特許 6688148 断路器ユニット、負荷断路器、及びコントロールセンタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6688148

(24)【登録日】2020年4月7日

(45)【発行日】2020年4月28日

(54)【発明の名称】断路器ユニット、負荷断路器、及びコントロールセンタ

(51)【国際特許分類】

   H02B 11/04 20060101AFI20200421BHJP

   H01H 31/32 20060101ALI20200421BHJP

【ＦＩ】

   H02B11/04 E

   H01H31/32 A

   H01H31/32 Z

   H02B11/04 Q

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-91054(P2016-91054)

(22)【出願日】2016年4月28日

(65)【公開番号】特開2017-200376(P2017-200376A)

(43)【公開日】2017年11月2日

【審査請求日】2019年1月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】513296958

【氏名又は名称】東芝産業機器システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】特許業務法人 サトー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】服部 和馬

(72)【発明者】

【氏名】川合 達也

【審査官】 片岡 弘之

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−１９１２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２８０１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２１０６１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｂ １１／０４

Ｈ０１Ｈ ３１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コントロールセンタに配設される単位装置と、前記コントロールセンタ間とを電気的に接続及び切断する断路装置を構成し、
零相変流器が一体的に備えられ、
前記零相変流器は第１の零相変流器と第２の零相変流器を備えており、
前記コントロールセンタには、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の三相の電線に接続する導電部が各相２本ずつ合計６本備えられており、
前記第１の零相変流器には、２本のＲ相及び１本のＳ相に接続する導電部が通され、前記第２の零相変流器には、２本のＴ相及び他方の１本のＳ相に接続する導電部が通されている断路器ユニット。

【請求項2】

前記第１及び第２の零相変流器は地絡継電器で接続されており、
前記第１及び第２の零相変流器は、前記導電部の周囲を非接触に取り巻く鉄心と前記鉄心を巻回する巻線により構成されており、
前記第１及び第２の零相変流器それぞれの前記巻線の入側の配線、及び出側の配線がまとめられて前記地絡継電器に接続する請求項１に記載の断路器ユニット。

【請求項3】

請求項１または２に記載の断路器ユニットを備えて構成される負荷断路器。

【請求項4】

請求項１または２に記載の断路器ユニットを備えて構成されるコントロールセンタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、断路器ユニット、負荷断路器、及びコントロールセンタに関する。

【背景技術】

【0002】

コントロールセンタに配設される単位装置において地絡電流を測定する場合に、零相変流器を用いている。コントロールセンタには多数の単位装置が配設されており、各単位装置とコントロールセンタを電気的に接続／分離しうる断路装置が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−２１０６１２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、零相変流器に電線を通す作業は手間がかかるため、コントロールセンタの製造性、メンテナンス性を悪化させていた。そこで、製造性、メンテナンス性を向上させることが可能な断路器ユニット、負荷断路器、及びコントロールセンタ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】

【0005】

実施形態に係る断路器ユニットは、コントロールセンタに配設される単位装置と、前記コントロールセンタ間とを電気的に接続及び切断する断路装置を構成し、零相変流器が一体的に備えられ、前記零相変流器は第１の零相変流器と第２の零相変流器を備えており、前記コントロールセンタには、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の三相の電線に接続する導電部が各相２本ずつ合計６本備えられており、前記第１の零相変流器には、２本のＲ相及び１本のＳ相に接続する導電部が通され、前記第２の零相変流器には、２本のＴ相及び他方の１本のＳ相に接続する導電部が通されている。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態に係るコントロールセンタの概略構成例を示す正面図

【図2】コントロールセンタに組み込まれる単位装置の概略構成を拡大して示す斜視図

【図3】単位装置の電気的構成を模式的に示す図

【図4】断路器ユニットの構成を模式的に示す透視斜視図

【図5】図４のＡ−Ａ線における縦断面矢視図を模式的に示した図

【図6】第２実施形態に係る断路器ユニットの概略構成を示す透視斜視図

【図7】図６のＢ−Ｂ線における縦断面矢視図を模式的に示す図

【図8】第３実施形態に係る断路器ユニットの概略構成を示す透視斜視図

【図9】図８のＣ−Ｃ線における縦断面矢視図を模式的に示す図

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、複数の実施形態について図面に基づいて説明する。実施形態の説明において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

