(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換装置へ入力する交流電力を絶縁する絶縁変圧器と、この電力変換装置で変換した電力を負荷へ供給する複数の負荷用開閉器と、この電力変換装置の使用状況に対応して構成した回路の適宜の位置にあって当該電力変換装置の入出力電力を開閉する複数の電力変換装置用開閉器と、が閉鎖型キュービクルに収納されている電力変換装置用閉鎖型キュービクルにおいて、
前記絶縁変圧器を収納した変圧器用閉鎖型キュービクルと、前記負荷用開閉器と電力変換装置用開閉器とを収納した開閉器用閉鎖型キュービクルとを設け、
前記開閉器用閉鎖型キュービクルを構成する側面板を９０度折り曲げて折り曲げ部分を形成し、この折り曲げ部分と前記変圧器用閉鎖型キュービクルのフレームとを結合ボルトとナットとで締め付けることにより前記開閉器用閉鎖型キュービクルと前記変圧器用閉鎖型キュービクルとを結合することを特徴とする電力変換装置用閉鎖型キュービクル。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置用閉鎖型キュービクルにおいて、
前記開閉器用閉鎖型キュービクルの前記側面板に当該開閉器用閉鎖型キュービクルを構成する背面板を取り付け、この背面板に前記負荷用開閉器および前記電力変換装置用開閉器を取り付ける取り付け孔を設けることを特徴とする電力変換装置用閉鎖型キュービクル。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置用閉鎖型キュービクルにおいて、
前記開閉器用閉鎖型キュービクルの前記背面板の前記結合ボルトに対応する位置に工具挿入孔を設けることを特徴とする電力変換装置用閉鎖型キュービクル。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電力変換装置用閉鎖型キュービクルにおいて、
前記開閉器用閉鎖型キュービクルに収納する前記各開閉器の電源側端子部と負荷側端子部には、各開閉器毎に別個の感電防止用保護カバーを設けることを特徴とする電力変換装置用閉鎖型キュービクル。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電力変換装置用閉鎖型キュービクルにおいて、
前記開閉器用閉鎖型キュービクルに収納する前記負荷用開閉器の電源側導体は、各負荷用開閉器を同時に接続できる共通母線構造とし、該共通母線には各種容量で且つ複数台数の前記負荷用開閉器が接続可能な導体取り付け孔を設けることを特徴とする電力変換装置用閉鎖型キュービクル。
【請求項６】
請求項１に記載の電力変換装置用閉鎖型キュービクルにおいて、
前記変圧器用閉鎖型キュービクルの天井部に吊り具を設置し、この吊り具と前記絶縁変圧器とを複数の連結梁で結合することを特徴とする電力変換装置用閉鎖型キュービクル。
【請求項７】
請求項６に記載の電力変換装置用閉鎖型キュービクルにおいて、
前記吊り具は前記絶縁変圧器の真上の天井部に取り付け、その形状は複数の前記連結梁をほぼ垂直に結合できる形状にすることを特徴とする電力変換装置用閉鎖型キュービクル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力系統で使用する電力変換装置の電源側と負荷側とに設置する電気回路と、この電気回路に付随する機器を収納する電力変換装置用閉鎖型キュービクルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力系統で使用する電力変換装置として、例えばインバータ装置を主体にした無停電電源装置がある。以下ではこの無停電電源装置を例にして、本発明の詳細を説明する。
図６は商用電源と同期している商用同期システム無停電電源装置の一般的な主回路接続図である。
【０００３】
