WO2016092659A1 - スイッチギヤ - Google Patents

Abstract

本発明のスイッチギヤ(１)は、ブレードの回転により電路の切り替えを行う複数の開閉器(７)と、観察窓(１３)を有し、複数の前記開閉器(７)を内部に配置する開閉器用筐体と、を有し、前記ブレード(７ａ)の回転面と複数の前記開閉器(７)の配列方向とが交差し、複数の前記開閉器(７)の配列方向は前記開閉器用筐体の前記観察窓(１３)から奥へ向かう方向である断路装置(３)を備えたものである。

Description

スイッチギヤ

　この発明は、スイッチギヤに関するものである。

　スイッチギヤは、一般に冗長性を備えるため、二重母線構造を適用しており、故障時に一方の母線を停止して、他方の母線を用いて運転を継続する。二重母線構造の場合、三相から成る２組の母線を、スイッチギヤの前後に１組づつ配置する。この場合、前側の三相からなる1組の母線の母線断路器の操作はスイッチギヤの前面側から行い、後側の三相からなる1組の母線の母線断路器の操作はスイッチギヤの背面側から行う（例えば、特許文献１、２）。

特開平6-311614号公報 特開2009-81910号公報

　従来の二重母線構造で構成したスイッチギヤにおいて、２つの母線断路器の操作を前面側と背面側とから行う場合、操作を同時に行うことができず、操作性が低下するという課題を有する。

　また、三相の母線断路器を２組配置する場合、スイッチギヤの上下方向に１組づつ母線断路器を配置すると、スイッチギヤの高さ方向の寸法が大きくなる。また、前後方向に母線断路器を配置した場合、スイッチギヤの幅方向の寸法が大きくなる。

　さらに、三相の母線断路器として、回転して駆動するブレードを有する断路器、たとえば刃形式断路器／接地開閉器である三位置開閉器を用いた場合、各三位置開閉器間の間隔を広く開けて各三位置開閉器が相互に影響しないように配置する必要がある。そのため、三相の三位置開閉器を収納する開閉器用筐体の小型化は困難であり、開閉器用筐体を用いた断路器の設置スペースが大きくなり、狭小場所へのスイッチギヤの設置が困難であるという課題があった。

　本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、三相の開閉器を開閉器用筐体に収めた断路装置を配置したときのスイッチギヤの大きさを高さ方向、前後方向ともに小形化し、狭小場所への設置を可能とすることを目的とする。

　本発明のスイッチギヤは、ブレードの回転により電路の切り替えを行う複数の開閉器と、観察窓を有し、複数の開閉器を内部に配置する開閉器用筐体と、を有し、ブレードの回転面と複数の開閉器の配列方向とが交差し、複数の開閉器の配列方向は開閉器用筐体の観察窓から奥へ向かう方向である断路装置を有するものである。

　本発明のスイッチギヤは、隣接する、ブレードを有する開閉器相互間でブレードの干渉がないため、開閉器相互間の距離を小さくすることができ、小型化が可能である。また観察窓によるブレードの観察が装置前面から可能となるため、側面等に観察のためのスペースを確保する必要がなく、狭小場所への設置を可能とする効果を有する。

本発明の実施の形態１に係るスイッチギヤの側面断面図である。 本発明の実施の形態１に係るスイッチギヤの断路装置の正面断面図である 本発明の実施の形態１に係るスイッチギヤの上面断面図である。 本発明の実施の形態１に係るスイッチギヤの断路装置の正面図である。 本発明の実施の形態１に係るスイッチギヤの開閉器の操作機構を示した上面断面図である。 本発明の実施の形態２に係るスイッチギヤの母線接続部の上面断面図である。 本発明の実施の形態２に係るスイッチギヤの開閉器の操作機構を示した上面断面図である。 本発明の実施の形態３に係るスイッチギヤの側面断面図である。 本発明の実施の形態４に係るスイッチギヤの配置構成を示す側面断面図である。

実施の形態１．
　図１～図５を用いて実施の形態１に係るスイッチギヤ１の構成を説明する。図１は、実施の形態１に係るスイッチギヤ１を側面側から観察したときの内部構造を示す断面図である。図２は、スイッチギヤ１の断路装置を構成し、開閉器７を配置した第１の母線断路装置３と第２の母線断路装置４の内部構造を正面から観察した断面図である。図３は、スイッチギヤ１の母線接続部５ｂを上面から観察した断面図である。図４は、図２に示した第１の母線断路装置３と第２の母線断路装置４とを正面から観察した図である。図５は三位置開閉器７の操作機構を示す上面断面図である。