【0008】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るコントロールセンタ１００の概略構成例を示す正面図である。図２は、コントロールセンタ１００に組み込まれる単位装置１９の概略構成を拡大して示す斜視図である。図３は単位装置１９の電気的構成を模式的に示す図である。
コントロールセンタ１００は箱体１１を備えている。箱体１１内には仕切板１１ａにより区画された複数のユニット室１２が設けられている。後述する単位装置１９はこのユニット室１２に装着される。箱体１１の各ユニット室１２の全面開口部には扉１３が回動可能に装着されており、各ユニット室１２の前面開口部は扉１３の回動により開閉可能に構成されている。

【0009】

箱体１１内の後部には、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相に対応する三相の電源母線１４（図３参照）が配設されており、これら電源母線１４の前面は図示しない母線カバーにより覆われている。各ユニット室１２内の後部には図示しない単位電源断路器が配設されている。これら各単位電源断路器は、絶縁ケースと、絶縁ケースに装着された３つの図示しない接触部とを有するものであり、各接触部は電源母線１４に接続されている。

【0010】

箱体１１内の右側部には、縦長な配線処理室１５が区画形成されており、配線処理室１５内には、各ユニット室１２に対応して雌側の断路器ユニット１６が配設されている。各断路器ユニット１６は、図示しない３つの雌側接触部を備えている。この雌側接触部は負荷側接触部に相当する。断路器ユニット１６の各接触部は負荷ケーブル１７（図３参照）を介して誘導電動機１８（図３参照）に接続されている。誘導電動機１８は負荷に相当する。

【0011】

各ユニット室１２内には、単位装置１９が挿抜可能に収納される。単位装置１９は、図２に示すように、フレーム２０に配線用遮断器２１、電磁接触器２２等の主回路器具を固定してなるものである。単位装置１９の右側側面には雄側の断路器ユニット３８が設けられている。断路器ユニット３８は雄側接触部３８ａを備えている。単位装置１９がユニット室１２に装着された状態で、雄側の断路器ユニット３８は断路器ユニット１６に対応する位置に配置されている。単位装置１９がユニット室１２に装着される際には、単位装置１９の挿入動作にともない、断路器ユニット３８の雄側接触部３８ａが、断路器ユニット１６の雌側接触部に嵌め合うことにより電気的に接続される構成を備えている。単位装置１９が抜去される際には、単位装置１９の抜去動作にともない、断路器ユニット３８の雄側接触部３８ａが、断路器ユニット１６の雌側接触部から抜去されることにより電気的に切断される構成を備えている。すなわち、断路器ユニット１６及び３８は、単位装置１９とコントロールセンタ１００を電気的に接続及び切断する負荷断路器４４（図３参照）を構成している。

【0012】

図３に示すように、電源母線１４と誘導電動機１８（すなわち負荷）との間には主回路２３が形成されている。主回路２３は、例えば、配線用遮断器２１と、電磁接触器２２と、主回路電流に応じた電圧信号を発生する電流変換器２４と、負荷断路器４４等により構成されている。負荷断路器４４は雌側の断路器ユニット１６と雄側の断路器ユニット３８により構成されている。地絡電流検出用の零相変流器２５は、雄側の断路器ユニット３８に設けられている。零相変流器２５は、制御部２８に電気的に接続されている。零相変流器２５を備える断路器ユニット３８の構成については後述する。制御部２８は、マイクロコンピュータにより構成される論理演算回路により構成されており、主回路２３に対して種々の制御を行っている。また、制御部２８は、地絡を検出する地絡継電器としても機能する。

