特開 2024-7834 受変電設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024007834

(43)【公開日】2024-01-19

(54)【発明の名称】受変電設備

(51)【国際特許分類】

   H02B 3/00 20060101AFI20240112BHJP

【ＦＩ】

H02B3/00 M

H02B3/00 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022109185

(22)【出願日】2022-07-06

(71)【出願人】

【識別番号】000003942

【氏名又は名称】日新電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】近藤 誠

(72)【発明者】

【氏名】楠 和也

(57)【要約】

【課題】高圧室の停電を行うことなく、監視カメラのメンテナンスを行う。
【解決手段】スイッチギヤ（１）は、高電圧で動作する電気機器を収容する高圧室（１４）と、高電圧よりも低い低電圧で動作する電気機器を収容する前部低圧室（１５）であって、高圧室（１４）の前方に仕切板（１７）を介して設けられる前部低圧室（１５）と、高圧室（１４）内を監視する監視カメラ（５５）を収容する監視用ボックス（５３）であって、高圧室（１４）の一部に設けられ、かつ、前部低圧室（１５）と連通可能となっている監視用ボックスとを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高電圧で動作する電気機器を収容する高圧室と、
前記高電圧よりも低い低電圧で動作する電気機器を収容する低圧室であって、前記高圧室の前方および後方の少なくとも一方に仕切板を介して設けられる低圧室と、
前記高圧室内を監視する監視機器を収容する監視小室であって、前記高圧室の一部に仕切板を介して設けられ、かつ、前記低圧室と連通可能となっている監視小室とを備える受変電設備。

【請求項2】

前記監視機器はカメラであり、
前記監視小室は、樹脂製の窓部を、前記カメラと対向する領域に含む、請求項１に記載の受変電設備。

【請求項3】

前記カメラは赤外線カメラであり、
前記窓部は、赤外線を透過する樹脂製の窓部である、請求項２に記載の受変電設備。

【請求項4】

前記監視小室は、金属製の筐体であり、連通可能な前記低圧室から挿入可能である、請求項１から３の何れか１項に記載の受変電設備。

【請求項5】

前記監視機器は、外部の装置と通信を行う通信部を備える、請求項１から３の何れか１項に記載の受変電設備。

【請求項6】

前記監視小室を複数個備える、請求項１から３の何れか１項に記載の受変電設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は受変電設備に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、受変電設備は、金属製の略箱型の筐体を備えており、該筐体内には主母線および種々の電気機器が設けられている。上記主母線には、高電圧（例えば６．６ｋＶ）が印加される。上記主母線に接続される高圧用電気機器は、上記電気設備の用途等によって異なるが、例えば、遮断器、断路器、変流器、計器用変成器等である。上記主母線および上記高圧用電気機器が設けられる空間は、感電防止のため、筐体および仕切板で区切られている。以下では、上記空間を形成する部屋を「高圧室」と称する。

【0003】

一方、上記筐体内であって、上記高圧室の外部には、上記高圧用電気機器を制御する制御機器等が設けられている。上記高圧室の外部に設けられる制御機器等の電気機器は、低電圧（例えば、１００Ｖ、２００Ｖなど）が印加される。以下では、上記筐体内であって、上記高圧室の外部の空間を形成する部屋を「低圧室」と称する。

【0004】

従来、上記高圧用電気機器を点検する場合、上記主母線を流れる電気を一時的に停止（停電）した後、上記母線および上記高圧用電気機器の外観を目視で確認したり、抵抗を測定したりしていた。これに対し、特許文献１に記載の閉鎖型電気設備では、筐体内にカメラが設けられ、該カメラは、上記筐体内に設けられた主母線を周囲から絶縁された状態で支持する絶縁支持体における微小放電による発光を撮影するものである。これにより、上記停電を行わなくても、上記絶縁支持体を監視することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４－１９５３４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１では、上記カメラは、上記主母線を含む高圧室に設けられている。このため、上記カメラの保守、点検、交換などのメンテナンスを行う場合には、上記停電を行う必要がある。

