JP7614960B2 - 配電盤および配電盤に対するｉｅｄの実装方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、配電盤および配電盤に対するＩＥＤの実装方法に関する。

デジタル変電所システム等の電力系統で、ＩＥＤ（Intelligent Electronic Device）を実装した配電盤が利用される。配電盤には、ＩＥＤを効率よく実装することが求められる。

特開２００２－３３５６０９号公報

本発明が解決しようとする課題は、ＩＥＤを効率よく実装することができる配電盤および配電盤に対するＩＥＤの実装方法を提供することである。

実施形態の配電盤は、第１フレームと、第２フレームと、取付け部と、を持つ。第１フレームは、幅方向の端部に配置され、上下方向に伸び、幅方向の内側縁部に沿った切欠きを有する。第２フレームは、幅方向に伸び、幅方向の端部が第１フレームに固定され、第１フレームの切欠きの上下方向に配置される。取付け部は、ＩＥＤの上下方向に配置され、第２フレームに固定される。

第１の実施形態の配電盤の斜視図。 第１フレームの斜視図。 ＩＥＤの実装前の配電盤の斜視図。 第３フレームの斜視図。 第４フレームの背面側の斜視図。 配電盤の背面側の斜視図。 第１の実施形態の配電盤に対するＩＥＤの実装方法の説明図。 第２の実施形態の配電盤に対するＩＥＤの実装方法の説明図。

以下、実施形態の配電盤および配電盤に対するＩＥＤの実装方法を、図面を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態の配電盤の斜視図である。本願において、直交座標系のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向が以下のように定義される。Ｘ方向は、配電盤１００の幅方向である。配電盤１００のＸ方向の中心側をＸ方向の内側と呼び、中心とは反対側をＸ方向の外側と呼ぶ場合がある。Ｙ方向は、配電盤１００の奥行方向である。＋Ｙ方向は、配電盤１００の後方向（正面から背面に向かう方向）である。Ｚ方向は上下方向（鉛直方向）であり、＋Ｚ方向は上方向である。

配電盤１００には、ＩＥＤ（Intelligent Electronic Device）１が実装される。ＩＥＤ１には、複数のＤＩＯ（デジタル入出力）基板が搭載される。ＤＩＯ基板は、ＩＥＤ１の－Ｙ方向の正面から、ＩＥＤ１の内部の基板スロットに挿入される。ＤＩＯ基板の挿入後のＩＥＤ１の正面は、カバーで覆われる。ＩＥＤ１は、制御端末または保護端末などとして機能する。制御端末は、電力系統の電流または電圧などを計測すると共に、遮断器や断路器などの動作信号を出力して制御する。保護端末は、遮断器などの動作信号を出力して、電力系統を保護する。

ＥＩＡ／ＥＣＡ規格のＥＩＡ／ＥＣＡ－３１０－Ｅでは、ＩＥＤ１のＸ方向の長さ（ケース２の±Ｘ面に装着されたフランジを含むＸ方向の長さ）について、１９インチが標準とされている。ＩＥＤ１として、Ｘ方向の長さが１９インチの１／１型のほか、３／４型、１／２型、１／３型および１／６型が準備されている。

一方、日本国内の変電所等に設置されている標準的な配電盤のＸ方向の長さは、３５０ｍｍまたは７００ｍｍである。配電盤のＸ方向の長さは、Ｘ方向の端部に配置される第１フレーム１０のＸ方向の外側の間隔である。これらの配電盤に対して、ＥＩＡ／ＥＣＡ－３１０－Ｅに準拠したＩＥＤ１を、効率よく実装することが求められる。

（第１の実施形態）
第１の実施形態では、Ｘ方向の長さが３５０ｍｍの配電盤１００に対して、３／４型のＩＥＤ１が実装される。配電盤１００におけるＩＥＤ１の配列は、Ｚ方向に２行およびＹ方向に１列である。ＩＥＤ１の配列は、Ｚ方向に１行でもよいし、Ｚ方向に３行以上でもよい。
配電盤１００は、第１フレーム１０と、第２フレーム２０と、第３フレーム３０と、第４フレーム４０（図７参照）と、ＩＥＤ１と、取付け部５０と、正面パネル６０（図７参照）と、を有する。