【0013】

各単位装置１９には、フレーム２０の後部に位置して図示しない単位電源断路器が取着されている。これら各単位電源断路器は、図示しない絶縁ケースと、絶縁ケースに固定された図示しない３つの接触部とを有するものであり、各単位装置１９をユニット室１２内に収納すると、単位装置１９に固定された単位電源断路器の各接触部がユニット室１２内に配設された単位電源断路器の接触部に接触する。電源母線１４と配線用遮断器２１は、電源断路器３７を介して接続している。これにより、電源母線１４が主回路２３に接続され、電源母線１４から主回路２３に電源が供給される。

【0014】

各単位装置１９には、図２に示すように、フレーム２０の右側部に位置して雄側の断路器ユニット３８が取付けられている。図４は断路器ユニット３８の構成を模式的に示す透視斜視図であり、図５は、図４のＡ−Ａ線における縦断面矢視図を模式的に示した図である。断路器ユニット３８には、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相に対応する３つの雄側接触部３８ａが設けられている。雄側接触部３８ａの右端は断路器ユニット３８の外部に露出しており、断路器ユニット１６の雌側接触部と嵌合して電気的に接続／切断可能に構成される。雄側接触部３８ａは、雄側の断路器ユニット３８内部に設けられた導電部３８ｂを介して、主回路２３に接続されている。導電部３８ｂの左側には端子取付部３８ｃが備えられており、三相の電源母線１４に接続される。導電部３８ｂの右側には雄側接触部３８ａが備えられている。上述のように、雌側の断路器ユニット１６と、雄側の断路器ユニット３８は、負荷断路器４４を構成する。

【0015】

断路器ユニット３８内部に設けられた三つの導電部３８ｂは、それぞれがＲ相、Ｓ相、Ｔ相に対応しており、それぞれが雄側接触部３８ａに接続されている。零相変流器２５は環状の鉄心２５ａと、鉄心２５ａを巻回するコイル２５ｂを構成する巻線２５ｃを備えており、全体として中心部に穴を備えたドーナツ形状を呈している。コイル２５ｂを構成する巻線２５ｃは、制御部２８に接続されている。零相変流器２５から制御部２８へは、電流方向から見てコイル２５ｂへの巻線入側の配線ｋ、及び巻線出側の配線ｌが接続している。制御部２８の図示しない記憶部には、地絡の保護動作の制御動作を実行するための制御プログラムと、機能データとが記憶されており、制御部２８は、制御プログラム、機能データ、入力信号に基づいた保護動作及び制御動作を実行するように構成されている。これにより、制御部２８は地絡継電器として機能する。

【0016】

三つの導電部３８ｂは、零相変流器２５の中心に設けられた穴に通されるように配置されている。すなわち、三つの導電部３８ｂの周りには、非接触にこれを取り巻くように零相変流器２５が設けられている。このように、断路器ユニット３８は内部に零相変流器２５を一体的に備えている。

【0017】

以上に説明したように、第１実施形態に係る断路器ユニット３８によれば、コントロールセンタ１００に配設される単位装置１９の負荷断路器４４を構成する雄側の断路器ユニット３８が、内部に零相変流器２５を一体的に備えるような構成としている。この構成によれば、三相の電源母線１４に接続される電線を、断路器ユニット３８の端子取付部３８ｃに接続するだけで、容易に零相変流器２５に当該配線を貫通設置した構成を実現できる。従って、三相の電源母線１４に接続される電線のいずれかの場所で、零相変流器２５に当該配線を貫通させる煩雑な工事が不要となり、コントロールセンタ１００、及び単位装置１９の製造性が向上する。また、電線のサイズに応じて適切な零相変流器のサイズを選択する必要があったが、この構成によれば、電線のサイズにより零相変流器２５を使い分ける必要がないため、複数の大きさの零相変流器を準備する必要がなく、単一の零相変流器を準備すればよい。このため、コントロールセンタ１００、単位装置１９の製造コストを削減できる。また、コントロールセンタ１００の設置後に零相変流器２５を交換する場合に、単位装置１９内の配線と断路器ユニット３８の端子取付部３８ｃを切り離せばよいから、配線を通し直すという複雑で手間がかかる作業が不要となるため、コントロールセンタ１００、単位装置１９のメンテナンス性が向上する。

