JPH0628953A

JPH0628953A - スイッチギヤ

Info

Publication number: JPH0628953A
Application number: JP18332092A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yoshida; 哲雄吉田; Masazumi Shiraishi; 正純白石; Eiji Kaneko; 英治金子; Masaru Miyagawa; 勝宮川; Nobuo Masaki; 信男正木; Yasufumi Nagata; 恭文永田; Keiji Waku; 恵二和久
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-07-10
Filing date: 1992-07-10
Publication date: 1994-02-04

Abstract

(57)【要約】【目的】外形を小形化することができ、事故の波及・拡
大を防ぐことができ、保守の容易なスイッチギヤを得
る。【構成】主回路母線２Ａ，２Ｂを主回路の系統に従って
単列又は複列に絶縁台１の内部に埋設する。主回路母線
２Ａ，２Ｂの端部は、絶縁台１から露出させて断路部７
を形成する、電圧主回路機器となる真空遮断器４や断路
器３Ａ，３Ｂの高圧部を絶縁層９Ｃで覆い、真空遮断器
の固定側導体６Ａと可動側導体６Ｂの端部を主回路断路
部７に嵌合し連結する。断路器３Ａ，３Ｂの端子も断路
部に嵌合し連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主回路電気機器を接続
する複数の導体を一相分又は三相分一体に絶縁成形した
スイッチギヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】受配電設備に設置された従来のスイッチ
ギヤの右側面図を図４に示す。図４において、外周を軟
鋼板で囲まれた箱体31の内部は、隔壁32で前後に区画さ
れ、この隔壁32の前方に遮断器室31ａを、後方に母線室
31ｂを形成している。このうち、遮断器室31ａには、真
空遮断器33が収納され、隔壁32には、絶縁スペーサ39が
上下に取り付けられている。真空遮断器33の後部の主回
路導体は、絶縁スペーサ39の前側端子にそれぞれ接続さ
れている。

【０００３】一方、母線室31ｂの天井部には、断路棒34
ａを前後方向にして断路器34Ａが三相分取り付けられ、
母線室31ｂの底部にも、断路器34Ａと同形式・同定格の
断路器34Ｂが三相分取り付けられている。このうち、断
路器34Ａの前側の端子部は、Ｌ字形の接続導体38で上側
の絶縁スペーサ39の後部端子に接続され、断路器34Ｂの
前側の端子部は、同じくＬ字形の接続導体38で下側の絶
縁スペーサ39の後部端子に接続されている。

【０００４】母線室31ｂの後壁の上部には、がいし36を
介して母線35が図４の紙面直交方向に設けられ、この母
線35は、接続導体38で断路器34Ａの後部端子に接続され
ている。母線室31ｂの床面後部には、ピット31ｃからケ
ーブル37が立ち上げられ、このケーブル37の上端のケー
ブルヘッド37ａは、断路器34Ｂの後部端子に接続導体38
で接続されている。

【０００５】遮断器室31ａと母線室31ｂには、六フッ化
硫黄ガス（以下、ＳＦ₆ガスという）が封入され、この
ＳＦ₆ガスの封入で、母線室31ｂの断路器34Ａ，34Ｂや
母線35の相間及び対接地金属間の絶縁距離を短縮して、
箱体31の小形化と設置床面積の縮小化が図られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成されたスイッチギヤにおいては、内部に配置された
電気機器の相間と対接地金属間の絶縁距離は、ＳＦ₆ガ
ス中の破壊電圧が最大電界強度に大きく依存する電界依
存性を示すので、電極の曲率半径との兼ねあいから決っ
てくる。つまり、ＳＦ₆ガスの破壊電界は、スイッチギ
ヤのような比較的に小さい電極面積では、ＳＦ₆ガスの
圧力が１気圧のとき、約 8.9kV／mmであるので、この値
以下の余裕のある値となるように、絶縁距離と曲率半径
が決められている。