図６の従来例回路において、電力変換装置としてのインバータ装置１は、商用電源２からの交流電力を一定電圧・一定周波数の交流電力に変換するのであるが、商用同期システム無停電電源装置ではインバータ装置１は商用電源２と同期の状態で運転しており、常時は当該インバータ装置１から出力される交流電力が、図示していない負荷へ給電される。このインバータ装置１が故障したり、あるいは点検・修理などのために停止する場合は、当該インバータ装置１の電力変換装置用開閉器としての入力側ブレーカ５と、同じく電力変換装置用開閉器としての出力側ブレーカ６とをオフにすると共に、電力変換装置用開閉器としてのバイパス回路用ブレーカ７をオンにすることで、負荷用ブレーカ８を介して負荷への交流電力の供給源が、停電すること無く、インバータ装置１から商用電源２に切り替えることができる。
【０００４】
商用電源２とインバータ装置１との間には、電力変換装置用開閉器としての受電用ブレーカ３があり、これを介して絶縁変圧器４が接続されている。絶縁変圧器４は商用電源２からの交流電力をインバータ装置１に適した電圧に変圧すると共に、商用電源２側の配電線などで発生するノイズがインバータ装置１へ侵入するのを遮断する。
【０００５】
インバータ装置１を使用する場合に、当該インバータ装置１の電源側と負荷側には前述した各機器を備えることになるが、これらの機器を纏めて一点鎖線で図示している閉鎖型キュービクル１０に収納するのが、もっとも一般的な構成である。なお符号９は、閉鎖型キュービクル１０へ導入される電源側電線，負荷側電線あるいはインバータ装置１を接続するための電線を接続するための外線端子部である。
【０００６】
図７は図６で既述の従来例回路を収納している従来の閉鎖型キュービクルの外形を三面図で示した外形図であって、 (a)は正面図， (b)は右側面図， (c)は平面図であり、図６の従来例回路に一点鎖線で記載している閉鎖型キュービクル１０がこれに該当する部分である。なお、当該閉鎖型キュービクル１０の両側面と天井には換気用ギャラリ１１が設けられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
閉鎖型キュービクル１０には、図６で既述の従来例回路に記載の各ブレーカ３，５，６，７，８と絶縁変圧器４およびこれらに付随する部品類が収納されるのであるが、これらの中で特に絶縁変圧器４は多量の鉄と銅を使用しているから、その質量が極めて大である。そこで高質量の絶縁変圧器４を収納できるように、且つ移動できるようにするために、閉鎖型キュービクル１０は高い強度を備えた構造（例えば枠組構造）を必要とする。それ故、このような高質量物体が収納されない閉鎖型キュービクルと比べると、設計・製作に手間がかかり、高コストになる不具合がある。更に電力変換装置の容量や、当該電力変換装置が適用されている回路の構成は一定していないから、閉鎖型キュービクル１０の各種ブレーカを収納する部分を標準化することは困難であり、毎回新しい図面を作成しなければならない不具合がある。これは絶縁変圧器４を収納する部分も含めた閉鎖型キュービクル１０全体を新たに設計することであり、設計・製作上の手間が大きくなるだけではなく、管理面でも余分な手間が必要になる不具合がある。更にまた、当該閉鎖型キュービクルの製作途中でブレーカの設置数の増加や、ブレーカの容量変更などの仕様変更が生じたときに、これらの変更に対応ができないなどの不具合も生じる。
【０００８】
そこでこの発明の目的は、高質量の絶縁変圧器を収納するキュービクルを軽量化することや、仕様変更によるブレーカ数の増加や容量変更に対応して増大する設計・製作の手間と費用を軽減できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、この発明の電力変換装置用閉鎖型キュービクルは、
電力変換装置へ入力する交流電力を絶縁する絶縁変圧器と、この電力変換装置で変換した電力を負荷へ供給する複数の負荷用開閉器と、この電力変換装置の使用状況に対応して構成した回路の適宜の位置にあって当該電力変換装置の入出力電力を開閉する複数の電力変換装置用開閉器と、が閉鎖型キュービクルに収納されている電力変換装置用閉鎖型キュービクルにおいて、
前記絶縁変圧器を収納した変圧器用閉鎖型キュービクルと、前記負荷用開閉器と電力変換装置用開閉器とを収納した開閉器用閉鎖型キュービクルとを設け、これら両閉鎖型キュービクルを別個にまたは一体にして設置できる構造にする。
【００１０】