【0018】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。図６は第２実施形態に係る断路器ユニット３８の概略構成を示す透視斜視図であり、図７は図６のＢ−Ｂ線における縦断面矢視図を模式的に示す図である。

【0019】

断路器ユニット３８内部に設けられた６本の導電部３８ｂは、上からＲ相、Ｒ相、Ｓ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｔ相に接続している。この場合、図示はしないが、雌側の断路器ユニット１６も６つの雌側接触部を備えて、断路器ユニット３８の導電部３８ｂに対応する構成となっている。零相変流器２５のコイル２５ｂを構成する巻線２５ｃは、制御部２８に接続されている。６つの導電部３８ｂは、零相変流器２５の中心に設けられた穴に通されるように配置されている。すなわち、６つの導電部３８ｂの周りには、非接触にこれを取り巻くように零相変流器２５が設けられている。このように、断路器ユニット３８は内部に零相変流器２５を一体的に備えている。

【0020】

第２実施形態に係る断路器ユニット３８によれば、第１実施形態に係る断路器ユニット３８と同様の効果を奏する。また、単位装置１９の容量が大きい場合に、複数の負荷断路器４４を設けることがあるが、この場合に、第２実施形態によれば、内部に６本の導電部３８ｂが設けられ、大容量にも対応しうる断路器ユニット３８を用いた負荷断路器４４を用いることができる。これによれば、断路器ユニット３８（負荷断路器４４）の数を増加させることなく通電容量を大きくすることができ、コントロールセンタ１００のコスト削減、省スペース化を可能とする。

【0021】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。図８は第２実施形態に係る断路器ユニット３８の概略構成を示す透視斜視図であり、図９は図８のＣ−Ｃ線における縦断面矢視図を模式的に示す図である。

【0022】

第３実施形態に係る断路器ユニット３８は、第１実施形態に係る断路器ユニット３８を縦積みにした構成である。以下、断路器ユニット３８の上部を断路器ユニット３８ｓ、下部を断路器ユニット３８ｔとする。

【0023】

断路器ユニット３８ｓには上側の零相変流器２５ｓが備えられている。断路器ユニット３８ｔには、下側の零相変流器２５ｔが備えられている。断路器ユニット３８内部に設けられた６つの導電部３８ｂは、上からＲ相、Ｒ相、Ｓ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｔ相に接続している。また、断路器ユニット３８ｓの零相変流器２５ｓには上から三つの導電部３８ｂが通されるようにして設けられており、それぞれがＲ相、Ｒ相、Ｓ相に対応している。断路器ユニット３８ｔの零相変流器２５ｔには下側の三つの導電部３８ｂが通されるようにして設けられており、それぞれがＳ相、Ｔ相、Ｔ相に対応している。零相変流器２５ｓ及び２５ｔからは、電流方向から見てコイル２５ｂへの巻線入側の配線ｋ、及び巻線出側の配線ｌがまとめられて、制御部２８に接続している。これらが一体的となって断路器ユニット３８が構成されている。

【0024】

第３実施形態に係る断路器ユニット３８によれば、第１実施形態、及び第２実施形態と同様の効果を得る。
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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

【0025】

上記各実施形態において、コントロールセンタ１００が制御部２８を備えない場合には、別途、地絡継電器を設け、これに零相変流器２５を接続すればよい。

【符号の説明】

【0026】

１００：コントロールセンタ、１６、３８、３８ｓ、３８ｔ：断路器ユニット、１６ａ：接触部、１９：単位装置、２５、２５ｓ、２５ｔ：零相変流器、２５ａ：鉄心、２５ｂ：コイル、２５ｃ：巻線、２８：制御部（地絡継電器）、３８ａ：接触部、３８ｂ：導電部、３８ｃ：端子取付部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】