【０００７】曲率半径の大きい平等電界では、絶縁距離
を減らすことができるが、主回路導体などの形状から困
難であり、不平等電界になってしまう。この不平等電界
では、曲率半径の小さい突出部に最大電界強度が位置
し、絶縁破壊の起点となる。この場合、破壊電界は、約
8.9kV／mmに達するが、平均電界に換算すると、電極の
形状より求まる不平等係数で除した値になり、この平均
電界の値がスイッチギヤの絶縁階級に対応した絶縁距離
を決める目安になる。

【０００８】つまり、スイッチギヤの主回路導体などの
形状から不平等係数は３以上となる場合が多く、この結
果、平均電界に換算して約３kV／mm以下で絶縁破壊する
ことになり、この耐電圧値に対応して絶縁距離を広げな
くてはならない。また、不平等係数を小さくすること
は、曲率半径を大きくしなければならず、すると、これ
に伴って電極自体が大形化して相間の所要間隙が保て
ず、主回路導体の相間の距離を広げなければならなくな
って、スイッチギヤの外形が大形化する。

【０００９】また、収納された電気機器は、如何に合理
的に配置されていても、接続導体38によって相互を接続
され、この接続導体38は一定以上の曲げ半径で曲げなけ
ればならないので、必ずしも電気機器を最短距離に配置
できず、相間距離や対接地間距離を広げざるを得なくな
る。さらに、万一の事故のときは、外部からその電気機
器を特定することができないので、箱体31を開放しなく
てはならず、交換や復旧までに、ＳＦ₆ガスの封入処理
を含めて時間がかかる。

【００１０】また、断路器34Ａ，34Ｂによる無負荷時の
充電電流の遮断時に発生する微弱なアークでＳＦ₆ガス
が分解して、分解ガスが生成されると、断路器34Ａ，34
Ｂや母線35の絶縁部に使われているエポキシ樹脂の表面
が侵されるおそれがある。すると、断路器34Ａ，34Ｂや
母線35の対接地間の耐電圧特性が低下し、設備の長期に
亘る稼働中にコロナ放電によるトラッキングが進展して
接地事故になるおそれもある。

【００１１】そのため、箱体31には、分解ガスを吸着す
る吸着装置を取り付ける方法も採られているが、この方
法も吸着剤を定期的に取り換えなければならないので、
保守がめんどうになる。また、一部の電気機器で事故が
発生すると、事故の部分で発生したアークによる内部圧
力の上昇の衝撃で、近接した電気機器にも事故が波及す
るおそれもある。そこで、本発明の目的は、外形を小形
化することができ、事故の波及・拡大を防ぐことのでき
るスイッチギヤを得ることである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、系統順に配置された複数の主回路母線の端部を露出
して埋設した絶縁台と、高圧部が絶縁層に埋設され主回
路母線の端部に連結される電源側と負荷側端子が絶縁層
から突出された高圧電気機器とを備えたことを特徴とす
る。

【００１３】請求項２に記載の発明は、系統順に配置さ
れた複数の主回路母線の端部を露出して埋設した絶縁台
と、高圧部が絶縁層に埋設され主回路母線の端部に連結
される電源側と負荷側端子が絶縁層から突出された高圧
電気機器とを備えたユニットを上下多段に構成したこと
を特徴とする。

【００１４】

【作用】請求項１に記載の発明においては、固体絶縁で
各主回路機器及び各主回路母線の相間及び対接地電位間
は短縮され、そのため、各主回路機器の外形は小形化さ
れ、保守・点検は、対象部分だけの点検・交換が可能と
なり、万一、事故が発生しても、他の主回路機器への事
故の波及・拡大は阻止される。

【００１５】請求項２に記載の発明においては、固体絶
縁で各主回路機器及び各主回路母線の相間と対接地電位
間は短縮され、そのため、各主回路機器の外形は小形化
され、設置床面積の大幅な縮小が可能となり、保守・点
検は、対象部分だけの点検・交換が可能となり、万一、
事故が発生しても、他の主回路機器への事故の波及・拡
大は阻止される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明のスイッチギヤの一実施例を図
面を参照して説明する。