これら変圧器用閉鎖型キュービクルと開閉器用閉鎖型キュービクルとは、背中合わせで一体化できる構造にする。
前記開閉器用閉鎖型キュービクルは、これに収納する各開閉器を取り付ける取り付け孔を、当該開閉器用閉鎖型キュービクルを構成する背面板に設ける。
前記開閉器用閉鎖型キュービクルの背面板に設ける前記各開閉器取り付け孔は、各種容量の前記負荷用開閉器と電力変換装置用開閉器に適合し、且つ複数台数の前記各開閉器を取り付けることが可能な数の取り付け孔を備える。
【００１１】
前記開閉器用閉鎖型キュービクルに収納する前記各開閉器の電源側端子部と負荷側端子部には、各開閉器毎に別個の感電防止用保護カバーを設ける。
前記開閉器用閉鎖型キュービクルに収納する前記負荷用開閉器の電源側導体は、各負荷用開閉器を同時に接続できる共通母線構造とし、該共通母線には各種容量で、且つ複数台数の前記負荷用開閉器が接続可能な共通母線を備える。
【００１２】
前記変圧器用閉鎖型キュービクルの天井部に吊り具を設置し、当該絶縁変圧器とこれを収納する変圧器用閉鎖型キュービクルの質量，または当該絶縁変圧器とこれを収納する変圧器用閉鎖型キュービクルと前記開閉器用閉鎖型キュービクルとの合計質量に耐えられる複数の連結梁で前記吊り具と前記絶縁変圧器とを結合する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例を表した主回路接続図であって、図６で既述の従来例回路と同様に商用同期システム無停電電源装置を表しているが、この第１実施例では、従来の閉鎖型キュービクル１０を、各種ブレーカを収納する開閉器用閉鎖型キュービクル２０と、絶縁変圧器４を収納する変圧器用閉鎖型キュービクル３０とに分離する構造にすると共に、各ブレーカに外部電線を接続するための外線端子部９を省略し、外部電線は各ブレーカに直接接続する構造にしていることと、複数の負荷用ブレーカ８の電源側端子は共通母線２２に接続する構造にしていることが、図６で既述の従来例回路とは異なっている。
【００１４】
前述したように絶縁変圧器４は高質量であることから、これを強固な構造の変圧器用閉鎖型キュービクル３０に収納することとし、各種ブレーカとその付属品を収納する開閉器用閉鎖型キュービクル２０は、これに収納する機器が軽量であることから、開閉器用閉鎖型キュービクル２０はあまり強固な構造にはしない。しかしながら、仕様変更に伴って各種ブレーカの数量や容量が変更になった場合でも、開閉器用閉鎖型キュービクル２０のみを部分的に変更すれば良く、変圧器用閉鎖型キュービクル３０の改造を避けることができる。
【００１５】
図２は本発明の第２実施例を三面図で表した外形図であって、請求項２に対応するが、 (a)は正面図， (b)は右側面図， (c)は平面図である。図２の第２実施例では、各種ブレーカとその付属品を収納した開閉器用閉鎖型キュービクル２０と、高質量である絶縁変圧器４を収納した変圧器用閉鎖型キュービクル３０とを別個に製作し、これら両キュービクルを背中合わせに配置して両者を一体化させた構造である。これら両キュービクルは、右側面図(b) に図示の矢印部または平面図分(c) に図示の矢印部で結合または分離ができる構造にしている。
【００１６】
この図２において、各種ブレーカはオン・オフ操作をする必要があるから、開閉器用閉鎖型キュービクル２０が前面側となるように配置する。なお、変圧器用閉鎖型キュービクル３０の両側面と天井には換気用ギャラリ１１が設けられているが、必要ならば背面部にも換気用ギャラリ１１を設ける。
図３は背中合わせの両キュービクルの結合部分の詳細を表した構造図である。この図３において、符号２３は開閉器用閉鎖型キュービクル２０の側面板であって、これを背面側へ９０度折り曲げる。一方、変圧器用閉鎖型キュービクル３０のフレーム３１を前面側へ９０度折り曲げ、これら両折り曲げ部分を結合ボルト２４とナット２５とで締め付けることで、開閉器用閉鎖型キュービクル２０と変圧器用閉鎖型キュービクル３０とが結合される。側面板２３には背面板２６が取り付けられているが、結合ボルト２４に対応する位置に工具挿入孔２７を開口させておくことにより、結合ボルト２４の締め付け作業が容易になるから、両閉鎖型キュービクルの結合作業と分離作業は簡単に行える。