【0007】

本発明の一態様は、主母線を含む上記高圧室の停電を行うことなく、カメラ等の監視機器のメンテナンスを行うことができる受変電設備を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る受変電設備は、高電圧で動作する電気機器を収容する高圧室と、前記高電圧よりも低い低電圧で動作する電気機器を収容する低圧室であって、前記高圧室の前方および後方の少なくとも一方に仕切板を介して設けられる低圧室と、前記高圧室内を監視する監視機器を収容する監視小室であって、前記高圧室の一部に仕切板を介して設けられ、かつ、前記低圧室と連通可能となっている監視小室とを備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様によれば、高圧室の停電を行うことなく、監視機器のメンテナンスを行うことができる受変電設備を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る金属閉鎖型スイッチギヤの外観を示す正面図、左側面図、背面図、および平面図である。

【図2】上記スイッチギヤの右側面図であって、該スイッチギヤにおける筐体の左側面を切り欠いた図である。

【図3】上記スイッチギヤの正面図であって、該スイッチギヤにおける前扉を開いた状態を示す図である。

【図4】上記スイッチギヤにおける遮断器が設置される枠体の概要を示す斜視図である。

【図5】上記枠体の一部を切り欠いて示す斜視図である。

【図6】図５の斜視図から、上記枠体における監視用ボックスの左側面をさらに切り欠いて示す斜視図である。

【図7】上記枠体における監視用ボックスに設置された監視カメラが撮影した赤外線画像の一例を示す図である。

【図8】上記スイッチギヤにおける前部低圧室のカメラ台に設置された監視カメラが撮影した赤外線画像の一例を示す図である。

【図9】既存の金属閉鎖型スイッチギヤにおいて、遮断器が設置される枠体の概要を示す斜視図である。

【図10】上記スイッチギヤの一変形例を示す正面図であって、前扉を開いた状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の一実施形態について、図１～図９を参照して説明する。

【0012】

＜スイッチギヤの外観＞
図１は、本実施形態に係る金属閉鎖型スイッチギヤの外観を示す六面図のうち、正面図、左側面図、背面図、および平面図である。なお、右側面図は左側面図と同様である。上記正面図にはスイッチギヤ１の前部が示され、上記背面図にはスイッチギヤ１の後部が示され、上記平面図にはスイッチギヤ１の上部が示され、上記左側面図にはスイッチギヤ１の右部が示されている。

【0013】

スイッチギヤ１は、高電圧で受電するための各種機器を金属製の筐体１１に収容した受変電設備である。図１に示すように、スイッチギヤ１では、筐体１１の前部および後部に、金属製の前扉１２および後扉１３がそれぞれ取り付けられている。前扉１２および後扉１３を閉めることにより、筐体１１内が閉鎖されることになる。

【0014】

＜スイッチギヤの構成＞
図２は、スイッチギヤ１の右側面図であって、筐体１１の左部を切り欠いた図である。図２に示すように、スイッチギヤ１は、高圧室１４と、高圧室１４の前方に設置される前部低圧室１５（低圧室）と、高圧室１４の後方に設置される後部低圧室１６（低圧室）とを有する。高圧室１４と、前部低圧室１５とは、前部仕切板１７と、後述する遮断器２３の制御盤３３とによって仕切られている。また、高圧室１４と後部低圧室１６とは、後部仕切板１８によって仕切られている。これにより、スイッチギヤ１の内部には、高圧室１４、前部低圧室１５、および後部低圧室１６がそれぞれ独立かつ分離して形成されている。

【0015】

前部仕切板１７は金属製であり、後部仕切板は透明の樹脂製である。作業者は、前扉１２を開くことにより、前部低圧室１５にアクセス可能であり、また、後扉１３を開くことにより、後部低圧室１６にアクセス可能である。