図２は、第１フレームの斜視図である。
第１フレーム１０は、Ｘ方向の端部に配置される。一対の第１フレーム１０ａ，１０ｂが、Ｘ方向の両端部に配置される。第１フレーム１０は、Ｚ方向に伸びる。第１フレーム１０は、第１板１１および第２板１２を有する。第１板１１はＸＺ平面と平行であり、第２板１２はＹＺ平面と平行である。第１板１１は、第２板１２の－Ｙ方向の端部からＸ方向の内側に伸びる。第１フレーム１０は、切欠き１６を有する。切欠き１６は、第１フレーム１０の第１板１１のＸ方向の内側縁部に沿って形成される。切欠き１６はＺ方向に伸びる。切欠き１６のＺ方向の長さは、ＩＥＤ１のケース２のＺ方向の長さより大きい。第１フレーム１０のＸ方向の開口幅Ｆ１（図１参照）と、一対の切欠き１６のＸ方向の長さとの和は、ケース２のＸ方向の長さＣより大きい。

図３は、ＩＥＤの実装前の配電盤の斜視図である。
第２フレーム２０は、Ｘ方向に伸びる。第２フレーム２０のＸ方向に垂直な断面は、＋Ｙ方向が開口するＵ字状に形成される。第２フレーム２０は、第１フレーム１０の切欠き１６の±Ｚ方向に配置される。第２フレーム２０は、第１フレーム１０の第１板１１の＋Ｙ方向に隣接して配置される。第２フレーム２０は、一対の第１フレーム１０ａ，１０ｂのＸ方向の内側に配置される。第２フレーム２０のＸ方向の端部は、第１フレーム１０の第１板１１および第２板１２に対して、溶接により固定される。第２フレーム２０のＸ方向の端部は、第１フレーム１０に対して溶接以外の方法により固定されてもよい。第２フレーム２０は、配電盤１００の剛性を増加させる。第２フレーム２０は、配電盤１００の耐震強度を増加させる。

第２フレーム２０は、内側第２フレーム２１および外側第２フレーム２２を有する。図１に示されるように、内側第２フレーム２１は、Ｚ方向に並ぶＩＥＤ１のＺ方向の内側に配置される。外側第２フレーム２２は、Ｚ方向に並ぶＩＥＤ１のＺ方向の外側に配置される。図３に示されるように、内側第２フレーム２１のＺ方向の長さは、外側第２フレーム２２のＺ方向の長さの２倍程度である。

第３フレーム３０は、Ｚ方向に伸びる。第３フレーム３０は、第１フレーム１０のＸ方向の内側に配置される。一対の第１フレーム１０ａ，１０ｂのＸ方向の内側に、一対の第３フレーム３０ａ，３０ｂが配置される。第３フレーム３０は、第２フレーム２０の＋Ｙ方向に配置される。第３フレーム３０は、第１フレーム１０のＹ方向の中間部に配置される。

図４は、第３フレーム３０の斜視図である。第３フレーム３０は、第１板３１および第２板３２を有する。第１板３１はＸＺ平面と平行であり、第２板３２はＹＺ平面と平行である。第１板３１は、第２板３２の－Ｙ方向の端部からＸ方向の内側に伸びる。第３フレーム３０の第２板３２は、第１フレーム１０の第２板１２（図３参照）に固定される。第３フレーム３０は、切欠き３６を有する。切欠き３６は、第３フレーム３０の第１板３１のＸ方向の内側縁部に沿って形成される。切欠き３６はＺ方向に伸びる。切欠き３６のＺ方向の長さは、ＩＥＤ１のケース２のＺ方向の長さより大きい。図３に示されるように、第３フレーム３０の切欠き３６のＺ方向の位置は、第１フレーム１０の切欠き１６と同じである。第３フレーム３０のＸ方向の開口幅と、一対の切欠き３６のＸ方向の長さとの和は、ケース２のＸ方向の長さより大きい。

第４フレーム４０は、Ｘ方向に伸びる。第４フレーム４０は、第３フレーム３０の切欠き３６の－Ｚ方向に配置される。第４フレーム４０は、第３フレーム３０のＸ方向の内側に配置される。
図５は、第４フレーム４０の背面側の斜視図である。第４フレーム４０は、第１板４１および第２板４２を有する。第１板４１はＸＺ平面と平行であり、第２板４２はＸＹ平面と平行である。第２板４２は、第１板４１の＋Ｚ方向の端部から－Ｙ方向に伸びる。第２板４２のＸ方向の長さは、第３フレーム３０（図３参照）のＸ方向の内側縁部の間隔より小さい。

