(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が仕切板によって複数の区画に区画される筐体を有し、該筐体の内部が自然換気と強制換気とにより換気され、該筐体の内部の底部に、該筐体の内部の空気を加熱するヒータが設けられるスイッチギヤであって、
前記筐体の前部及び後部の下端部に、前記筐体の内部に外気を取り込む吸気口が設けられ、前記筐体の上部に、前記筐体の内部に取り込み、前記筐体の内部を流通させた前記外気を、前記筐体の外部に流出させる排気口が設けられ、当該排気口に換気ファンが設けられ、
前記仕切板の少なくとも一部を通気性を有する材料で形成し、該仕切板の通気部を介して隣接する区画相互間で空気を流通可能とするとともに、前記筐体の内部の前記吸気口の近傍に、前記筐体の内部の空気を循環させるとともに、前記吸気口から前記筐体の内部に取り込む外気の量を制限する循環ファンを設けたことを特徴とするスイッチギヤ。
【請求項２】
前記筐体の内部の上下にそれぞれ循環ファンを設けた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】
前記筐体の内部の底部に、前記筐体の内部の湿度を検出する湿度検出器を設け、該湿度検出器の検出データに基づいて、前記循環ファンの運転を制御するように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のスイッチギヤ。
【請求項４】
前記筐体の内部の底部に、前記筐体の内部の温度を検出する温度検出器を設け、該温度検出器の検出データに基づいて、前記循環ファンの運転を制御するように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のスイッチギヤ。
【請求項５】
前記筐体の内部の機器が収納される区画内に循環ファンを設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のスイッチギヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチギヤに関し、特に、主回路絶縁物の吸湿を防止する機能を備えたスイッチギヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所等の変電設備等として用いられる金属閉鎖形スイッチギヤ（以下、スイッチギヤという。）は、筐体の内部に遮断器等の機器が収納され、これらの機器の周囲温度が機器の許容温度を超えないようにするため、筐体の内部を自然換気（自然対流による換気）と強制換気（換気ファンによる強制換気）とによって換気している（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２６１９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、換気の際に、筐体の内部に外気を取り入れるため、外気の相対湿度が高い場合には、筐体の内部の相対湿度が上昇し、主回路絶縁物が吸湿によって劣化し、絶縁抵抗が低下する問題が生じる。
【０００５】
このため、筐体の内部にヒータを設置し、湿度検出器により検出した湿度データに基づいてヒータを運転、又は停止させ、筐体の内部の相対湿度を主回路絶縁物が影響を受けない範囲内に調整している。
【０００６】
しかし、ＪＥＭ規格のＰＷ級・ＭＷ級に準拠したスイッチギヤでは、筐体の内部が仕切板によって複数の区画（主母線を収納する区画、遮断器を収納する区画、電力ケーブルを収納する区画等）に区画されているため、筺体の内部の全体の相対湿度を主回路絶縁物が影響を受けない範囲内に調整することは難しい。
【０００７】
つまり、上記のタイプのスイッチギヤでは、仕切板によって筐体の内部での空気の対流が阻害されるため、筐体の内部に空気がよどむ部分が形成される。また、ヒータや主母線等の発熱によって暖められた空気は、ドラフト力によって各区画内を主として仕切板に沿って上昇するが、隣接する区画相互間では殆ど空気が流通しない。このため、上記の自然換気及び強制換気だけでは、筺体の内部の相対湿度を下げたい部分の温度を十分に高めることができず、主回路絶縁物が吸湿によって影響を受けるのを避けられない。
【０００８】
実運用のスイッチギヤの温度測定データを用いて熱流体解析した結果を図３及び図４に示す。図３は解析モデルを示し、図４は解析結果の一部の空気の流れを示す。この解析モデルは、筐体２の内部が、仕切板２１〜２５によって主母線４０を収納する区画、遮断器４２を収納する区画、計器用変圧器４３を収納する区画、電力ケーブル４１を収納する区画に区画され、筐体２の下部に吸気口５ａ、６ａが設けられ、上部に排気口１１が設けられ、筐体２の内部の底部にヒータ３０、３１が設けられ、自然換気と強制換気とにより筐体２の内部を換気するタイプのスイッチギヤ５１である。