【００１７】
なお、背面板２６には各種ブレーカが直接取り付けられるのであるが、これら各ブレーカの質量は大きくないから、当該背面板２６と側面板２３との取り付けは、スポット溶接を数箇所施工する程度で十分なことが多い。
図４は本発明の第３実施例を三面図で表した内部配置図であって、請求項３乃至請求項６に対応した内容を表しており、 (a)は開閉器用閉鎖型キュービクルの内部を正面から見た内部正面図， (b)は内部右側面図， (c)は内部平面図であって、前面側に配置されている開閉器用閉鎖型キュービクル２０には受電用ブレーカ３，入力側ブレーカ５、出力側ブレーカ６、バイパス回路用ブレーカ７および６台の負荷用ブレーカ８が収納されており、これとは背中合わせの配置の変圧器用閉鎖型キュービクル３０には絶縁変圧器４が収納されている。
【００１８】
この図４で明らかなように、各ブレーカには外部電線を直接接続することで、従来は必要であった外線端子部が省略されている。またバイパス回路用ブレーカ７の負荷側端子からは共通母線２２が下方へ延びて、複数の負荷用ブレーカ８の電源側端子への接続が容易になると共に、接続スペースも縮小されている。これら各ブレーカの電源側端子部分と負荷側端子部分には、斜線で図示している感電防止用の保護カバー２８が個別に設けられている。
【００１９】
開閉器用閉鎖型キュービクル２０の背面板２６には、例えば負荷用ブレーカ８の設備台数の増加や容量増大に対応できるようなブレーカ取り付け孔２９（図４ (a)参照）が予め加工されているし、共通母線２２にも負荷用ブレーカ８の設備台数の増加や容量の増大に対応できる導体取り付け孔３２（図４ (b)参照）が予め加工されている。
【００２０】
図５は図４の第３実施例での各ブレーカの容量が増大した場合を三面図で表した内部配置図であって、 (a)は開閉器用閉鎖型キュービクルの内部正面図， (b)は内部右側面図， (c)内部平面図である。
図５に図示の応用例において、受電用ブレーカ４３，入力側ブレーカ４５，出力側ブレーカ４６，バイパス回路用ブレーカ４７および６台の負荷用ブレーカ４８は、いずれも図４で既述の第３実施例よりも容量が増大しているが、各ブレーカは前述した図４に図示のブレーカ取り付け孔２９を利用して取り付けられるから、配線も同じであり、変更に伴う作業の煩雑さを回避できる。
【００２１】
図８は本発明の第４実施例を三面図で表した内部配置図であって、請求項７乃至請求項８に対応した内容を表している。この図８は、変圧器用閉鎖型キュービクルの天井板に吊り具４１を取り付けると共に、該吊り具４１と内蔵している絶縁変圧器４とを複数の連結梁４２で結合しているのが、図４とは異なっているが、これ以外は同じであるから、同じ部分の説明は省略する。
【００２２】
各連結梁４２は垂直であることが好ましいから、吊り具４１は絶縁変圧器４の真上に位置することになるし、その形状は図示のように方形になることが多いが、方形以外の形状であっても差し支えないのは勿論である。
絶縁変圧器４はこれを収納する変圧器用閉鎖型キュービクルに固定されているから、図示のように吊り具４１をワイヤ４４で吊り上げれば、この吊り具４１と連結梁４２が絶縁変圧器４を吊り上げ、更に絶縁変圧器４がキュービクルを吊り上げる。よって絶縁変圧器４を収納しているキュービクルは従来に比べて強度を大幅に低下させることができるから、枠組の省略や外板の肉厚削減、更には外板を金属材料から合成樹脂材へ変更するなどにより、その構造の簡素化と質量の低減を図ることができる。
【００２３】
なお、変圧器用閉鎖型キュービクルと開閉器用閉鎖型キュービクルとが結合されている場合に、前述した吊り具４１で両キュービクルを同時に吊り上げることは可能であるが、重心がずれて吊り上げ時に傾く恐れがある場合は、開閉器用閉鎖型キュービクルに設けているアイボルトにもワイヤを掛けて、吊り具４１とで共吊りする。
【００２４】
図９は図８で既述の吊り具の一例を表した構造図である。図９に図示のように、アングル鋼を方形に組み合わせた吊り具４１をキュービクルの天井板に載せるが、これの適宜の場所にワイヤを掛ける吊り孔４３を開口させる。
【００２５】
【発明の効果】
