(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上設置型変圧装置の変圧器を保護する横置きタイプの高圧カットアウトであって、
ヒューズを着脱するための開口が設けられている筒部と、
前記開口を塞ぐ蓋部と、
内部に液体を蓄積し、筒部内に液体が侵入することを防止することが可能なタンク部と、
を備えている高圧カットアウト。
【請求項２】
タンク部は、筒部の内部と連通する第１連通孔と、筒部の外部と連通する第２連通孔と、を備えており、
第１連通孔が、第２連通孔よりも重力方向の上側に設けられている請求項１に記載の高圧カットアウト。
【請求項３】
タンク部がリング状の筒体である請求項１又は２に記載の高圧カットアウト。
【請求項４】
タンク部が蓋部に固定されている請求項１から３のいずれか一項に記載の高圧カットアウト。
【請求項５】
タンク部の底から第１連通孔が設けられている位置までのタンク部内容積が、筒部内の温度が最高温度のときの筒部内空間に存在する気体を筒部外の温度まで冷却したときの体積減少量より大きい請求項１から４のいずれか一項に記載の高圧カットアウト。
【請求項６】
配電線に接続されている断路器又は開閉器と、
配電線の電圧を変換する変圧器と、
断路器又は開閉器と変圧器との間に接続されている請求項１から５のいずれか一項に記載の高圧カットアウトと、
を備える地上設置型変圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、高圧カットアウト及びその高圧カットアウトを用いた地上設置型変圧装置に関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、配電線と変圧器の間に配置され、変圧器を保護する高圧カットアウトが開示されている。特許文献１の高圧カットアウトは、ヒューズと、ヒューズが挿入される絶縁性の筒部と、筒部の開口を塞ぐ蓋部を備えている。特許文献１の高圧カットアウトは、地上設置型変圧装置で用いられ、地上設置型変圧装置内に横向きの姿勢で配置される。より具体的には、高圧カットアウトは、筒部の伸びる方向が略水平になるように地上設置型変圧装置内に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の高圧カットアウトは、ヒューズの交換作業を容易にするため、横向きの姿勢で配置される。そのため、例えば台風等の自然災害時に地上設置型変圧装置の周囲が増水し、高圧カットアウトが水没すると、筒部と蓋部の隙間から筒部内に水が侵入することが想定される。筒部内が浸水すると、地上設置型変圧装置の周囲の水位が低下した後の復旧作業（復電作業）に支障をきたす恐れがある。また、筒部内への浸水を防止するために筒部と蓋部の隙間を密閉すると、筒部内の温度変化（ヒューズの通電状態の変化）に伴い筒部内の圧力が変化し、高圧カットアウトの動作が不安定になることが想定される。これらの課題を解決するため、新たな構造の高圧カットアウトを実現することが要求されている。本明細書は、従来にない新たな構造の高圧カットアウト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】
本明細書で開示する高圧カットアウトは、地上設置型変圧装置の変圧器を保護する横置きタイプである。高圧カットアウトは、ヒューズを着脱するための開口が設けられている筒部と、筒部の開口を塞ぐ蓋部と、内部に液体を蓄積し、筒部内に液体が侵入することを防止することが可能なタンク部を備えていてよい。
【０００６】
本明細書では、地上設置型変圧装置も開示する。その地上設置型変圧装置は、配電線に接続されている断路器と、配電線の電圧を変換する変圧器と、断路器又は開閉器と変圧器との間に接続されている上記した高圧カットアウトを備えていてよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】地上設置型変圧装置の概略図を示す。
【図２】第１実施例の高圧カットアウトの断面図を示す。