【００１７】図１は、本発明のスイッチギヤの一相分を
示す正面図、図２は、図１の部分拡大縦断面詳細図であ
る。図１及び図２において、スイッチギヤは、内部に主
回路母線２Ａ，２Ｂが埋め込まれた詳細後述する絶縁台
１と、この絶縁台１の上部に搭載され主回路母線２Ａ，
２Ｂで直列に接続された断路器３Ａ，３Ｂと、図２で詳
細後述する真空遮断器４などで大略構成されている。

【００１８】このうち、絶縁台１は、図示しない平面図
では長方形の枠状に形成されたベース８の上面に載置さ
れ固定されている。このベース８の上面には、下面のＦ
ＲＰ製の底板11の上部にエポキシ樹脂でなる絶縁層９Ａ
が注型で成形されている。

【００１９】この絶縁層９Ａは、図示しない側面図では
略正方形をなし、中心部には、Ｌ字形の主回路母線２Ａ
が図２において左右の両端に埋設され、中間部には、略
Ｕ字形の主回路母線２Ｂが埋設されている。

【００２０】絶縁台１の左右の端部には、主回路母線２
Ａの端部に嵌合して接続されたケーブルヘッド18が取り
付けられ、このケーブルヘッド18には、高圧架橋ポリエ
チレンケーブル19があらかじめ挿入・接続され、図示し
ない絶縁テープなどで端末処理が施されている。このう
ち、左側の高圧架橋ポリエチレンケーブル19は、図示し
ない受電変圧器などの受電機器に接続され、右側の高圧
架橋ポリエチレンケーブル19は、負荷側の図示しない給
電盤に接続されている。

【００２１】絶縁台１の上面には、各主回路母線２Ａ，
２Ｂの上端の周りに、円柱状の凹部16が形成され、この
凹部16の片側には、断面が台形の凸部17が絶縁台１の紙
面直交方向の幅全体に亘って形成されている。絶縁台１
の上面には、図２の点線で示すように、接地層13が施さ
れている。

【００２２】各凹部16の底から突き出た各主回路母線２
Ａ，２Ｂの上部には、小径となる段付部２ａが形成さ
れ、この段付部２ａの外周には、接触子７ａが、この接
触子７ａの下端の段付部２ａの外周に環状に形成された
断面弧状の溝に凸部を当接させて立設されている。これ
らの接触子７ａの下端の外側には、詳細省略したコイル
ばね７ｂが巻き付けられ、この結果、各接触子７ａの下
端は、コイルばね７ｂによって段付部２ａの外周に所定
の接触圧力で押圧されている。さらに、接触子７ａの上
部の外周にも、コイルばね７ｂが巻き付けられ、これら
の段付部２ａ、接触子７ａとコイルばね７ｂで主回路断
路部７を形成している。

【００２３】絶縁台１の中央部に搭載され主回路断路部
７を介して主回路母線２Ａ，２Ｂに接続された真空遮断
器４は、真空バルブ５の外周にポリウレタン樹脂への浸
漬による緩衝層12が形成され、更にその外周は、エポキ
シ樹脂の注型成形による絶縁層９Ｂで覆われている。こ
の絶縁層９Ｂの下面には、左右両端部に略逆円錐台形の
凸部15が形成され、絶縁層９Ｂの外周には、接地層13が
凸部15を除いて形成されている。

【００２４】絶縁層９Ｂは、図示しない側面図では、略
正方形をなし、上面の図２において左右端には、めねじ
付の埋め金１ｃがあらかじめ埋設されている。真空バル
ブ５の固定側導体６Ａの下端は、左側の凸部15から下方
に突出し、下端の段付部は、左側の主回路断路部７の接
触子７ａに嵌合している。

【００２５】絶縁層９Ｂには、右側上部に、図示しない
平面図では左右に長い長円形に開口した開口部14が形成
され、真空バルブ５の可動軸５ａの右端は、開口部14の
下部に突出している。この突出した可動軸５ａの右端面
には、可撓導体５ｂの左端が接合され、この可撓導体５
ｂの右端は、可動側導体６Ｂの上部左端に接合されてい
る。可動側導体６Ｂの下端は、右側の凸部15から下方に
突出し、下端の段付部は、右側の主回路断路部７の接触
子７ａに嵌合している。

