、このアーク伝搬過程でアークが主回路導体の途中から負荷側の設備に向けて分岐した分岐回路導体に伝搬すると、該分岐回路導体に接続した負荷側機器、およびその周辺に配置されている計測，制御機器がアークに曝されて焼損、損傷するおそれがあるが、前述のよう主回路導体２に導体終端部２ｂを設けておけば、アークは分岐回路導体２ａの分岐箇所を横切るように通過して導体終端部２ｂへ直進的に伝搬するので、分岐回路導体２ａに接続した負荷側機器がアークに晒されることはない。
【０００７】
一方、前記した盤内の配線構造とは別に、主回路導体の線間に発生したアークが負荷側機器に伝搬するのを防止する対策として、盤内に敷設した主回路導体の途中の要所に、アークを主回路導体から側方に逸らすように誘導するアークホーン状の補助導体を設けておき、主回路導体の線間に短絡アークが発生した場合に、このアークを主回路導体から前記の補助導体に誘導した上で、この補助導体の先端にアークを停滞させて負荷側機器へのアーク伝搬を防ぐようにした閉鎖型配電盤の配線構造も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−３８３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図３，図４に示した閉鎖型配電盤の従来における盤内配線構造では次記のような問題点がある。すなわち、主回路の相間短絡事故が基で主回路導体２の線間に発弧したアークａｒｃが主回路導体２の導体終端部２ｂまで伝搬してこの位置に停滞し、電源側の遮断器が動作して主回路の電路を断路するまでこのアークが継続していると、アークスポット間に伸長したアーク柱はクーロン力Ｆを受けて前方に向けアーチ状に湾曲してさらに伸長するようになる。
【００１０】
この場合に、主回路導体２の導体終端部２ｂと盤筐体の盤面１ａとの間に予め設定しておいた絶縁距離Ｌが十分でないと、図５で表すように導体終端部２ｂの先端に停滞したアークａｒｃのアーク柱が伸長して盤筐体の盤面１ａに直接触れるようになる。そのために、盤筐体の壁面１ａが高温のアークに晒されて損傷（バーン・スルー）し、高温，高圧のアークフラッシュが盤外に噴出する二次的災害に波及するおそれがある。
【００１１】
したがって、主回路導体２の線間に発弧して導体終端部２ｂまで伝搬したアークが盤筐体に直接触れてその壁面１ａが損傷するアーク事故を未然に防ぐには、主回路導体２の導体終端部２ｂと盤筐体の壁面１ａとの間に前記したアークの伸長分を見込んだ十分な絶縁距離Ｌを設定確保しておく必要がある。
【００１２】
しかしながら、この絶縁距離Ｌを拡大すると、盤筐体１の外形サイズが必要以上に大形化して盤の小形化が困難となる。そのほか、主回路導体２の導体終端部２ｂ／筐体の壁面１ａ間の絶縁距離Ｌを拡大すると、主回路導体２の導体終端部２ｂにアークが停滞した状態から前方に向けて伸長するアーク長さも増加することから、このアーク電圧が高まって周囲に放出するアークエネルギーも増大し、このために盤内の圧力が急激上昇して盤筐体の損傷危険度が一層高まる問題もある。なお、このような盤筐体の損傷問題は特許文献１に開示されているアーク誘導用の補助導体においても同様に起こり得る。
【００１３】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、盤内に敷設した主回路導体の導体終端部と盤筐体の盤面との間に設定する気中絶縁距離Ｌを必要以上に拡大することなしに、相間短絡事故が基で主回路導体間に発弧して導体終端部に伝搬したアークが盤筐体に直接触れないようにそのアークの伸長を最小アーク長に規制して盤筐体の耐アーク性向上、および盤筐体の小形化が図れるように主回路導体に対する盤内の配線構造を改良した閉鎖型配電盤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明によれば、盤筐体の内部に電源の各相に対応した裸バー導体になる主回路導体を平行に並べて敷設した閉鎖型配電盤において、前記各相の主回路導体と、電源側と反対側の盤筐体の壁面との間に、前記主回路導体の導体終端部の端面，および盤筐体に対して空隙を隔てて浮き電極を非接地状態に介挿配置するものとし（請求項１）、その浮き電極は具体的に次記のような態様で構成することができる。
（１）前記の浮き電極は、各相の主回路導体の導体終端部端面を一括して囲う対向面域を有し、かつその外周面域には主回路導体の導体終端部に向けて凹状の湾曲面を形成する（請求項２）。
（２）前記浮き電極の外周縁部に円弧状の湾曲面を形成する（請求項３）。
（３）前記浮き電極の表面と主回路導体の導体終端部端面との間の空間距離を、主回路導体の相間絶縁距離の約1/2に設定する（請求項４）。