【図３】第１実施例の高圧カットアウトに用いられている蓋部の外観を示す。
【図４】第２実施例の高圧カットアウトの断面図を示す。
【図５】第３実施例の高圧カットアウトの断面図を示す。
【図６】第４実施例の高圧カットアウトの外観を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書で開示する高圧カットアウトは、地上設置型変圧装置内に配置され、地上設置型変圧装置の変圧器を保護するために用いられる。高圧カットアウトは、地上設置型変圧装置内に配置されている断路器と変圧器の間、あるいは、開閉器と変圧器の間に接続されていてよい。なお、断路器又は開閉器は、配電線（高圧配電線）に接続されており、地上設置型変圧装置のメンテナンスを行う際、配電線と断路器又は開閉器下流の機器との導通を遮断する。変圧器は、配電線（高圧配電線）の電圧を変換（降圧）し、負荷に電圧を供給する配電線（低圧配電線）に供給する。高圧カットアウトは、ヒューズを備えており、変圧器及び負荷機器に異常電流が流れることを防止する。また、ヒューズは、高圧カットアウトの本体に着脱可能であってよい。変圧器のメンテナンスを行う際、ヒューズを本体部から取り外すことにより、変圧器に電流が流れることを防止することができる。
【０００９】
高圧カットアウトの本体は、筒状であってよい。すなわち、高圧カットアウトは、ヒューズを着脱するための開口が設けられている筒部を備えていてよい。また、高圧カットアウトは、地上設置型変圧装置内に横置きで配置されてよい。具体的には、高圧カットアウトの筒部が、略水平な姿勢で地上設置型変圧装置に取り付けられていてよい。高圧カットアウト本体（筒部）に対してヒューズを容易に着脱（挿入、取り外し）することができる。高圧カットアウトは、筒部の開口を塞ぐ蓋部を備えていてよい。筒部内に異物等が侵入することを防止することができる。また、蓋部を有することにより、地上設置型変圧装置のメンテナンスの際、作業者が高圧カットアウト内部の機器に誤って接触することを防止することができる。
【００１０】
高圧カットアウトは、内部に液体を蓄積し、筒部内に液体が侵入することを防止することが可能なタンク部を備えていてよい。また、タンク部は、筒部の内部とタンク部内を連通する第１連通孔が設けられているとともに筒部の外部とタンク部内を連通する第２連通孔が設けられていてよい。すなわち、筒部の内部は、密閉されておらず、第１連通孔及び第２連通孔を介して筒部の外部と連通していてよい。筒部内の温度変化（例えばヒューズに加わる負荷変動に伴う温度変化）によって筒部内の気体が膨張または収縮しても、筒部内の圧力変化が抑制される（筒部内が大気圧に維持される）。
【００１１】
また、第１連通孔が、第２連通孔よりも重力方向の上側に設けられていてよい。高圧カットアウトが水没したときに、筒部内の温度低下に伴って筒部内の圧力が低下し、第２連通孔からタンク部内に水が侵入しても、第１連通孔を通じて筒部内に水が侵入することを防止することができる。すなわち、第２連通孔からタンク部内に侵入した水は、タンク部内の空間に蓄積され、筒部内には侵入しない。さらに、第１連通孔が第２連通孔よりも重力方向の上側に設けられていれば、高圧カットアウトが水没状態を脱したときに、タンク部内の水がタンク部外に排出される。地上設置型変圧装置の復旧作業の際に作業者がタンク部内の水を排出する作業を行う必要がなく、復旧作業を簡略化することができる。
【００１２】
タンク部は、第１連通孔が筒部の内部と連通し、第２連通孔が筒部の外部と連通していれば、形状及び配置位置は特に限定されない。一例として、タンク部は、蓋部に固定されていてよい。この場合、高圧カットアウトの主要構造（筒部及びその内部に配置される部品）を変化させることなく、タンク部を有する高圧カットアウトを実現することができる。すなわち、既存の高圧カットアウト（タンク部を有していない高圧カットアウト）に対し、蓋部を交換、あるいは、蓋部を加工するだけで、タンク部を有する高圧カットアウトを実現することができる。なお、タンク部は、蓋部と一体成型されていてもよいし、蓋部とは別体であり、蓋部に取り付けられていてもよい。あるいは、タンク部は、筒部に固定されていてもよい。典型的に、筒部のサイズは蓋部のサイズより大きい。大容量のタンク部が必要な場合に、タンク部を配置する位置が確保され易い。また、既存の蓋部を交換する必要もない。