　本実施の形態においては、複数の、ブレードを有する開閉器を開閉器用筐体内に配置し断路装置を構成している。さらにこの断路装置の内、特に母線に接続した開閉器で構成する断路装置を母線断路装置と呼ぶ。

　また、開閉器としては、例として三位置開閉器を用いた例を示しているが、ブレードを有する開閉器であれば用いることができる。ここで、三位置開閉器７とは刃形式断路器／接地開閉器とも呼ばれ、ブレードの回転により電路の開閉および接地の切り替えを行う装置である。本実施の形態においては、母線断路装置内に設置し、母線の開閉および接地の切り替えを行っている。

　まず、図１に沿って実施の形態１のスイッチギヤ１の構成を説明する。図１は、スイッチギヤ１の側面から観察したときの内部構造を示している。装置下部から三相分３本（図１には同時に視認できる２本を記載）のケーブル１２が配置され、遮断器９を遮断器用筐体に配置した遮断器装置２と第１の母線断路装置３、第２の母線断路装置４が配置されている。遮断器装置２の前面側には遮断器操作機構１０が取り付けられ、第１の母線断路装置３の前面側には三位置開閉器７の操作機構８が取り付けられている。

　遮断器装置２の主回路の経路は、ケーブル１２から遮断器９の導体１５ａと計器用変流器１１、導体１５ｂを経て遮断器９に接続し、さらに遮断器９から導体１５ｃを経て区画ブッシング１４へ接続されている。

　遮断器装置２には、６個の区画ブッシング１４が配置されており、前方の３個は前方に位置する第１の母線断路装置３、後方の３個は後方に位置する第２の母線断路装置４と接続される。

　第１の母線断路装置３には三位置開閉器７と第１の母線５、第２の母線断路装置４には三位置開閉器７と第２の母線６が配置されている。第１の母線断路装置３の主回路は区画ブッシング１４から三位置開閉器７を経て第１の母線５に接続され、第２の母線断路装置４の主回路は、区画ブッシング１４から三位置開閉器７を経て第２の母線６への接続されている。

　図２は、母線の三相各相対応の３つの三位置開閉器７を配置した第１の母線断路装置３と第２の母線断路装置４の内部構造をスイッチギヤ１の正面方向から観察した断面図である。内母線導体５ａに対する三位置開閉器７のブレード７ａの各位置（接続Ａ／切（断路）Ｂ／接続（接地）Ｃ）を示している。また図３は、スイッチギヤ１の第１の母線断路装置３と第２の母線断路装置４を上面から観察しており、母線接続部５ｂが配列している状態を示している。

　図３の下方向がスイッチギヤ１の前面に相当する。図２、３から把握できるように、右側の第１の母線断路装置３はスイッチギヤ１の前面側、左の第２の母線断路装置４は背面側に配置している。　

　三位置開閉器７の開閉部分を構成するブレード７ａは、観察方向に対して垂直面内を回転運動し電路の切り替えを行う。具体的にはブレード７ａが、操作軸７ｄを中心として回転し、接続端子７ｂと接続する（Ａ）ことで三位置開閉器７は閉状態となる。また、接地端子７ｃと接続すると（Ｃ）三位置開閉器７は接地状態となる。ブレード７ａが上記以外の位置の場合（Ｂ）、三位置開閉器７は開状態となる。

　図２、３からわかるように、第１の母線断路装置３と第２の母線断路装置４との内部にはそれぞれ３つの三位置開閉器７が配置されており、スイッチギヤ１の前面から後方へ配列している。また先に述べたように、各三位置開閉器７のブレード７ａは、三位置開閉器７が配列している前面から後方に向かう方向対して直交する方向に回転する。すなわち、断路装置の前面側から見て、ブレード７ａは時計回りあるいは反時計回りの方向に回転する。そのため、隣接する三位置開閉器７相互間でブレード７ａが干渉することがない。この配置では第１の母線断路装置３と第２の母線断路装置４の内部の三位置開閉器７の間隔を狭く、密に配列することができ、第１の母線断路装置３と第２の母線断路装置４とを小型化することができる。