【0016】

（高圧室）
高圧室１４では、主母線２１が、変流器２２、遮断器２３、および断路器２４を介して、ケーブル２５に電気的に接続されている。変流器２２、遮断器２３、および断路器２４は、高電圧（例えば６．６ｋＶ）で動作する電気機器、すなわち、高電圧が印加された状態（充電状態）となり得る電気機器である。また、高圧室１４には、計器用変圧器２６が設置されている。主母線２１からケーブル２５までを電気的に接続するための導体について、導体どうし、或いは導体と上記電気機器とは、締結部材（ボルトおよびナット）によって締結されている。

【0017】

主母線２１は、３相（Ｒ，Ｓ，Ｔ）の母線により構成されている。なお、相数は３相に限定されない。変流器２２は、主母線２１からの電流を変流するものである。

【0018】

遮断器２３は、主母線２１とケーブル２５とを電気的に接続するか、或いは、その接続を断路して消弧するものである。遮断器２３は、１次側の固定側端子３１と、２次側の固定側端子３２と、制御盤３３とを含む。固定側端子３１は変流器２２と電気的に接続されている。固定側端子３２は断路器２４に電気的に接続されている。制御盤３３は、前部低圧室１５から作業者が遮断器２３を制御するためのものである。

【0019】

遮断器２３は、前部低圧室１５へ引出可能となっている。作業者が遮断器２３を開放（断路）した後に、前部低圧室１５に引き出すことにより、本体側端子２３ａと固定側端子３１との電気的な接続を物理的に断路でき、かつ、本体側端子２３ｂと固定側端子３２との電気的な接続を物理的に断路できる。

【0020】

断路器２４は、主母線２１とケーブル２５とを電気的に接続するか、或いは、その接続を断路するものである。ケーブル２５は、外部機器（負荷）に電気的に接続される。計器用変圧器２６は、受電電圧を計測するものである。

【0021】

（前部低圧室）
図３は、スイッチギヤ１の正面図であって、前扉１２を開いた状態を示す図である。前部低圧室１５には、主に、各種電気機器を制御するための制御機器と、高圧室１４を監視するための監視機器とが設けられている。制御機器および監視機器は、上記高電圧よりも低い低電圧（例えば、１００Ｖ、２００Ｖなど）で動作する電気機器である。

【0022】

具体的には、図２および図３に示すように、前部低圧室１５には、上述の制御盤３３、操作器３４、および監視カメラ３５・３６が設けられている。なお、図３では、監視カメラ３６を省略している。なお、図２の二点鎖線は、監視カメラ３５・３６の撮影方向を示している。

【0023】

操作器３４は、断路器２４による主母線２１とケーブル２５との電気的な接続または断路を作業者が切り替えるためのものである。操作器３４は、接続線３４ａを介して断路器２４と接続されている。作業者は、操作器３４に設けられたレバーを移動させることにより、断路器２４による上記接続または断路が切り替えられる。

【0024】

制御盤３３の上方にはカメラ台３７が設けられ、該カメラ台３７に取付板３８が傾斜可能に取り付けられ、該取付板３８に監視カメラ３５が設置されている。監視カメラ３５は、遮断器２３の上部を監視するものである。具体的には、監視カメラ３５は、赤外線カメラであり、遮断器２３と固定側端子３１との接続部分の温度分布を計測する。なお、監視カメラ３５は、可視光カメラでもある。監視カメラ３５と対向する前部仕切板１７ａの領域には、赤外線を透過する樹脂製の窓部３９が設けられている。

【0025】

監視カメラ３６は、遮断器２３の動作カウンタを撮影する。すなわち、監視カメラ３６は、遮断器２３の動作回数を監視する。なお、監視カメラ３６の被写体は、前部低圧室１５から作業員が目視でも確認することができる。

【0026】

（後部低圧室）
後部低圧室１６には、監視カメラ４１～４６が設けられている。なお、図２の二点鎖線は、監視カメラ４１～４６の撮影方向を示している。主母線２１からケーブル２５までに設けられた上記締結部材は、高電圧が印加されると熱が発生する。そこで、上記締結部材は、監視カメラ４１～４６によって監視される。さらに、監視カメラ４１～４６は、主母線２１からケーブル２５までの導体を周囲から絶縁された状態で支持する絶縁支持体の汚損状態、微小放電による発光、導体の温度、等を監視する。なお、監視カメラ４１～４６の被写体は、後部低圧室１６から作業員が目視でも確認することができる。