【００２６】絶縁層９Ｂの上面には、二点鎖線で示す駆
動部10Ｂが載置され、絶縁層９Ｂの上面左右端に埋設さ
れた埋金１ａを介して図示しないボルトで固定されてい
る。この駆動部10Ｂから下方に突き出た絶縁操作棒10ｂ
の下端は、可動軸５ａの上端にピンを介して連結されて
いる。

【００２７】絶縁台１の図１において左端の上部には、
真空遮断器４と同様に、外周がエポキシ樹脂の注型成形
による絶縁層９Ｃで覆われた断路器３Ａが搭載され、こ
の断路器３Ａの下端から突き出た電源側導体と負荷側導
体の端部は、左側の主回路母線２Ａの右端上部と主回路
母線２Ｂの左端上部に設けられた主回路断路部に嵌合し
ている。絶縁層９Ｃの上面には、二点鎖線で示す駆動部
10Ａが載置され、絶縁層９ｃの上面左右端に埋設された
埋金とボルトを介して固定されている。

【００２８】絶縁台１の図１において右端の上部には、
真空遮断器４と同様に、外周がエポキシ樹脂の注型成形
による絶縁層９Ｃで覆われた断路器３Ｂが搭載され、こ
の断路器３Ｂの下端から突き出た電源側導体と負荷側導
体は、主回路母線２Ｂの右端上部と主回路母線２Ａの左
端上部に設けられた主回路断路部７に嵌合している。絶
縁層９Ｃの上面には、二点鎖線で示す駆動部10Ｃが載置
され、固定されている。

【００２９】なお、図１は、上述したように一相分のみ
示しているが、ベース８の上面には、図示しない平面図
では絶縁台１が図１の紙面直交方向に三相分平行に隣接
して載置され、各絶縁台１の上面には、真空遮断器４及
び断路器３Ａと断路器３Ｂが図１と同様に載置され、各
主回路断路部でそれぞれ直列に接続されている。

【００３０】このように構成されたスイッチギヤにおい
ては、各電気機器はエポキシ樹脂の絶縁材料で注型され
ているので、破壊電圧が非常に高く、絶縁厚さを薄くで
きるので、主回路母線や電源側および負荷側導体の相間
の距離や対接地間の距離を減らすことができる。

【００３１】一般に、エポキシ樹脂の破壊電圧は、真正
破壊で数MV／mmと言われているが、電気機器を注型した
場合には、製造上の制約で欠陥部を生じ、数10kV／mmま
で低下する。しかしながら、ＳＦ₆ガスと比べて１桁以
上の高い破壊電圧レベルにあり、優れた絶縁耐力を有し
ている。また、耐電圧特性上弱点部となる異種絶縁物と
の界面には、ポリウレタン樹脂よりなる熱膨脹に対する
緩衝層12が形成されているので、温度変化に伴う熱膨脹
によって発生する応力を吸収し、亀裂の発生を防ぐこと
ができ、安定した絶縁耐力を維持することができる。

【００３２】また、電気機器相互は、ほぼ直線的に接続
されるので、通電路が最短寸法となり、主回路断路部７
の上下左右の寸法誤差は、接触子７ａでチューリップコ
ンタクト状としているため、この部分で吸収でき、組立
や交換は、上方から主回路断路部７への挿脱により行う
ことができるので、容易である。

【００３３】このように、各電気機器は、個々に着脱で
きるため、不具合が生じた場合には、個別に取外しがで
き、交換が容易となるので、保守作業も短時間にでき
る。さらに、負荷の増加などによる定格容量の変更の要
求に対しても、各電気機器がカセット方式になっている
ため、電源側導体と負荷側導体の段付部や固定側導体６
Ａと可動側導体６Ｂの段付部の間隔を主回路断路部７の
間隔と同一寸法にしておけば、容易に取り替えることが
できる。また、各主回路断路部７の間隔を同一とし、各
電気機器の端子間も同一とすれば、絶縁台１は共用とす
ることができ、系統の変更に対しても対応することがで
きる。点検時においては、個々に検査もできるので、事
前に絶縁特性の低下を精度よく調査でき、絶縁事故を未
然に防ぐこともできる。なお、絶縁層９Ａ，９Ｂの表面
は、接地電位のため、汚損等に対して電位分担を乱すこ
となく、エポキシ樹脂の絶縁性能を安定して維持するこ
とができる。