　　本実施の形態においては、ブレード７ａの回転面と三位置開閉器７の配列方向とが直交する例を示した。しかし、ブレード７ａの回転により三位置開閉器７相互間で干渉しなければよく、直交以外の角度でも用いることができる。

　図４には、２つの観察窓１３を示している。それぞれの観察窓１３は、第１の母線断路装置３の前面と第２の母線断路装置４の前面とに形成されている。観察している方向に各三位置開閉器７が重なって観察されることになるが、三位置開閉器７のブレード７ａは紙面方向に回転するので、奥行き方向に３列に配列した三位置開閉器７のブレード７ａの開閉状態を観察することができる。

　図５は、三位置開閉器７の操作機構を上面から観察した上面断面図である。前方の第１の母線断路装置３の三位置開閉器操作機構８、後方の第２の母線断路装置４の三位置開閉器器操作機構８がそれぞれ操作軸７ｄ、操作軸７ｅで接続された状態を示している。

　三相の三位置開閉器７を装置の奥行き方向に配列し、三位置開閉器７のブレード７ａの回転方向を、スイッチギヤ１の前面から後方へ向かう方向に対して直交する方向、つまりスイッチギヤ１の前面に平行の方向とする。これによりブレード７ａの動作が、隣接する三位置開閉器７相互間で干渉しない。そのため、三位置開閉器７相互の間隔を狭くすることができ、三相の三位置開閉器７を備えた第１の母線断路装置３と第２の母線断路装置４とを小型化することができる。

　三位置開閉器７のブレード７ａの回転方向を、スイッチギヤ１の前面に平行な方向としている。第１の母線断路装置３と第２の母線断路装置４とを前面から見てスイッチギヤ１の左右に配置し、三相の三位置開閉器７は第１の母線断路装置３と第２の母線断路装置４の内部においてスイッチギヤ１の奥行方向に配列している。同時に第１の母線断路装置３を前面側、第２の母線断路装置４を後面側に配置し、スイッチギヤ１の前面および側面から観察して、第１の母線断路装置３と第２の母線断路装置４が重ならないように配置する。

　この第１の母線断路装置３と第２の母線断路装置４とに、側面からブレード７ａの動きを観察する観察窓１３を形成した場合、ブレード７ａを有する開閉器７はスイッチギヤ１の側面に沿って配列しているので観察は可能である。しかし、ブレード７ａの回転方向はスイッチギヤ１の前面に平行な方向、つまり側面に直交する方向なので、装置側面に形成した観察窓からはブレード７ａの動きを観察することは困難である。

　一方、第１の母線断路装置３と第２の母線断路装置４との、スイッチギヤ１の前面側に観察窓１３を形成した場合、三相の三位置開閉器７が重なる。しかし、ブレード７ａの回転方向はスイッチギヤ１の前面に平行な方向について、時計方向あるいは反時計方向に回転するので、ブレード７ａの動きを詳細に観察することができる。

　　以上のように、三相の三位置開閉器７を備えた第１の母線断路装置３と第２の母線断路装置４とを上記のように配置したスイッチギヤ１では、第１の母線断路装置３と第２の母線断路装置４とを小型化することができる。またブレード７ａを観察する観察窓１３を、スイッチギヤ１の前面側に形成することで良好な観察が可能となり、スイッチギヤ１の操作と動作観察とを同じ方向から行うことができる。　

　これにより、操作、観察のためのスイッチギヤ１周囲の空間も、前面のみに確保すればよい。そのため、スイッチギヤ１周囲に余分なスペースを確保する必要もなく、狭小場所への設置が可能となる。

　なお、本実施の形態においては、開閉器を配置して、断路装置を構成する開閉器用筐体は、操作者が開閉器等に接触しない目的等で用いている。しかし、この開閉器用筐体を密閉性の高いタンクで構成し、内部に絶縁性ガスを充てんしてガス絶縁開閉器として用いることもできる。この場合、観察窓も気密観察窓とすることが必要である。

　また、本実施の形態においては、遮断器を配置して、遮断器装置２を構成する遮断器用筐体は、操作者が遮断器等に接触しない目的等で用いている。しかし、この遮断器用筐体を密閉性の高いタンクで構成し、内部に絶縁性ガスを充てんして用いることもできる。この構成の場合、ガス絶縁スイッチギヤを構成することができる。