【0027】

（監視用ボックス）
図４は、遮断器２３が設置される枠体の概要を示す斜視図である。なお、図２では、図面の簡略化のため、枠体５１を省略している。図４に示すように、枠体５１には、遮断器２３の他に、上述の監視カメラ３５、カメラ台３７、および前部仕切板１７ａと、監視用ボックス５２・５３（監視小室）とが設置されている。

【0028】

監視用ボックス５２・５３は、高圧室１４の機器を監視する監視カメラ５４・５５を収容する金属製の箱体であり、遮断器２３の両側にそれぞれ設置されている。監視用ボックス５２・５３は、前部に開口部５２ａ・５３ａが形成されており、該開口部５２ａ・５３ａには透明の樹脂カバー５６・５７がそれぞれ取り付けられている。

【0029】

図５は、枠体５１の一部を切り欠いて示す斜視図である。図６は、図５の斜視図から、監視用ボックス５２の左部をさらに切り欠いて示す斜視図である。

【0030】

図６に示すように、監視用ボックス５２内の右部には、位置調整具６１が前後方向に摺動可能に取り付けられている。位置調整具６１には、回転具６２が回転可能に取り付けられている。回転具６２には取付板６３が取り付けられ、該取付板６３に監視カメラ５４が取り付けられている。位置調整具６１により、監視カメラ５４の前後方向の位置を調整することができ、回転具６２により、監視カメラ５４の撮影方向を調整することができる。

【0031】

また、図５に示すように、監視用ボックス５２の左部において、監視カメラ５４と対向する領域には、赤外線を透過する樹脂製の窓部６４が設けられている。これにより、監視カメラ５４が窓部６４を介して高圧室１４内を監視することができる。

【0032】

監視カメラ５４は、赤外線カメラである。これにより、高圧室１４における遮断器２３と固定側端子３１および固定側端子３２との接続部分の温度分布を計測することができる。また、監視カメラ５４は、外部の装置と通信を行う通信部（図示せず）を含む。これにより、監視カメラ５４は、撮影画像のデータを上記外部の装置に送信することができる。その結果、上記外部の装置は、監視カメラ５４を介して高圧室１４内を監視することができる。なお、上記通信部は、有線で通信を行ってもよいし、無線で通信を行ってもよい。なお、監視用ボックス５３も同様の構成であるので、その説明を省略する。

【0033】

従って、本実施形態のスイッチギヤ１では、監視用ボックス５２・５３に収容された監視カメラ５４・５５のメンテナンスを行う場合、樹脂カバー５６・５７を取り外す。これにより、監視用ボックス５２・５３と前部低圧室１５とが連通可能となるので、上記メンテナンスを前部低圧室１５から行うことができる。従って、上記メンテナンスのために高圧室１４にて印加される高電圧を一時的に停止（停電）することが不要となる。

【0034】

図７は、監視用ボックス５３に設置された監視カメラ５５が撮影した可視光画像の一例を示す図である。また、図８は、前部低圧室１５におけるカメラ台３７に設置された監視カメラ３５が撮影した可視光画像の一例を示す図である。このように、本実施形態では、監視カメラ５４・５５および監視カメラ３５は、可視光カメラでもある。

【0035】

上述のように、遮断器２３は、引き出し可能な構造であるため、本体側端子２３ａ・２３ｂと固定側端子３１および固定側端子３２との接続は、接圧による接続となる。このため、ボルト締めによる接続の場合に比べて、抵抗変化により過熱するリスクがある。従って、本体側端子２３ａ・２３ｂと固定側端子３１および固定側端子３２との接続部分を監視することが望ましい。しかしながら、前部低圧室１５および後部低圧室１６から作業員が上記接続部分を目視で確認することはできない。