電力変換装置を使用する回路では、電源側からノイズが侵入するのを遮ることと入力電圧を適切な値に変圧することのために、電力変換装置の入力側に絶縁変圧器を設置するが、この絶縁変圧器は大きな質量を有するため、これを収納するのに強固な構造の閉鎖型キュービクルが必要であった。また、当該電力変換装置を含む回路には各種のブレーカが使用されており、これらの回路と各ブレーカも当該閉鎖型キュービクルに収納する必要があることから、ブレーカ部分は軽量であるにもかかわらず、全体が強固な構造の閉鎖型キュービクルに収納しなければならないために、キュービクルの製作に手間がかかる欠点があった。更に回路や各ブレーカは、仕様変更に伴ってその設備数量や容量が変更になると、変更が無い絶縁変圧器収納部分も含めた閉鎖型キュービクル全体を、その都度変更しなければならない不都合があった。
【００２６】
これに対して本発明では、絶縁変圧器を収納する強固な変圧器用閉鎖型キュービクルと、回路や各種ブレーカを収納する軽量で仕様変更に対応できる考慮が払われている開閉器用閉鎖型キュービクルとを別個に設計・製作し、両者を例えば背中合わせの配置で設置する。開閉器用閉鎖型キュービクルは外線端子部を省略し、当該キュービクルの背面板にブレーカを直接取り付けると共に、ブレーカの設置台数の増加や容量変更に対応できるブレーカ取り付け孔を予め加工したり、共通母線にもブレーカの設置台数の増加や容量変更に対応できる導体取り付け孔を予め加工しておくことにより、高強度の閉鎖型キュービクルは絶縁変圧器を収納する部分のみに限定し、仕様変更によりブレーカ設備数が増加したり容量変更があっても、設計・製作の変更は開閉器用閉鎖型キュービクルのみにすることができて、変更による手間と費用を抑制できる効果が得られる。
【００２７】
更に、大きな質量が集中している絶縁変圧器の上部に吊り具を設け、この吊り具と変圧器とを複数の連結梁で結合すれば、この変圧器がキュービクルを吊り上げるから、このキュービクルは大きな強度が不要になってその構造を簡素化させ、軽量化できる効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を表した主回路接続図
【図２】本発明の第２実施例を三面図で表した外形図
【図３】背中合わせの両キュービクルの結合部分の詳細を表した構造図
【図４】本発明の第３実施例を三面図で表した内部配置図
【図５】図４の第３実施例での各ブレーカの容量が増大した場合を三面図で表した内部配置図
【図６】商用電源と同期している商用同期システム無停電電源装置の一般的な主回路接続図
【図７】図６で既述の従来例回路を収納している従来の閉鎖型キュービクルの外形を三面図で示した外形図
【図８】本発明の第４実施例を三面図で表した内部配置図
【図９】図８で既述の吊り金具の一例を表した構造図
【符号の説明】
１        電力変換装置としてのインバータ装置
２        商用電源
３，４３  電力変換装置用開閉器としての受電用ブレーカ
４        絶縁変圧器
５，４５  電力変換装置用開閉器としての入力側ブレーカ
６，４６  電力変換装置用開閉器としての出力側ブレーカ
７，４７  電力変換装置用開閉器としてのバイパス回路用ブレーカ
８，４８  負荷用ブレーカ
９        外線端子部
１０        閉鎖型キュービクル
１１        換気用ギャラリ
２０        開閉器用閉鎖型キュービクル
２２        共通母線
２３        側面板
２４        結合ボルト
２６        背面板
２７        工具挿入孔
２８        保護カバー
２９        ブレーカ取り付け孔
３０        変圧器用閉鎖型キュービクル
３１        フレーム
３２        導体取り付け孔
４１        吊り具
４２        連結梁
４３        吊り孔
４４        ワイヤ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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