【００１３】
また、タンク部は、高圧カットアウトの外部に露出するように配置されていてもよいし、高圧カットアウトの内部（筒部内）に配置されていてもよい。前者の場合、タンク部の形状及び容量（タンク内容量）の自由度が増す。後者の場合、高圧アットアウトの外形を大きくすることなく、タンク部を有する高圧カットアウトを実現することができる。すなわち、コンパクトな高圧カットアウトを実現することができる。特に、既存の高圧カットアウトにタンク部を取り付ける場合は、高圧カットアウトの周囲にタンク部を配置するための空間を確保することが難しいことがある。タンク部が蓋部に固定されており、筒部内に配置される形態であれば、既存の高圧カットアウトに容易にタンク部を取り付けることができる。
【００１４】
タンク部の形状は、筒状（円筒状、角筒状）、リング状等であってよい。筒状のタンク部は、タンク部自体のサイズ小さくすることができる。リング状のタンク部は、例えばタンク部が筒部の外周面に配置される場合、タンク部の筒部外面からの突出量を抑制することができ、高圧カットアウトの径方向サイズを小さくすることができる。また、リング状のタンク部は、タンク部が筒部の内側に配置される場合、高圧カットアウトの構成部品（ヒューズ等）を、タンク部の内側を通過させることができる。その結果、高圧カットアウトの軸方向サイズを小さくすることができる。
【００１５】
タンク部の形状及び配置位置は、必要とされるタンク部内容積に応じて適宜選択することができる。タンク部内の容積は、高圧カットアウトが水没したときに、筒部内の容積減少量より大きくてよい。より詳しくは、第２連通孔の上端縁を含む第２水平面（重力方向に直交する面）から第１連通孔の下端縁を含む第１水平面（重力方向に直交する面）までのタンク部内容積（第１，第２水平面とタンク部の内壁によって囲まれる空間の体積）が、筒部内の温度が最高温度（ヒューズの発熱等により筒部内が温度上昇したときの温度）のときの筒部内空間に存在する気体を筒部外の温度（水温）まで冷却したときの体積減少量より大きくてよい。これにより、筒部内に水が侵入することを確実に防止することができる。タンク部の容積Ｖ（第２水平面から第１水平面までのタンク部内容積）は、下記式（１）で表すことができる。なお、下記式１において、Ｖ０は筒部内の空間体積、Ｔ１は筒部外の温度（水温）、Ｔ２は筒部内の最高温度を示している。温度Ｔ１は、地上設置型変圧装置が配置される地域の年間最低水温であってよい。また、温度Ｔ２は、ヒューズの特性から推定される筒部内の最高温度であってよい。
式１：Ｖ＞Ｖ０×（１−（２７３＋Ｔ１）／（２７３＋Ｔ２））
【実施例】
【００１６】
（地上設置型変圧装置）
図１を参照し、地上設置型変圧装置１００について説明する。地上設置型変圧装置１００は、変圧器５０と、断路器（開閉器）４０と、高圧カットアウト１０を備えている。変圧器５０は、高圧配線（図示省略）の電圧を変化（低下）させて低圧配線（図示省略）に供給する。高圧配線と変圧器５０の間に、断路器４０及び高圧カットアウト１０が接続されている。断路器４０は、地上設置型変圧装置１００のメンテナンス等を行う際、高圧配線と変圧器５０の導通を遮断するために用いられる。高圧カットアウト１０は、変圧器５０に過大な電流が流れることを防止する。地上設置型変圧装置１００は、高圧配線の各相に接続された複数の高圧カットアウト１０を備えている。各高圧カットアウト１０の構造は実質的に同一である。以下、高圧カットアウト１０について説明する。
【００１７】
（高圧カットアウト：第１実施例）