【０００９】
この解析結果から、このタイプのスイッチギヤ５１では、筐体２の内部の隣接する区画相互間での空気の流通がほとんどなく、ヒータ３０、３１で加熱した空気を筺体２の内部の全体に流通させることができず、筺体２の内部の全体の相対湿度を主回路絶縁物が影響を受けない範囲内に調整することができないことが分かる。また、ヒータ３０、３１の近辺では、局部的に除湿効果があるものの、筐体２の内部の全体では、筐体２の内部に取り入れた外気の影響により、除湿効果がほとんど無いことも分かる。
【００１０】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、筐体の内部の全体の相対湿度を主回路絶縁物が影響を受けない範囲内に調整する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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記問題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は  内部が仕切板によって複数の区画に区画される筐体を有し、該筐体の内部が自然換気と強制換気とにより換気され、該筐体の内部の底部に、該筐体の内部の空気を加熱するヒータが設けられるスイッチギヤであって、前記筐体の前部及び後部の下端部に、前記筐体の内部に外気を取り込む吸気口が設けられ、前記筐体の上部に、前記筐体の内部に取り込み、前記筐体の内部を流通させた前記外気を、前記筐体の外部に流出させる排気口が設けられ、当該排気口に換気ファンが設けられ、前記仕切板の少なくとも一部を通気性を有する材料で形成し、該仕切板の通気部を介して隣接する区画相互間で空気を流通可能とするとともに、前記筐体の内部の前記吸気口の近傍に、前記筐体の内部の空気を循環させるとともに、前記吸気口から前記筐体の内部に取り込む外気の量を制限する循環ファンを設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明のスイッチギヤによれば、筐体の内部において、ヒータや主母線等の発熱によって加熱された空気は、ドラフト力によって区画内を仕切板に沿って上昇するとともに、循環ファンの作動により、隣接する区画相互間で仕切板の通気部を介して相互に流通し、筐体の内部の全体を循環することになる。
従って、筐体の内部の全体に加熱された空気を循環させることができるので、筐体の内部の全体の温度をほぼ均一に調整することができ、筐体の内部の全体の相対湿度を主回路絶縁物が影響を受けない範囲内に調整することができる。
また、筐体の前部及び後部の下端部に、筐体の内部に外気を取り込む吸気口を設け、筐体の上部に、筐体の内部に取り込み、筐体の内部を流通させた外気を、筐体の外部に流出させる排気口を設け、排気口に換気ファンを設け、筐体の内部の吸気口の近傍に、筐体の内部の空気を循環させるとともに、吸気口から筐体の内部に取り込む外気の量を制限する循環ファンを設けたことにより、循環ファンによる空気の流れにより、換気ファンの作動によって吸気口を介して筐体の内部に流入する外気が遮られ、筐体の内部に必要以上に外気が取り込まれるのが阻止される。これにより、外気の相対湿度が高い場合に、筐体の内部の相対湿度が外気によって高められることはない。
【００１３】
また、本発明において、前記筐体の内部の上下にそれぞれ循環ファンを設けたこととしてもよい。
【００１４】
本発明のスイッチギヤによれば、筐体の内部の上部に設けた循環ファンにより、筐体の内部の上部の空気を循環させることができるとともに、筐体の内部の下部に設けた循環ファンにより、筐体の内部の下部の空気を循環させることができる。従って、筐体の内部の全体に加熱された空気を効率良く循環させることができる。
また、筐体の内部の下部に設けた循環ファンにより、外気が筐体の内部に入りにくくすることができるので、筐体の内部に外気が必要以上に取り込まれるのを防止でき、外気の相対湿度が高い場合に、筐体の内部の相対湿度が外気によって高められるのを防止できる。
【００１５】
さらに、本発明において、前記筐体の内部の底部に、前記筐体の内部の湿度を検出する湿度検出器を設け、該湿度検出器の検出データに基づいて、前記循環ファンの運転を制御するように構成したこととしてもよい。
【００１６】
本発明のスイッチギヤによれば、湿度検出器によって検出した筐体の内部の相対湿度に基づいて循環ファンの運転を制御することにより、筐体の内部の相対湿度が所定の範囲内に維持されることになる。