（４）前項（１）〜（３）に記載の浮き電極は、碍子を介して盤筐体の壁面に絶縁支持する（請求項５）。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成によれば，次記効果を奏することができる。
（１）主回路の相間短絡事故が基で主回路導体の線間に発弧したアークが該導体の導体終端部まで伝搬してこの位置に停滞した状態になると、そのアーク柱が主回路導体の導体終端部と盤筐体の壁面との間に介挿した浮き電極に転流してアークがこの位置に停滞保持される。これにより、浮き電極がアークバリアの役目を果たして主回路導体の導体終端部に伝搬したアークが盤筐体の壁面に直接触れることがなくなり、これにより盤筐体をアークとの接触による損傷（バーン・スルー）から安全に保護できる。
（２）また、前記の浮き電極については、各相導体の導体終端部端面を一括して囲う対向面域を有し、かつその外周面域には主回路導体の導体終端部に向けて凹状の湾曲面を形成するとともに、その外周縁部に円弧状の湾曲面を形成することで、充電部である主回路導体と電気的に浮遊（非接地）した状態にある浮き電極との間の局部的な電界集中を避けつつ、両者間の電界を平等電界分布に近づけて平時の受電時に主回路導体／浮き電極間の不要な閃絡が発生するのを防ぐことができる。
（３）さらに、前記浮き電極の表面と主回路導体の導体終端部端面との間の空間距離を、主回路導体の相間絶縁距離の約1/2に設定することにより、導体終端部／浮き電極間の絶縁強度を主回路導体の相間絶縁強度と同等な絶縁強度に確保しつつ、主回路導体の導体終端部から浮き電極に転流したアークのアーク長を最小長に規制してそのアーク電圧を低めに抑えることができ、これにより周囲に放出するアークエネルギーの増加を抑制して盤内圧力の急激上昇に伴う盤筐体の損傷危険度を軽減できる。
（４）また、浮き電極は、碍子を介して盤筐体の壁面に絶縁支持することで、主回路の相間短絡が地絡事故に進展するのを防止できる。
【００１６】
これらの効果から、閉鎖型配電盤の従来における配線構造と較べて、盤筐体の耐アーク性能を高めて閉鎖型配電盤の小形化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例による盤内敷設の主回路導体の配線構造図であって、主回路導体の導体終端部に対向して盤筐体の壁面との中間に介挿配置した浮き電極の構造を表す斜視図である。
【図２】図１において主回路導体の相間短絡時に発生したアークの挙動を表す説明図であって、（ａ），(ｂ）はそれぞれ導体終端部に伝搬したアークの挙動，伸長の様子を模式的に表した斜視断面図，および側視断面図である。
【図３】閉鎖型配電盤の盤内敷設した主回路導体の従来における配線構造を表す模式斜視図である。
【図４】図３の主回路導体に生じた相間短絡アークの挙動，伝搬経路を表す模式説明図である。
【図５】図４で主回路導体の導体終端部に伝搬したアークがさらに伸長して盤筐体の壁面に接触した状態を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明による閉鎖型配電盤の実施の形態を図１，図２に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図３，図４に対応する部材には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００１９】
すなわち、図１，図２に示す閉鎖型配電盤においては、盤筐体の内部に上下平行に並べて敷設したＲ，Ｓ，Ｔ各相に対応する主回路導体２の電源側と反対側の導体終端部２ｂの先端に対向して、盤筐体の壁面１ａとの間に主回路導体２，および盤筐体の壁面１ａからそれぞれ空隙を隔てて対向する浮き電極３を介挿配置し、この浮き電極３は支持碍子４を介して接地されている盤筐体の壁面１ａに絶縁支持している。
【００２０】
ここで、浮き電極３は、例えばタングステン合金などの耐アーク性金属板で次記のような形状に形成されている。すなわち、浮き電極３は上下に並ぶＲ，Ｓ，Ｔ各相の導体終端部２ｂの先端を一括して囲う楕円状の対向面域を有し、かつその外周面域には導体終端部２ｂの端面に向けて凹状の湾曲面を形成したトレー状体からなり、この浮き電極３の表面と主回路導体終端部２ｂの端面との間の空間距離ｄ2は、主回路導体２の相間絶縁距離をｄ1としてその約1/2に設定して配置されている。
【００２１】
また、浮き電極３の外周面域に形成した凹状湾曲面の曲率は、導体終端部２ｂの先端面を中心とする曲率半径Ｒが前記の空間距離ｄ2と略同じになるように設定し、さらにその外周縁部には円弧状湾曲面Ｒを形成して主回路導体２との間の電界集中を緩和するようにしている。なお、図２（ｂ）の図中に表したｄ3は盤筐体の壁面１ａと支持碍子４を介して支持した浮き電極３との間の気中絶縁距離、ｄ4は主回路導体２の導体終端部２ｂと盤筐体の壁面１ａとの間の空隙距離である。
【００２２】