図２及び図３を参照し、高圧カットアウト１０について説明する。高圧カットアウト１０は、筒部１４と、ヒューズ３２と、蓋部２を備えている。筒部１４は、一端が開口している略円筒状であり、開口部分を通じてヒューズ３２を脱着することができる。蓋部２は、筒部１４の開口に取り付けられている。高圧カットアウト１０は、筒部１４が伸びる方向（筒部の軸）が略水平になるように、地上設置型変圧装置１００内に取り付けられる（図１も参照）。すなわち、高圧カットアウト１０は、横置きタイプである。
【００１８】
筒部１４の他端（開口が設けられている一端と反対側）には、高圧カットアウト１０を地上設置型変圧装置１００内に取り付けるためのフランジ部３０が設けられている。また、筒部１４の他端には、断路器４０側に接続される接続端子２８が設けられている。接続端子２８は、導体２６を介して、ヒューズ３２の電源側電極２４に接続されている。また、筒部１４の中間部には、変圧器５０側に接続される接続端子１８が設けられている。接続端子１８は、導体１６を介して、ヒューズ３２の負荷側電極３４に接続されている。電源側電極２４と負荷側電極３４は、ヒューズエレメント（図示省略）によって接続されている。すなわち、接続端子１８，２８間は、ヒューズ３２によって接続されている。電極２４，３４間に規定値を超える電流が流れると、ヒューズエレメントが溶断し、接続端子１８，２８間が遮断される。
【００１９】
蓋部２は、筒部１４の開口に取り付けられ、筒部１４の開口を塞ぎ、筒部１４内に異物が侵入することを防止する。具体的には、蓋部２は、筒部１４の開口と筒部１４の外周面の一部を覆う格好で筒部１４に取り付けられている。蓋部２と筒部１４（筒部１４の外周面）は、シール部材６によって封止されている。また、蓋部２には、タンク部８が固定されている。タンク部８は、リング状の筒体であり、外周面と内周面の間のタンク内空間４に液体を蓄積することが可能である。タンク部８は、中心軸が筒部１４の中心軸と一致するように略水平に配置されている。また、タンク部８は、蓋部２とともに、外周面が筒部１４の内側に位置するように、筒部１４に取り付けられている。すなわち、タンク部８は、筒部１４と、ヒューズ３２と、蓋部２で囲まれた空間に配置されている。高圧カットアウト１０では、タンク部８の内側を、ヒューズ３２の一部が通過している。
【００２０】
タンク部８は、内部空間３６とタンク内空間４を連通する第１連通孔１２と、タンク内空間４と外部空間（筒部１４の外部の空間）を連通する第２連通孔３８を備えている。第１連通孔１２は、第２連通孔３８より上方（重力方向の上方）に設けられている。第１連通孔１２は、タンク部８の軸方向の一端面（内部空間３６と接する側の端面）に設けられている。また、第１連通孔１２は、タンク部８の一端面の上端に設けられている。第２連通孔３８は、タンク部８の軸方向の他端面（筒部１４の外部空間と接する側の端面）に設けられている。また、第２連通孔３８は、タンク部８の他端面の下端（タンク部８の底部分）に設けられている。すなわち、第１連通孔１２と第２連通孔３８は、タンク部８の軸方向及び径方向に対称の位置に設けられている。なお、筒部１４に対する蓋部２の取り付け位置（連通孔１２，３８の位置）を規定するため、筒部１４と蓋部２の一方に溝等を設け、他方に突起等を設け、蓋部２の取り付け向きを規制する構造を設けてもよい。
【００２１】
上記したように、第１連通孔１２によって内部空間３６とタンク内空間４が連通し、第２連通孔３８によってタンク内空間４と筒部１４の外部空間が連通している。そのため、内部空間３６は、筒部１４の外部空間から完全には隔離されておらず、タンク部８を通じて筒部１４の外部空間と連通している。そのため、内部空間３６の圧力と、筒部１４の外部空間の圧力（大気圧）は同一となる。例えば、ヒューズ３２を流れる電流が増大し（ヒューズ３２が過負荷となり）、内部空間３６内の温度が上昇し、内部空間３６内の気体が膨張した場合でも、内部空間３６が筒部１４の外部空間と連通しているので、内部空間３６内の圧力は大気圧に維持される。同様に、内部空間３６内の温度が低下し、内部空間３６内の気体が収縮した場合も、内部空間３６内の圧力は大気圧に維持される。
【００２２】