【００１７】
さらに、本発明において、前記筐体の内部の底部に、前記筐体の内部の温度を検出する温度検出器を設け、該温度検出器の検出データに基づいて、前記循環ファンの運転を制御するように構成したこととしてもよい。
【００１８】
本発明のスイッチギヤによれば、温度検出器によって検出した筐体の内部の温度に基づいて循環ファンの運転を制御することにより、筐体の内部の相対湿度が所定の範囲内に維持されることになる。
【００１９】
さらに、本発明において、前記筐体の内部の機器が収納される区画内に循環ファンを設けたこととしてもよい。
【００２０】
本発明のスイッチギヤによれば、機器が収納される区画内で空気を効率良く循環させることができるので、機器の金属部や絶縁部が湿気による影響を受けるのを防止できる。
【発明の効果】
【００２１】
以上、説明したように、本発明のスイッチギヤによれば、筐体の内部において、ヒータや主母線等の発熱によって加熱された空気は、区画内を仕切板に沿って上昇するとともに、循環ファンの作動により、隣接する区画相互間で仕切板を介して相互に流通することになる。従って、筐体の内部の全体に加熱された空気を循環させることができるので、筐体の内部の全体の相対湿度を所定の範囲内に保つことができ、主回路絶縁物が吸湿して劣化し、絶縁抵抗が低下するのを防止できる。
また、循環ファンによる空気の流れにより、換気ファンの作動によって吸気口を介して筐体の内部に流入する外気が遮られ、筐体の内部に必要以上に外気が取り込まれるのを阻止できるので、外気の相対湿度が高い場合に、筐体の内部の相対湿度が外気によって高められることはなく、筐体の内部の全体の相対湿度を所定の範囲内に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明によるスイッチギヤの一実施の形態を示した概略図である。
【図２】図１のスイッチギヤの温度測定データを用いて熱流体解析した結果（流速分布）を示す説明図である。
【図３】従来のスイッチギヤの一例を示した概略図である。
【図４】従来のスイッチギヤの温度測定データを用いて熱流体解析した結果（流速分布）を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１には、本発明によるスイッチギヤの一実施の形態が示されている。本実施の形態のスイッチギヤ１は、発電所等の変電設備等として用いられる金属閉鎖形スイッチギヤ（以下、スイッチギヤ１という。）であって、内部が複数の区画に区画された筐体２を有し、この筐体２の内部に、主母線４０、電力ケーブル４１、及び各種の機器（遮断器４２、計器用変圧器４３等）が収納されている。
【００２４】
筐体２は、底板３と天板４と前側扉５と後側扉６と２枚の側板７とからなる箱状をなすものであって、内部に直方体状の空間８が設けられ、この空間８が複数の区画に区画されている。筺体２の前側扉５及び後側扉６の下端部には、空間８の内外を連通する吸気口５ａ、６ａが設けられ、この吸気口５ａ、６ａを介して外気が筺体２の内部の空間８内に取り込まれる。なお、筐体２の前側扉５及び後側扉６は、開閉可能に構成されている。
【００２５】
筺体２の天板４の上方には、所定の勾配の屋根板９が間隔をおいて設けられ、この屋根板９と天板４との間に換気ダクト１０が設けられている。換気ダクト１０は、天板４に設けられた複数の通気孔４ａを介して筺体２の内部の空間８と相互に連通している。換気ダクト１０の両端（図中左右端）には、換気ダクト１０の内外を連通する排気口１１がそれぞれ設けられ、一端側（図中左端側）の排気口１１の内側に換気ファン１２が設けられている。換気ファン１２の作動により、吸気口５ａ、６ａから筺体２の内部の空間８内に外気が取り込まれ、その外気は、筺体２の内部の空間８内を流通して天板４の通気孔４ａを介して換気ダクト１０内に流入し、換気ダクト１０から排出口１１を介して筺体２の外部に流出する。
【００２６】
本実施の形態においては、筐体２の内部の空間８は、複数の仕切板２１〜２５により、電力ケーブル４１が収納される第１区画１５と、主母線４０が収納される第２区画１８と、計器用変圧器４３が収納される第３区画１９と、遮断器４２が収納される第４区画２０の４つの区画に区画され、さらに、第１区画１５は、上下方向に第１−１区画１６と第１−２区画１７の２つの区画に区画されている。なお、第1区画１５と第２区画１８とは、下端部同士が相互に連通している。
【００２７】