図６は、配電盤の背面側の斜視図である。図６には、配電盤の＋Ｙ方向の一部が切断された状態が図示されている。第４フレーム４０のＸ方向の端部は、第３フレーム３０に対してネジ止めにより固定される。第４フレーム４０のＸ方向の端部は、第３フレーム３０に対してネジ止め以外の方法により固定されてもよい。第４フレーム４０は、配電盤１００の剛性を増加させる。第４フレーム４０は、配電盤１００の輸送時等の振動を抑制する。第４フレーム４０は、ＩＥＤ１のケース２の－Ｚ面に当接する。

図７は、第１の実施形態の配電盤に対するＩＥＤの実装方法の説明図である。
取付け部５０は、ＩＥＤ１のケース２の±Ｚ面にネジ止め等により固定される。取付け部５０は、±Ｚ方向に伸びるフランジ５１を有する。ケース２の＋Ｚ面に固定される取付け部５０のフランジ５１は、ケース２から＋Ｚ方向に伸びる。ケース２の－Ｚ面に固定される取付け部５０のフランジ５１は、ケース２から－Ｚ方向に伸びる。フランジ５１は、ケース２の－Ｙ方向の端部に配置される。フランジ５１は、ＸＺ平面と平行である。フランジ５１のＸ方向の長さは、第１フレーム１０のＸ方向の開口幅より小さい。フランジ５１のＺ方向の長さは、外側第２フレーム２２のＺ方向の長さより小さい。

ＩＥＤ１のケース２は、第１フレーム１０のＸ方向の内側および第２フレーム２０のＺ方向の内側の領域に対して、配電盤１００の－Ｙ方向の正面から＋Ｙ方向に挿入される。ケース２のＸ方向の外側端部が、第１フレーム１０の切欠き１６および第３フレーム３０の切欠き３６の内側に配置される。ケース２のＸ方向の外側端部と第１フレーム１０および第３フレーム３０との干渉が、切欠き１６および切欠き３６により回避される。ケース２の－Ｚ面が、第２フレーム２０および第４フレーム４０により支持される。フランジ５１は、第２フレーム２０の－Ｙ面に対して、ネジ止めにより固定される。

配電盤１００に対して、複数のＩＥＤ１が個別に実装される。第２フレーム２０に対するフランジ５１のネジ止めを取り外すことにより、各ＩＥＤ１を個別に引き出すことができる。これにより、各ＩＥＤ１を個別にメンテナンスすることができる。

正面パネル６０は、ＸＺ平面と平行である。正面パネル６０は、内側正面パネル６１および外側正面パネル６２を有する。内側正面パネル６１は、Ｚ方向に並ぶＩＥＤ１のＺ方向の内側に配置される。外側正面パネル６２は、Ｚ方向に並ぶＩＥＤ１のＺ方向の外側に配置される。正面パネル６０のＸ方向およびＺ方向の長さは、第２フレーム２０と同等である。正面パネル６０は、フランジ５１および第１フレーム１０を挟んで、第２フレーム２０の反対側に配置される。正面パネル６０は、ネジ止めにより、第１フレーム１０および第２フレーム２０に固定される。正面パネル６０は、配電盤１００の剛性を増加させる。

複数の配電盤１００をＸ方向に連結する場合がある。第１フレーム１０の貫通孔１８に締結部材を挿入して、複数の配電盤１００が連結される。貫通孔１８は、第１フレーム１０の第２板１２に形成され、第１フレーム１０をＸ方向に貫通する。貫通孔１８は、第１フレーム１０のＹ方向の両端部に形成される。－Ｙ方向の貫通孔１８がＩＥＤ１のケース２により閉塞されて、貫通孔１８への締結部材の挿入が困難になる場合がある。第１フレーム１０をＸ方向に貫通する新しい貫通孔１９が形成される。貫通孔１９は、第２フレーム２０の＋Ｙ方向に形成される。ＩＥＤ１および第２フレームはＺ方向に交互に配置されるので、貫通孔１９はＩＥＤ１により閉塞されない。新しい貫通孔１９および＋Ｙ方向の貫通孔１８に締結部材を挿入して、複数の配電盤１００が連結される。

配電盤１００に対するＩＥＤ１の実装方法について説明する。
図２に示されるように、配電盤１００の第１フレーム１０に、Ｘ方向の内側縁部に沿った切欠き１６が形成される。切欠き１６のＺ方向の長さは、ＩＥＤ１のケース２のＺ方向の長さより大きい。図３に示されるように、Ｘ方向に伸びる第２フレーム２０が、切欠き１６の±Ｚ方向に配置される。第２フレーム２０のＸ方向の端部が、第１フレーム１０に固定される。