また、災害等の際に高圧カットアウト１０が水没すると、第２連通孔３８が完全に水没していない間は、第２連通孔３８からタンク内空間４に水が侵入する。しかしながら、第２連通孔３８が水没すると（第２連通孔３８の上端縁に水が達すると）、筒部１４内及びタンク内空間４内の気体の圧力と水圧がバランスし、タンク内空間４への水の侵入が停止する。すなわち、高圧カットアウト１０が水没しても、外部から高圧カットアウト１０に侵入した水は、タンク内空間４に留まり、第１連通孔１２を通じて筒部１４内には侵入しない。高圧カットアウト１０は、水没した場合であっても、高圧カットアウト１０を構成する内部の主要部品（ヒューズ３２、導体１６，２６等）の水没を防止することができる。
【００２３】
なお、上記したように、第１連通孔１２は第２連通孔３８より上方に設けられている。そのため、高圧カットアウト１０が水没したときに筒部１４内の温度が高く、その後、筒部１４内の温度が低下（水温まで低下）し、筒部１４内の気体が収縮した場合であっても、筒部１４内に水が侵入することを防止することができる。高圧カットアウト１０では、第２連通孔３８が設けられている位置（第２連通孔３８の上端縁を含む水平面）から第１連通孔１２が設けられている位置（第２連通孔３８の上端縁を含む水平面）までのタンク内空間４の容積を、筒部１４内の温度が最高温度のときの筒部１４内空間の気体が水温まで冷却されたときの体積減少量よりも大きく設定されている。具体的には、ヒューズ３２の特性より筒部１４内の推定最高温度を算出し、筒部１４内の気体を推定最高温度からその地域における年間の最低水温まで冷却したときの筒部１４内の体積減少量を算出し、第２連通孔３８が設けられている位置から第１連通孔１２が設けられている位置までのタンク内空間４の容積を、算出した体積減少量よりも大きくなるように設定している。
【００２４】
また、第２連通孔３８が、タンク部８の底部分に設けられている。そのため、高圧カットアウト１０の周囲の水位が低下して高圧カットアウト１０が気中に露出する際、周囲の水位低下に伴ってタンク内空間４の水がタンク部８外に排出される。その結果、災害後（地上設置型変圧装置１００の水没後）の復旧作業を簡略化することができる。
【００２５】
高圧カットアウト１０は、タンク部８が筒部１４の内部に位置している。そのため、タンク部が筒部１４の外部に配置される形態と比較して、筒部１４内の空間体積とタンク部８内の空間体積の合計が小さくなる。その結果、筒部１４内の温度変化に伴って気体が体積減少した際、第２連通孔３８を通じてタンク部８内に侵入してくる水の量を抑制することができる。また、筒部１４がリング状なので、筒部１４内にヒューズ３２の一部を位置させることができる。筒部１４のサイズ（軸方向長さ）が長くなることを抑制することができる。なお、高圧カットアウト１０は、既存の高圧カットアウトの蓋部を蓋部２に交換するだけで完成する。
【００２６】
（他の実施例）
以下、高圧カットアウト１０の変形例について説明する。以下に説明する高圧カットアウト１１０，２１０，３１０は、タンク部の構造又は配置位置が高圧カットアウト１０と異なる。地上設置型変圧装置１００は、高圧カットアウト１０に代えて、高圧カットアウト１１０，２１０，３１０を用いることもできる。以下の説明では、高圧カットアウト１０と共通する特徴については、高圧カットアウト１０に付した参照番号と同一の参照番号を付すことにより、説明を省略することがある。
【００２７】
（第２実施例）
図４を参照し、高圧カットアウト１１０について説明する。高圧カットアウト１１０は、筒部１４の開口に蓋部１０２取り付けられている。蓋部１０２は、蓋部２には、タンク部１０８が固定されている。タンク部１０８は、円板状であり、中心軸が筒部１４の中心軸と一致するように略水平に配置されている。また、タンク部１０８は、筒部１４の外部に位置している。タンク部１０８のタンク内空間１０４内には、液体を蓄積することが可能である。タンク部１０８の軸方向の一端面の上端に、第１連通孔１１２が設けられている。タンク部１０８の軸方向の他端面の下端に第２連通孔１３８が設けられている。