仕切板２１〜２５は、通気性を有する材料から形成される板状をなすものであって、本実施の形態においては、開口比：７６％、通風抵抗係数：０．４のエキスバンドメタルを用い、このエキスパンドメタルによって仕切板２１〜２５の一部に複数の通気孔を有する通気部２２ａ〜２５ａを設けている。なお、仕切板２１には、通気部は設けられていない。
【００２８】
上記のような構成の通気部２２ａ〜２５ａを有する仕切板２２〜２５により、第１区画１５と第２区画１８との上端部間で仕切板２３の通気部２３ａを介して空気を相互に流通させ、第２区画１８と第３区画１９との間で仕切板２４の通気部２４ａを介して空気を相互に流通させ、第２区画１８と第4区画２０との間で仕切板２５の通気部２５ａを介して空気を相互に流通させることができ、第１−１区画１６と第１−２区画１７との間で仕切板２２の通気部２２ａを介して空気を相互に流通させることができる。
【００２９】
なお、仕切板２２〜２５の通気部２２ａ〜２５ａは、エキスバンドメタルに限らず、同様の機能を有するもので構成してもよい。また、本実施の形態においては、仕切板２２〜２５の一部をエキスパンドメタルによって構成しているが、仕切板２２〜２５の全体をエキスパンドメタルによって構成してもよい。
【００３０】
第１区画１５の下段の第１−２区画１７の底部、及び第２区画１８の底部には、ヒータ３０、３１がそれぞれ設けられ、これらのヒータ３０、３１により、第１−２区画１７の底部の空気、及び第２区画１８の底部の空気が加熱される。また、第１区画１５の空気は、電力ケーブル４１の発熱によっても加熱される。さらに、第２区画１８の空気は、主母線４０の加熱によっても加熱される。
【００３１】
第１−２区画１７の加熱された空気は、ドラフト力によって第１−２区画１７の左右の仕切板２１、２３に沿って上昇し、第１−２区画１７と第１−１区画１６との間の仕切板２２の通気部２２ａを介して第１−１区画１６内に流入する。第１−１区画１６内に流入した加熱された空気は、第１−１区画１６と第２区画１８との間の仕切板２３の通気部２３ａを介して第２区画１８内に流入する。或いは、第１−１区画１６から天板４の通気孔４ａを介して換気ダクト１０内に流入する。
【００３２】
第２区画１８の加熱された空気は、ドラフト力によって第２区画１８の左右の仕切板２３、２４、２５に沿って上昇し、第２区画１８と第３区画１９との間の仕切板２４の通気部２４ａ、及び第２区画１８と第４区画２０との間の仕切板２５の通気部２５ａを介して第３区画１９及び第４区画２０内に流入する。或いは、第２区画１８から天板４の通気孔４ａを介して換気ダクト１０内に流入する。
【００３３】
第３区画１９の右側の仕切板２４、及び第４区画２０の右側の仕切板２５の上端部には、循環ファン３５、３６、がそれぞれ設けられ、これらの循環ファン３５、３６の作動により、第３区画１９の上部及び第４区画２０の上部に図中矢印方向への空気の流れが生じ、これらの空気の流れは、筺体２の後側扉６の内面に衝突した後、上下方向及び水平方向に振り分けられ、第３区画１９及び第４区画２０内及び筐体２の内部の空間８内を循環する。或いは、天板４の通気孔４ａを介して換気ダクト１０内に流入し、換気ダクト１０から排気口１１を介して外部に流出する。
【００３４】
第４区画２０の循環ファン３６による空気の流れにより、換気ファン１２の作動によって吸気口６ａを介して筺体２の内部に流入する外気が遮られ、筺体２の内部に必要以上に外気が取り込まれるのが阻止される。これにより、外気の相対湿度が高い場合に、筺体２の内部の相対湿度が外気によって高められることはない。
【００３５】
筺体２の内部の底部には、筺体２の内部の底部付近の相対湿度を検出する湿度検出器３２、及び底部付近の温度を検出する温度検出器３３が設けられ、湿度検出器３２が検出した湿度データ、及び温度検出器３３が検出した温度データに基づいて、各循環ファン３５、３６の運転が制御される。
【００３６】
本実施の形態においては、筺体２の内部の相対湿度が６０％以上になったときに、循環ファン３５、３６を作動させ、相対湿度が６０％未満になったときに、循環ファン３５、３６を停止させるように、循環ファン３５、３６の運転を制御している。これは、筺体２の内部の相対湿度が６０％を超えると、金属の腐食が急激に速まり、相対湿度が７０％より高くなると、絶縁物の絶縁抵抗が急激に低下するからである。
【００３７】
また、本実施の形態においては、筺体２の内部の相対湿度に関係なく、筺体２の内部の温度が約１０℃以下になったときに、循環ファン３５、３６を作動させるように、循環ファン３５、３６の運転を制御している。これは、筺体２の内部の温度が約１０℃以下になると、わずかな温度変化で相対湿度が著しく変化するからであり、この領域で循環ファン３５、３６の運転を制御すると、循環ファン３５、３６が作動、停止を頻繁に繰り返すことになり、除湿効果が十分に得られなくなるからである。