配電盤１００の第３フレーム３０に、Ｘ方向の内側縁部に沿った切欠き３６が形成される。切欠き３６のＺ方向の長さは、ＩＥＤ１のケース２のＺ方向の長さより大きい。Ｘ方向に伸びる第４フレーム４０が、切欠き３６の－Ｚ方向に配置される。第４フレーム４０のＸ方向の端部が、第３フレーム３０に固定される。

図７に示されるように、ＩＥＤ１のケース２の±Ｚ面に、取付け部５０が固定される。ＩＥＤ１のケース２が、第１フレーム１０のＸ方向の内側および第２フレーム２０のＺ方向の内側の領域に挿入される。取付け部５０のフランジ５１が、第２フレーム２０に固定される。正面パネル６０が、第１フレーム１０および第２フレーム２０に固定される。以上により、配電盤１００に対するＩＥＤ１の実装が完了する。

以上に詳述されたように、実施形態の配電盤１００は、第１フレーム１０と、第２フレーム２０と、取付け部５０と、を持つ。第１フレーム１０は、Ｘ方向の端部に配置され、Ｚ方向に伸び、Ｘ方向の内側縁部に沿った切欠き１６を有する。第２フレーム２０は、Ｘ方向に伸び、Ｘ方向の端部が第１フレーム１０に固定され、第１フレーム１０の切欠き１６の±Ｚ方向に配置される。取付け部５０は、ＩＥＤ１の±Ｚ方向に配置され、第２フレーム２０に固定される。

ＩＥＤ１のケース２のＸ方向の長さが、第１フレーム１０のＸ方向の開口幅より大きい。実施形態の配電盤１００では、第１フレーム１０が切欠き１６を有するので、第１フレーム１０のＸ方向の内側にＩＥＤ１のケース２が配置される。多くのＤＩＯ基板を搭載したＩＥＤ１が、配電盤１００に対して効率よく実装される。

第１フレーム１０に切欠き１６を形成すると、第１フレーム１０に対するＩＥＤ１の固定が困難になる。実施形態の配電盤１００では、切欠き１６の±Ｚ方向に配置された第２フレーム２０に、ＩＥＤ１の±Ｚ方向に配置された取付け部５０が固定される。これにより、配電盤１００に対してＩＥＤ１が固定される。

配電盤１００は、第３フレーム３０と、第４フレーム４０と、を有する。第３フレーム３０は、第２フレーム２０の＋Ｙ方向に配置され、Ｚ方向に伸び、Ｘ方向の内側縁部に沿った切欠き３６を有する。第４フレーム４０は、Ｘ方向に伸び、Ｘ方向の端部が第３フレーム３０に固定され、第３フレーム３０の切欠き３６の－Ｚ方向に配置される。

第３フレーム３０が切欠き３６を有するので、第３フレーム３０のＸ方向の内側にＩＥＤ１のケース２が配置される。第４フレーム４０が切欠き３６の－Ｚ方向に配置されるので、ＩＥＤ１の－Ｚ面が第２フレーム２０および第４フレーム４０に支持される。これにより、第２フレーム２０に対する取付け部５０の固定作業が容易になる。

第２フレーム２０は、第１フレーム１０に対して溶接により固定されている。
これにより、配電盤１００の剛性が増加する。

取付け部５０は、ＩＥＤ１の±Ｚ面に固定され、Ｚ方向に伸びるフランジ５１を有する。
取付け部５０は、フランジ５１により第２フレーム２０に固定される。

第１フレーム１０は、第２フレーム２０の＋Ｙ方向に、第１フレーム１０をＸ方向に貫通する貫通孔１９を有する。
第２フレーム２０およびＩＥＤ１は、Ｚ方向に交互に配置される。第２フレーム２０の＋Ｙ方向に形成された貫通孔１９は、ＩＥＤ１により閉塞されない。貫通孔１９に締結部材を挿入して、複数の配電盤１００がＸ方向に連結される。