【００２８】
高圧カットアウト１１０は、タンク部１０８が筒状である。そのため、タンク部１０８のサイズ（タンク部１０８を配置するために要するスペース）と実質的に同じ容積の液体をタンク内空間１０４に蓄積することができる。そのため、タンク部１０８のサイズに対する液体の蓄積量を大きくすることができる。また、タンク部１０８が筒部１４の外部に位置しているので、筒部１４内の空間サイズの影響を受けることなく、タンク内空間１０４の容積を調整することができる。高圧カットアウト１１０も、既存の高圧カットアウトの蓋部を蓋部１０２に交換するだけで完成する。
【００２９】
（第３実施例）
図５を参照し、高圧カットアウト２１０について説明する。高圧カットアウト２１０では、筒部１４の開口に蓋部２０２取り付けられている。蓋部２０２は、従来の高圧カットアウトで用いられている蓋部と実質的に同一である。高圧カットアウト２１０では、筒部１４の外周にタンク部２０８が固定されている。タンク部２０８は、リング状の筒体である。重力方向上方において、タンク部２０８の内周側の壁面に第１連通孔２１２が設けられている。また、タンク部２０８の軸方向の端面の下端に第２連通孔１３８が設けられている。また、筒部１４に上方に貫通孔１４ａが設けられており、第１連通孔２１２と連通している。
【００３０】
高圧カットアウト２１０は、タンク部２０８が筒部１４に固定されている。換言すると、蓋部２０２にタンク部が固定されていない。そのため、蓋部２０２自体の重量を軽くすることができ、また、タンク内空間２０４に水が侵入した際の蓋部２０２の重量を軽くすることができる。蓋部２０２と筒部１４の封止部分（シール部材６）に大きな力が加わることが抑制され、蓋部２０２を筒部１４から外れにくくすることができる。また、高圧カットアウト２０１は、既存の高圧カットアウトの筒部に貫通孔１４ａを形成し、筒部の外周に、貫通孔１４ａと第１連通孔２１２が連通するようにタンク部２０８を固定するだけで完成する。すなわち、既存の高圧カットアウトの蓋部もそのまま利用することができる。
【００３１】
（第４実施例）
図６を参照し、高圧カットアウト３１０について説明する。高圧カットアウト３１０は、筒部１４及び蓋部２０２については高圧カットアウト２１０と同一である（図５も参照）。高圧カットアウト３１０では、外形が矩形（筒部１４と接する部分は円形）のタンク部３０８が、筒部１４に固定されている。タンク部３０８は、重力方向上方に貫通孔１４ａと連通する第１連通孔（図６では不図示）が設けられており、タンク部３０８の下端に第２連通孔３３８が設けられている。高圧カットアウト３１０は、蓋部２０２を筒部１４に固定したまま、筒部１４にタンク部３０８を固定することができる。
【００３２】
上記実施例では、蓋部にタンク部を固定する形態（第１実施例、第２実施例）、筒部にタンク部を固定する形態（第３実施例、第４実施例）について説明した。しかしながら、タンク部は、蓋部及び筒部以外の場所に固定されていてもよい。例えば、タンク部は、地上設置型変圧装置の壁面等に固定されていてもよい。重要なことは、タンク部が、高圧カットアウトの外部と連通する第１連通孔、及び、高圧カットアウトに筒部内と連通する第２連通孔を備え、第１連通孔が第２連通孔より重力方向の上側に位置することである。そのため、タンク部の形状及び配置場所は、地上設置型変圧装置の構造（空きスペース等）に合わせて適宜変更することができる。
【００３３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３４】
２：蓋部
８：タンク部
１０：高圧カットアウト
１２：第１連通孔
１４：筒部
３２：ヒューズ
３８：第２連通孔
５０：変圧器
１００：地上設置型変圧装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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