【0036】

これに対し、本実施形態では、前部低圧室１５の制御盤３３の上方に設置された監視カメラ３５および窓部３９により、図８に示すように、本体側端子２３ａと固定側端子３１との接続部分を監視することができる。しかしながら、本体側端子２３ｂと固定側端子３２との接続部分は、遮断器２３の本体に遮られて監視することはできない。

【0037】

一方、監視用ボックス５３に設置された監視カメラ５５では、図７に示すように、本体側端子２３ａ・２３ｂと固定側端子３１および固定側端子３２との接続部分を監視することができる。このように、監視カメラ５５は、前部低圧室１５および後部低圧室１６に設けられた監視カメラ３５・３６・４１～４６では監視できないような高圧室１４の領域を監視することができる。なお、監視用ボックス５２に設置された監視カメラ５４も同様である。従って、複数の監視用ボックス５２・５３を設置することにより、監視カメラ５４・５５は、前部低圧室１５および後部低圧室１６に設けられた監視カメラ３５・３６・４１～４６では監視できないような高圧室１４の領域を詳細に監視することができる。

【0038】

（監視用ボックスの設置方法）
次に、既存の金属閉鎖型スイッチギヤに対し監視用ボックス５２・５３を設置する方法を説明する。

【0039】

図９は、既存の金属閉鎖型スイッチギヤにおいて、遮断器２３が設置される枠体の概要を示す斜視図である。図９に示す既存の枠体１０１は、図４に示す枠体５１に比べて、監視用ボックス５２・５３を省略すると共に、制御盤３３の両側に仕切板１０２・１０３がそれぞれ設置されている点が異なり、その他は同様である。

【0040】

まず、図９に示す既存の枠体１０１において、仕切板１０２を取り外す。これにより、制御盤３３の両側は開口部１０４となる。次に、監視用ボックス５２に、位置調整具６１、回転具６２、取付板６３、および監視カメラ５４を設置した後、監視用ボックス５２を開口部１０４から挿入する。すなわち、監視用ボックス５２は、枠体１０１に挿入可能となっている。次に、位置調整具６１および回転具６２を用いて、監視カメラ５４の位置および撮影方向を調整する。その後、監視用ボックス５２の開口部に樹脂カバー５６を取り付ける。以下、監視用ボックス５３についても同様に行うことにより、図４に示す枠体５１が完成する。

【0041】

＜変形例＞
図１０は、図１～図９に示すスイッチギヤ１の一変形例を示す正面図であって、前扉１２を開いた状態を示す図である。図１０に示すスイッチギヤ１は、図３に示すスイッチギヤ１に比べて、カメラ台３７、取付板３８、監視カメラ３５、および窓部３９に代えて、カメラ台７１、取付板７２、監視カメラ７３、および窓部７４が設けられている点が異なり、その他の構成は同様である。なお、カメラ台７１、取付板７２、監視カメラ７３、および窓部７４は、カメラ台３７、取付板３８、監視カメラ３５、および窓部３９と同様であるので、その説明を省略する。

【0042】

本変形例では、カメラ台７１、取付板７２、監視カメラ７３、および窓部７４は、監視用ボックス５３の上方、すなわち、仕切板１７ａの左側に設けられている。このように、制御盤３３の情報の仕切板１７ａに設けられるカメラ台、取付板、監視カメラ、および窓部のセットは、監視を所望する高圧室１４の領域に応じて、仕切板１７ａの任意の位置に設けることができる。

【0043】

＜付記事項＞
本実施形態では、遮断器２３の両側に監視用ボックス５２・５３が設けられているが、これに限定されるものではない。例えば、遮断器２３の一方の側に監視用ボックス５２を設置し、他方の側に従来の仕切板１０３を設置してもよい。

【0044】

また、図４を参照すれば、遮断器２３の上方にも空間が存在することが理解できる。従って、制御盤３３の上方の仕切板１７ａを取り外して、開口部を露出させ、該開口部に監視用ボックス５２を倒した状態で挿入してもよい。また、断路器２４を監視するために、後部低圧室１６から断路器２４の両側に監視用ボックス５２・５３を挿入してもよい。このように、監視用ボックスの設置数は、１個であってもよいし、２個であってもよいし、３個以上であってもよい。