実施の形態２．
　図６、図７を用いて本発明の実施の形態２に係るスイッチギヤ１を説明する。図６は、実施の形態２に係るスイッチギヤ１の上面断面図であり、二重母線を構成したスイッチギヤ１の上面から母線接続部５ｂを観察したものである。図７は、実施の形態２に係るスイッチギヤ１の上面断面図で、二重母線を構成したスイッチギヤ１の上面から三位置開閉器７の操作機構を観察したものである。

　実施の形態１では、第１の母線断路装置３はスイッチギヤ１の前面から見て、前方右側に配置し、もう一方の第２の母線遮断装置４はスイッチギヤ１の前面から見て、後方左側に配置していた。しかし本実施の形態においては、第１の母線断路装置３はスイッチギヤ１の前方左側に配置し、第２母線断路装置４はスイッチギヤ１の後方右側に配置している点で異なっている。

　スイッチギヤ１のその他の構成は、実施の形態２に係るスイッチギヤ１と実施の形態１に係るスイッチギヤ１は同じである。実施の形態２に係るスイッチギヤ１の第１の母線断路装置３の三位置開閉器７も、第２の母線断路装置４の三位置開閉器７も、ブレード７ａによる相互間の干渉がない。そのため、第１の母線断路装置３と第２の母線断路装置４とを小型化することができる。

　また、いずれもスイッチギヤ１の前面側から操作可能であり、前面側から観察する位置に観察窓１３を設けることで、三位置開閉器７のブレード７ａの位置を、気密観察窓１３越しにスイッチギヤ１の前面から目視観察することができる。

　以上のように、三相の三位置開閉器７を備えた第１の母線断路装置３と第２の母線断路装置４とを上記のように配置したスイッチギヤ１では、第１の母線断路装置３と第２の母線断路装置４とを小型化することができる。またブレード７ａを観察する観察窓を、スイッチギヤ１の前面側に形成することで良好な観察が可能となり、スイッチギヤ１の操作と動作観察を同じ方向から行うことができる。これにより、操作、観察のためのスイッチギヤ１周囲の空間も、前面のみに確保すればよいため、狭小場所への設置が可能となる。

実施の形態３．
　図８を用いて本発明の実施の形態３に係るスイッチギヤ１を説明する。図８は、本発明の実施の形態３に係るスイッチギヤ１の側面断面図である。実施の形態２に示すスイッチギヤ１が二重母線を構成しているのに対し、実施の形態３で示すスイッチギヤ１は単母線の構成である点で異なっている。

　本実施の形態のスイッチギヤ１は単母線構成であるので、第１の母線断路装置３のみが配置されている。なお、第１の母線断路装置３の内部構造は、実施の形態１および実施の形態２と同じであり、第１の母線断路装置３内には三相の各相対応で３つの三位置開閉器７が備えられている。

　それぞれの三位置開閉器７は、ブレード７ａの回転方向に垂直な方向に三位置開閉器７が配列しており、ブレード７ａと三位置開閉器７との干渉がないため、第１の母線断路装置３を小型化することができる。

　また第１の母線断路装置３内の三位置開閉器７は、スイッチギヤ１の前面から後面に向けて配向している。そのためので、第１の母線断路装置３の前面側に形成した気密観察窓からブレード７ａの回転を観察することができる。観察窓を前面のみに形成すればよいので狭小場所への設置も可能となる。

実施の形態４．
　図９を用いて本発明の実施の形態４に係るスイッチギヤ１を説明する。図９は、本発明の実施の形態４に係るスイッチギヤ１の側面断面図である。スイッチギヤ１は単母線構造であり、母線間を遮断器で区分する構成である点で実施の形態１と異なっているが、その他の構成は実施の形態１と同様である。

　図のスイッチギヤ１の左側が装置の前面であり、図５と同様に、左側に示した第１の母線断路装置３は前面から見て前方右側に配置している。また、右側に示した第２の母線断路装置４は前面から見て後方左側に配置している。

　遮断器装置２内で、第１の母線断路装置３と接続された導体１５は、遮断器９の可動側と接続し、第２の母線断路装置４と接続された導体１６は遮断器９の固定側と接続している。図９の側面断面図に示したスイッチギヤ１は、第１の母線５から第２の母線６に変換し、前記両母線間を遮断器で区分（接続、切り離し）し、これを１面に配置し構成したものである。