（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態の配電盤に対するＩＥＤの実装方法の説明図である。
第２の実施形態では、Ｘ方向の長さが７００ｍｍの配電盤２００に対して、３／４型のＩＥＤ１が実装される。配電盤２００におけるＩＥＤ１の配列は、Ｚ方向に２行およびＹ方向に２列である。ＩＥＤ１の配列は、Ｚ方向に１行でもよいし、Ｚ方向に３行以上でもよい。第１の実施形態と同様である部分の第２の実施形態の説明は、省略される場合がある。

第１フレーム１０のＸ方向の内側に、２個のＩＥＤ１のケース２がＸ方向に並んで配置される。２個のＩＥＤ１のケース２のＸ方向の外側端部が、第１フレーム１０の切欠き１６および第３フレーム３０の切欠き３６の内側に配置される。第１フレーム１０のＸ方向の開口幅Ｆ２と、一対の切欠き１６のＸ方向の長さとの和は、第１フレーム１０のＸ方向の内側に配置される２個のＩＥＤ１のケース２のＸ方向の長さより大きい。第３フレーム３０のＸ方向の開口幅と、一対の切欠き３６のＸ方向の長さとの和は、第３フレーム３０のＸ方向の内側に配置される２個のＩＥＤ１のケース２のＸ方向の長さより大きい。

正面パネル７０は、ＸＺ平面と平行である。正面パネル７０は、四角形の額縁状に形成される。正面パネル７０の開口７５のＸ方向の長さは、切欠き１６の形成部分における第１フレーム１０のＸ方向の間隔と同じである。正面パネル７０の開口７５のＺ方向の長さは、第２フレーム２０のＺ方向の間隔と同じである。Ｘ方向に並んだ２個のＩＥＤ１は、正面パネル７０の開口７５から－Ｙ方向に露出する。正面パネル７０は、第１フレーム１０およびフランジ５１の－Ｙ方向に配置される。正面パネル７０は、ネジ止めにより、第１フレーム１０および第２フレーム２０に固定される。正面パネル７０は、配電盤２００の剛性を増加させる。

以上のように、第２の実施形態の配電盤２００では、第１フレーム１０の間に、ＩＥＤ１が並んで配置される。
複数のＩＥＤ１のケース２をＸ方向に並べたときのＸ方向の長さが、第１フレーム１０のＸ方向の開口幅より大きい。配電盤２００では、第１フレーム１０が切欠き１６を有するので、第１フレーム１０のＸ方向の内側に複数のＩＥＤ１のケース２が配置される。多くのＤＩＯ基板を搭載した複数のＩＥＤ１が、配電盤２００に対して効率よく実装される。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、第１フレーム１０の切欠き１６を持つことにより、配電盤に対してＩＥＤ１を効率的に実装することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…ＩＥＤ、２…ケース、１０…第１フレーム、１６…切欠き、１９…貫通孔、２０…第２フレーム、３０…第３フレーム、３６…切欠き、４０…第４フレーム、５０…取付け部、５１…フランジ、１００，２００…配電盤。

Claims (6)

1. 幅方向の端部に配置され、上下方向に伸び、前記幅方向の内側縁部に沿った切欠きを有する第１フレームと、
   前記幅方向に伸び、前記幅方向の端部が前記第１フレームに固定され、前記第１フレームの切欠きの上下方向に配置される第２フレームと、
   ＩＥＤの上下方向に配置され、前記第２フレームに固定される取付け部と、を有する、
   配電盤。
2. 前記第２フレームの後方に配置され、上下方向に伸び、前記幅方向の内側縁部に沿った切欠きを有する第３フレームと、
   前記幅方向に伸び、前記幅方向の端部が前記第３フレームに固定され、前記第３フレームの切欠きの下方向に配置される第４フレームと、を有する、
   請求項１に記載の配電盤。
3. 前記取付け部は、前記ＩＥＤの上下面に固定され、上下方向に伸びるフランジを有する、
   請求項１または２に記載の配電盤。
4. 前記第１フレームは、前記第２フレームの後方に、前記第１フレームを前記幅方向に貫通する貫通孔を有する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の配電盤。
5. 前記第１フレームの間に、前記ＩＥＤが並んで配置される、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の配電盤。
6. 配電盤の幅方向の端部に配置された上下方向に伸びる第１フレームに、前記幅方向の内側縁部に沿った切欠きを形成し、
   前記幅方向に伸びる第２フレームを、前記第１フレームの切欠きの上下方向に配置して、前記第１フレームに固定し、
   ＩＥＤの上下方向に配置した取付け部を、前記第２フレームに固定する、
   配電盤に対するＩＥＤの実装方法。

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