【００３８】
上記のように構成した本実施の形態のスイッチギヤ１は、換気ファン１２の作動により、外気が吸気口５ａ、６ａから筺体２の内部に取り込まれ、筺体２の内部を流通して天板４の通気孔４ａを介して換気ダクト１０に流入し、換気ダクト１０から排気口１１を介して筺体２の外部に流出することにより、筺体２の内部が換気される。
【００３９】
また、ヒータ３０、３１の作動により、筺体２の内部の底部（第１−２区画１７の底部及び第２区画１８の底部）の空気が加熱され、この加熱された空気は、ドラフト力によって第１区画１５の仕切板２１、２３及び第２区画１８の仕切板２３、２４、２５に沿って上昇する。
【００４０】
そして、この際に、各循環ファン３５、３６を作動させることにより、加熱された空気が第１−１区画１６から仕切板２３の通気部２３ａを介して第２区画１８に流入し、第２区画１８から仕切板２４の通気部２４ａを介して第３区画１９に流入する。さらに、加熱された空気が第２区画１８から仕切板２５の通気部２５ａを介して第４区画２０に流入する。第３区画１９及び第４区画２０に流入した加熱された空気は、筺体２の後側扉６の内面に衝突し、後側扉６の内面に沿って上下方向及び水平方向に振り分けられ、第３区画１９及び第４区画２０内及び筐体２の内部の空間８内を循環する。
【００４１】
従って、筺体２の内部に空気がよどむ部分が形成されるようなことはなく、加熱された空気を筺体２の内部の全体に循環させることができ、筺体２の内部の全体の温度を高めることができ、筺体２の内部の相対湿度を主回路絶縁物が影響を受けない範囲内に調整することができる。
【００４２】
また、計器用変圧器４３が収納される第３区画室１９の仕切板２４、及び遮断器４２が収納される第４区画２０の仕切板２５にそれぞれ循環ファン３５、３６を設けているので、第３区画１９内及び第４区画２０内の空気を効率良く循環させることができ、計器用変圧器４３及び遮断器４２の金属部や絶縁部が湿気による影響を受けるのを効果的に防止できる。
【００４３】
さらに、第４区画２０の仕切板２５に設けた循環ファン３６により、外気が吸気口６ａを介して筺体２の内部に流入しにくくすることができるので、必要以上に外気が筺体２の内部に流入するようなことはなく、外気の相対湿度が高い場合に、外気によって筺体２の内部の相対湿度が高められるようなことはない。
【００４４】
さらに、循環ファン３５、３６は、筺体２の内部の相対湿度が６０％以上になったときに作動し、相対湿度が６０％未満になったときに停止するように、運転が制御されているので、筺体２の内部の相対湿度が６０％を超えることにより、主回路絶縁物の絶縁抵抗が急激に低下するのを防止できる。
【００４５】
さらに、筺体２の内部の相対湿度に関係なく、筺体２の内部の温度が約１０℃以下になったときに、循環ファン３５、３６を作動させるように、循環ファン３５、３６の運転を制御しているので、相対湿度が著しく変化する約１０℃以下で、循環ファン３５、３６の作動、停止が頻繁に繰り返されるようことはなく、所望の除湿効果が得られることになる。
【００４６】
図２に、本実施の形態のスイッチギヤ１の温度測定データを用いた熱流体解析による一部の空気の流れを示す。この解析結果から、本実施の形態のスイッチギヤ１では、筐体２の内部の隣接する区画相互間で空気を効率良く流通させることができ、ヒータ３０、３１で加熱した空気を筺体２の内部の全体に流通させることができ、筺体２の内部の全体の相対湿度を主回路絶縁物が影響を受けない範囲内に調整することができていることが分かる。
【符号の説明】
【００４７】
１、５１  スイッチギヤ
２  筺体
３  底板
４  天板
４ａ  通気孔
５  前側扉
５ａ  吸気口
６  後側扉
６ａ  吸気口
７  側板
８  空間
９  屋根板
１０  換気ダクト
１１  排気口
１２  換気ファン
１５  第１区画
１６  第１−１区画
１７  第１−２区画
１８  第２区画
１９  第３区画
２０  第４区画
２１  仕切板
２２  仕切板
２２ａ  通気部
２３  仕切板
２３ａ  通気部
２４  仕切板
２４ａ  通気部
２５  仕切板
２５ａ  通気部
３０  ヒータ
３１  ヒータ
３２  湿度検出器
３３  温度検出器
３５  循環ファン
３６  循環ファン
４０  主母線
４１  電力ケーブル
４２  遮断器
４３  計器用変圧器
【図１】
0005209000.tif 000002
【図２】
0005209000.tif 000003
【図３】
0005209000.tif 000004
【図４】
0005209000.tif 000005