【0045】

また、監視用ボックス５２のうち、高圧室１４との仕切板として機能する、上部、左部、および後部の金属板があればよく、下部、および右部の金属板は省略することができる。同様に、監視用ボックス５３のうち、高圧室１４との仕切板として機能する、上部、右部、および後部の金属板があればよく、下部、および左部の金属板は省略することができる。すなわち、監視用ボックス５２・５３は、筐体でなくてもよく、高圧室１４から仕切られた小部屋（監視小室）であればよい。

【0046】

また、監視カメラ３５・５４・５５は、可視光線を撮影するカメラであってもよい。この場合、遮断器２３の火花、汚れ等を監視することができる。また、監視カメラ３５・５４・５５は、可視光線および赤外線を撮影するカメラであってもよい。

【0047】

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る受変電設備は、高電圧で動作する電気機器を収容する高圧室と、前記高電圧よりも低い低電圧で動作する電気機器を収容する低圧室であって、前記高圧室の前方および後方の少なくとも一方に仕切板を介して設けられる低圧室と、前記高圧室内を監視する監視機器を収容する監視小室であって、前記高圧室の一部に仕切板を介して設けられ、かつ、前記低圧室と連通可能となっている監視小室とを備える。

【0048】

上記の構成によると、監視小室に収容された監視機器のメンテナンスは、前記監視小室と連通可能な低圧室から行うことができる。従って、前記メンテナンスのために前記高圧室にて印加される高電圧を一時的に停止（停電）することが不要となる。

【0049】

本発明の態様２に係る受変電設備は、上記態様１において、前記監視機器はカメラであり、前記監視小室は、樹脂製の窓部を、前記カメラと対向する領域に含んでもよい。この場合、前記カメラが前記窓部を介して高圧室内を監視することができる。

【0050】

本発明の態様３に係る受変電設備は、上記態様２において、前記カメラは赤外線カメラであり、前記窓部は、赤外線を透過する樹脂製の窓部であってもよい。この場合、前記高圧室内の温度分布を計測することができる。

【0051】

本発明の態様４に係る受変電設備は、上記態様１から３において、前記監視小室は、金属製の筐体であり、連通可能な前記低圧室から挿入可能であってもよい。この場合、既存の受変電設備において、低圧室から高圧室へ前記金属製の筐体を挿入することにより、前記監視小室を設けることができ、上述の作用効果を奏することができる。

【0052】

本発明の態様５に係る受変電設備は、上記態様１から４において、前記監視機器は、外部の装置と通信を行う通信部を備えてもよい。この場合、前記高圧室内を、前記監視機器を介して外部の装置が監視することができる。

【0053】

本発明の態様６に係る受変電設備は、上記態様１から５において、前記監視小室を複数個備えてもよい。この場合、前記高圧室内をさらに詳細に監視することができる。

【0054】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0055】

１ スイッチギヤ
１１ 筐体
１２ 前扉
１３ 後扉
１４ 高圧室
１５ 前部低圧室（低圧室）
１６ 後部低圧室（低圧室）
１７、１７ａ 前部仕切板（仕切板）
１８ 後部仕切板（仕切板）
２１ 主母線
２２ 変流器
２３ 遮断器
２３ａ、２３ｂ 本体側端子
２４ 断路器
２５ ケーブル
２６ 計器用変圧器
３１、３２ 固定側端子
３３ 制御盤
３４ 操作器
３４ａ 接続線
３５、３６、４１～４６、５４、５５、７３ 監視カメラ
３７、７１ カメラ台
３８、６３、７２ 取付板
３９、６４、７４ 窓部
５１ 枠体
５２、５３ 監視用ボックス（監視小室）
５２ａ、５３ａ 開口部
５６、５７ 樹脂カバー
６１ 位置調整具
６２ 回転具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】