　本発明の実施の形態４に示したスイッチギヤ１は、実施の形態１と同様に小形化が可能であり、狭小場所への設置も可能となる。

１　スイッチギヤ、２　遮断器装置、３　第１の母線断路装置、４　第２の母線断路装置、５　第１の母線、５ａ　筐体内母線導体、５ｂ　母線接続部、６　第２の母線、７　三位置開閉器、７ａ　三位置開閉器ブレード、７ｂ　接続端子、７ｃ　接地端子、７ｄ　第１の母線断路装置の三位置開閉器の操作軸、７ｅ　第２の母線断路装置の三位置開閉器操作軸、８　母線断路装置の三位置開閉器操作機構、９　遮断器、１０　遮断器操作機構、１１　計測器変流器、１２　ケーブル、１３　観測窓、１４　区画ブッシング、１５　導体、１５ａ　導体、１５ｂ　導体、１５ｃ　導体、１６　導体。　

Claims (13)

1. 　ブレードの回転により電路の切り替えを行う複数の開閉器と、
   　観察窓を有し、複数の前記開閉器を内部に配置する開閉器用筐体と、を有し、
   　前記ブレードの回転面と複数の前記開閉器の配列方向とが交差し、複数の前記開閉器の配列方向は前記開閉器用筐体の前記観察窓から奥へ向かう方向である断路装置を備えたスイッチギヤ。
2. 　遮断器を遮断器用筐体の内部に配置した遮断器装置を有し、
   　前記断路装置を構成する前記開閉器用筐体の前記観察窓を、前記遮断器装置の前面側または後面側に向け、前記断路装置を前記遮断器装置の上方または下方に配置していることを特徴とする請求項１に記載のスイッチギヤ。
3. 　第１の母線の切り替えを行う前記断路装置である第１の母線断路装置と、
   　第２の母線の切り替えを行う前記断路装置である第２の母線断路装置と、を備えた二重母線構造のスイッチギヤであって、
   前記第１の母線断路装置と前記第２の母線断路装置とが、いずれも前記スイッチギヤの前面および後面から観察したときに視認可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチギヤ。
4. 　前記第１の母線断路装置と前記第２の母線断路装置とを備えた前記二重母線構造のスイッチギヤであって、スイッチギヤの上方から見て、前記第１の母線断路装置が前記遮断器の前方右側、前記第２の母線断路装置が後方左側に配置していることを特徴とする請求項３に記載のスイッチギヤ。
5. 　前記第１の母線断路装置と前記第２の母線断路装置とを備えた前記二重母線構造のスイッチギヤであって、スイッチギヤの上方から見て、前記第１の母線断路装置が前記遮断器装置の前方左側、前記第２の母線断路装置が後方右側に配置していることを特徴とする請求項３に記載のスイッチギヤ。
6. 　前記第１の母線断路装置および前記第２の母線断路装置の制御を、前記遮断器装置の前面側から行うことを特徴とする請求項３～請求項５のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
7. 　１つの前記母線断路装置を前記遮断器装置上に配置して単母線構造とした、請求項１または請求項２に記載のスイッチギヤ。
8. 　前記第１の母線断路装置と前記第２の母線断路装置とを備えたスイッチギヤであって、前記第１の母線断路装置の導体は前記遮断器の可動側と接続し、前記第２の母線断路装置の導体は前記遮断器の固定側と接続し、前記スイッチギヤ１面で、母線間を前記遮断器で区分することを特徴とする請求項３～請求項６のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
9. 　前記開閉器が三位置開閉器であることを特徴とする請求項１～請求項８のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
10. 　前記観察窓から観察した前記ブレードの回転方向が、時計回り、あるいは反時計回りであることを特徴とする請求項１～請求項９のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
11. 　前記開閉器用筐体が内部に絶縁性ガスを充てんしたタンクであることを特徴とする請求項１～請求項１０のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
12. 　前記遮断器用筐体が内部に絶縁性ガスを充てんしたタンクであることを特徴とする請求項１～請求項１１のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。
13. 　前記観察窓が気密性を有する気密観察窓であることを特徴とする請求項１～請求項１２のいずれか１項に記載のスイッチギヤ。

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