次に、主回路導体２の導体終端部２ｂと盤筐体の壁面１ａとの間に介挿配置した前記浮き電極３の機能、およびこの浮き電極３に転流した短絡アークの挙動を図２（ａ），（ｂ）により説明する。なお、図示には３相電源回路に３相短絡が発生した状態を表している。
【００２３】
すなわち、主回路の相間短絡事故が基で主回路導体２の線間に発弧したアークａｒｃがローレンツ力Ｆの電磁駆動により電源側から導体終端部２ｂに伝搬しこの位置に停滞すると、その発弧点（アークスポット）から前方に向けアーチ状に伸長するアーク柱が導体終端部２ｂと間隙を隔てて対向する浮き電極３に転移し、電流Ｉが図示のように主回路導体２から浮き電極３に転流して流れるようになる。また、この転流状態ではアークａｒｃが電流Ｉの往路側と復路側に分断され、その分断アークが導体終端部２ｂの先端と浮き電極３の板面との間に伸長してこの位置に停滞保持されるようになる。
【００２４】
したがって、主回路導体２の導体終端部２ｂから浮き電極３に転流したアークは、浮き電極３の裏面側に回り込んでその背後に対峙する盤筐体の壁面１ａに接触するようなことがなく、これによりアークとの直接接触によって盤筐体の壁面１ａが損傷（バーン・スルー）を受けるアーク事故の発生を防いで盤筐体を防護できる。
【００２５】
また、この場合に図示の３相短絡状態では、Ｓ相の主回路導体２と浮き電極３の間に発弧した分断アークは略直線状に伸長するのに対して、上下端に並ぶＲ，Ｔ相の主回路導体２と浮き電極３の間に発弧した分断アークは、電流の向き，および電流磁界との関係からＳ相のアークから離間するように浮き電極３の外周側に向けてアーチ状に伝搬するようになる。この場合に、導体終端部２ｂと浮き電極３の表面との間の空間距離ｄ2は、前述のように主回路導体２の相間絶縁距離ｄ1 の約1/2に設定し、さらに浮き電極３の外周側面域が曲率半径Ｒ（Ｒ≒ｄ2）の凹状湾曲面であることから、図示のようにＲ，Ｓ，Ｔ各相の導体終端部２ｂから浮き電極３に転流して分断したアーク長Ｌaは各相で略同じアーク長となる。また、そのアーク電流の往路，および復路側に伸長する分断アークを合計したアーク長，およびそのアーク電圧も、主回路導体２の線間に発弧したアークと略同じとなる。つまり、主回路導体２の線間に発弧したアークが浮き電極３に転流して往路，復路側に分断された状態でも、その実効的なアーク長，アーク電圧は主回路導体２の線間に発生したアークと略同じ値に制限されることになる。
【００２６】
しかも、主回路導体２の導体終端部２ｂと浮き電極３との間の距離ｄ2は、主回路導体２の相間絶縁距離ｄ１の約1/2に設定しているので、主回路導体２の導体終端部２ｂから浮き電極３を経由する経路の耐圧強度を主回路導体２の相間と同じ耐圧強度に維持できるし、浮き電極３の外周縁部をＲ形状に面取りして局部的な電界集中を緩和するようにしているので、平時の受電状態に主回路導体２と浮き電極との間に閃絡が発生するおそれはない。
【００２７】
そのほか、前記浮き電極３は支持碍子４を介して盤筐体の壁面１ａに対し、電気的に浮遊状態に絶縁支持しているので、主回路導体２の線間に発弧したアークａｒｃが浮き電極３に転流した際に、地絡事故に進展するのを防止できる。
【００２８】
以上の説明から明らかなように、図示実施例の盤内配線構造によれば、主回路の相間短絡が基で主回路導体２の線間に発弧して導体終端部２ｂに伝搬したアークが盤筐体の壁面１ａに直接触れて盤筐体が損傷（バーン・スルー）するおそれがなく、これにより盤筐体の耐アーク性能が向上する。
【００２９】
したがって、従来の配線構造（図５参照）で述べたように、発生アークが盤筐体の壁面１ａに直接接触するのを避けるよう主回路導体２の導体終端部２ｂと壁面１ａとの間に設定する絶縁距離Ｌを、予めアークの伸長分を見込んで規格の規定距離以上に拡大する必要がなく、図２（ｂ）の図中に表した導体終端部２ｂ／浮き電極３間の間隔距離ｄ２、および浮き電極３／盤筐体の壁面１ａ間の絶縁距離ｄ３を含めた導体終端部２ｂ／盤筐体の壁面１ａ間の距離ｄ４を縮減して閉鎖型配電盤の外形小形化が可能となる。
【００３０】
さらに、主回路導体２の導体終端部２ｂと浮き電極３との間の間隔距離ｄ2を、主回路導体２の相間絶縁距離ｄ１の約１/２に設定して、浮き電極３に転流したアークのアーク長を最小長に抑えるようにしたことで、アーク電圧の増加、および周囲に放出するアークエネルギーの増大を抑制して盤内圧力の急激な上昇に伴う盤筐体の損傷危険度を軽減できる。
【符号の説明】
【００３１】
１：閉鎖型配電盤の盤筐体
１ａ：壁面
２：主回路導体
２ａ：分岐回路導体
２ｂ：導体終端部
３：浮き電極
４：絶縁支持碍子
ａｒｃ：アーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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