【００３４】上記実施例では、一相を一面としたときで
説明したが、三相分絶縁層で覆ってもよく、さらに、多
段積とすれば、数系統のスイッチギヤを狭い設置面積で
構成できる。さらに、主回路母線２Ａ，２Ｂの列を対称
的に下側にも設けて、電気機器を上下から主回路母線２
Ａ，２Ｂに接続すれば、設置スペースを縮小できる。さ
らに、図３に示すように、六角柱の絶縁層９Ａに 120°
間隔で主回路母線２Ａ，２Ｂを埋設し、外周に電気機器
を 120°間隔に取り付けることで、更に設置面積の縮小
化を図ってもよい。

【００３５】なお、これらの電気機器は、個別に注型さ
れ、個別に着脱できるので、事故時には、外観上から判
別し、特定することが容易となり、交換作業を短時間に
行うことができる。

【００３６】

【発明の効果】以上、請求項１記載の発明によれば、系
統順に配置された複数の主回路母線の端部を露出して埋
設した絶縁台と、高圧部が絶縁層に埋設され主回路母線
の端部に連結される電源側と負荷側端子が絶縁層から突
出された高圧電気機器とを備えることで、固体絶縁で各
主回路機器及び各主回路母線の相間及び対接地電位間を
短縮し、保守・点検は、対象部分だけの点検・交換を可
能としたので、外形を小形化することができ、万一、事
故が発生しても、他の主回路機器への事故の波及・拡大
を防ぎ、保守の容易なスイッチギヤを得ることができ
る。

【００３７】また、請求項２に記載の発明によれば、系
統順に配置された複数の主回路母線の端部を露出して埋
設した絶縁台と、高圧部が絶縁層に埋設され主回路母線
の端部に連結される電源側と負荷側端子が絶縁層から突
出された高圧電気機器とを備えたユニットを上下多段に
構成することで、固体絶縁で各主回路機器及び各主回路
母線の相間及び対接地電位間を短縮し、保守・点検を、
対象部分だけの点検・交換を可能としたので、外形を小
形化し設置床面積を減らすことができ、保守の容易なス
イッチギヤを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスイッチギヤの一実施例を示す正面
図。

【図２】本発明のスイッチギヤの要部を示す部分拡大縦
断面図。

【図３】本発明のスイッチギヤの他の実施例を示す部分
拡大断面図。

【図４】従来のスイッチギヤの一例を示す右側面図。

【符号の説明】

１…絶縁台、２Ａ，２Ｂ…主回路母線、３Ａ，３Ｂ…断
路器、４…真空遮断器、５…真空バルブ、６Ａ…固定側
導体、６Ｂ…可動側導体、７…主回路断路部、８…ベー
ス、９Ａ，９Ｂ…絶縁層、10Ａ，10Ｂ，10Ｃ…駆動部、
11…底板、12…絶縁層、13…接地層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮川勝東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者正木信男東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者永田恭文東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内 (72)発明者和久恵二東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】系統順に配置された複数の主回路母線の
端部を露出して埋設した絶縁台と、高圧部が絶縁層に埋
設され前記主回路母線の端部に連結される電源側と負荷
側端子が前記絶縁層から突出された高圧電気機器とを備
えたスイッチギヤ。
【請求項２】系統順に配置された複数の主回路母線の
端部を露出して埋設した絶縁台と、高圧部が絶縁層に埋
設され前記主回路母線の端部に連結される電源側と負荷
側端子が前記絶縁層から突出された高圧電気機器とを備
えたユニットを上下多段に構成してなるスイッチギヤ。