JP2002198230A - 負荷時タップ切換器の切換確認機構及び保護システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷時タップ切換器が故障しても重大事故の
発生しない事故防止機能を付加した安全で小型な負荷時
タップ切換器を実現できる切換確認機構及び保護システ
ムの提供。 【解決手段】 変圧器への電流路の開閉を行う切換開閉
器１と、当該変圧器のタップ巻線から引き出されたタッ
プ２の選択を行うタップ選択器３と、前記切換開閉器１
及びタップ選択器３を駆動する駆動機構４を具備し、前
記駆動機構４に、タップ２の切り換えをスナップ式に行
う為の蓄勢機構５を具備した負荷時タップ切換器の切換
確認機構において、当該蓄勢機構５にその検出アームの
停止位相を検出するセンサ７を設けて成り、当該センサ
７として、前記検出アームの先端部に固定した磁性体か
ら成る移動ターゲット８と、当該移動ターゲット８の切
換停止位置に配置された磁性体から成る固定コア９並び
に当該固定コア９に巻かれた励磁巻線１０及び検出巻線
１１との組み合わせを採用した負荷時タップ切換器の切
換確認機構。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変圧器の負荷時タ
ップ切換器の切換異常を検出し変圧器を保護する切換動
作確認機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の負荷時タップ切換器は、変圧器の
通電回路の切り換えを行う切換開閉器と、当該変圧器の
タップ巻線から引き出されたタップの選択を行うタップ
選択器と、前記切換開閉器及びタップ選択器を駆動する
駆動機構を具備するものである。これらは、タップの切
り換えに際し当該タップ切り換え時にタップ間に流れる
循環電流を抑制すべく限流抵抗等の負荷を介在した限流
回路を前記タップ選択器へ接続或いは分離させる前記切
換開閉器を設けたり、スプリングその他の付勢手段によ
りスナップ作用を生じさせる蓄勢機構を具備するものが
多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの切換動作は、
先ず、タップ選択器において通電していないタップ選択
接点が目的とするタップに切り換わり、その後、切換開
閉器において目的とするタップ巻線に繋がる回路へ通電
させるべく通電回路の切り換えを行うものである。従っ
て、負荷時タップ切換器においては、タップ選択器と切
換開閉器が確実に順序切換動作を行うことが重要であ
り、順序切換動作が確実に行われない場合には、タップ
選択器が主回路を遮断して停電したり、アークの発生に
よるタップ選択器の焼損、火災の発生等、重大事故が発
生する可能性がある。

【０００４】通常、この様な事故を防止するために、切
換開閉器が正常な切換動作を行えなかった場合には、続
く切換動作への移行を禁止する（以下、「動作をロック
する」と記す）ことでこれらの事故防止が図られてお
り、実開昭６１−１８３５１９号公報に開示の従来の技
術では、奇数タップ、偶数タップの通過電流を測定する
ことにより、タップ切換器が奇数側、又は偶数側に通電
しているかを確認し、変圧器の制御系で把握している切
換（通電）状態と比較することで、正常であるか異常で
あるかを判断し、異常であった場合には、続く切換動作
をロックする措置がとられている。奇数側、偶数タップ
に印加される電圧を測定することによっても同様の効果
は得られているが、この様に、主回路の電流又は電圧を
測定する方式ではＣＴ又はＶＴに印加される電圧が大き
く、絶縁性能を考慮することによってＣＴ、ＶＴの外
形、取り付け寸法が大きくなり、負荷時タップ切換器付
き変圧器の小型化が困難となる欠点があった。

【０００５】本発明は、上記実情に鑑みて成されたもの
であって、負荷時タップ切換器が故障しても重大事故の
発生しない事故防止機能を付加した安全で小型な負荷時
タップ切換器を実現できる切換確認機構及び保護システ
ムの提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明による負荷時タップ切換器は、変圧器
の通電回路の切り換えを行う切換開閉器と、当該変圧器
のタップ巻線から引き出されたタップの選択を行うタッ
プ選択器と、前記切換開閉器及びタップ選択器を駆動す
る駆動機構を具備し、前記駆動機構に、タップの切り換
えをスナップ式に行う為の蓄勢機構を具備した負荷時タ
ップ切換器の切換確認機構において、当該蓄勢機構にそ
の検出アーム（タップの切換状況を反映出来るアームで
あればよい。以下同じ。）の停止位相を検出するセンサ
を設けて成り、当該センサとして、前記検出アームの先
端部に固定した磁性体から成る移動ターゲットと、当該
移動ターゲットの切換停止位置に配置された磁性体から
成る固定コア並びに当該固定コアに巻かれた励磁巻線及
び検出巻線との組み合わせを採用した事を特徴とする。

【０００７】前記検出アームを強磁性体たる鉄をはじめ
とした構造用鋼材等から成る磁性体製検出アームとし、
当該センサとして、移動ターゲットたる前記検出アーム
の先端部と、当該移動ターゲットの切換停止位置に配置
された磁性体から成る固定コア並びに当該固定コアに巻
かれた励磁巻線及び検出巻線との組み合わせを採用して
も良い。又、切換確認機構に、変圧器の制御系において
認識されている選択タップと、前記センサの出力による
検出アームの位相検出から導いた選択タップ判定結果を
比較して続く処理を決定する制御手段を加えて成る負荷
時タップ切換器の保護システムを構成する場合もある。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による負荷時タップ
切換器の切換確認機構及び保護システムを図面に基づき
説明する。一般的に変圧器は、主巻線とタップ巻線とで
構成され、図１に示す負荷時タップ切換器の切換確認機
構は、固定接触子たるタップ２を切り換える際にタップ
間循環電流抑制用の限流抵抗１３等を介しつつタップ選
択器３の通電回路の切り換えを行う切換開閉器１と、当
該変圧器のタップ巻線から引き出された奇数番目のタッ
プ（以下、奇数タップ２ａと記す）２及び偶数番目のタ
ップ（以下、偶数タップ２ｂと記す）２の中から、各々
一のタップ２の選択を行う奇数タップ選択器３ａ及び偶
数タップ選択器３ｂと、前記切換開閉器１及びタップ選
択器３を駆動する駆動機構４を具備して構成された負荷
時タップ切換器（図３乃至図５参照）に設けられたもの
である。

【０００９】当該例の切換開閉器１は、限流抵抗１３及
び抵抗接続用真空バルブＲ、第一主真空バルブＡ及び第
二主真空バルブＢを以て構成され、これら真空バルブ
Ａ，Ｒ，Ｂの一方の端子は共通の中性点Ｕに接続され、
前記第一、第二主真空バルブＡ，Ｂの他方の端子は、そ
れぞれ変圧器の巻線から引き出された奇数タップ２ａ及
び偶数タップ２ｂを選択する奇数タップ選択器３ａ及び
偶数タップ選択器３ｂの可変接触子への端子ＵＡ及びＵ
Ｂにそれぞれ接続され、抵抗接続用真空バルブＲの他方
の端子は、限流抵抗１３を介して前記偶数タップ選択器
３ｂの可変接触子への端子ＵＢ（或いは奇数タップ選択
器３ａの可変接触子への端子ＵＡ）に接続される。巻線
の奇数タップ２ａから偶数タップ２ｂへの切り換えは図
３（イ）（ロ）（ハ）（ニ）の順で行われ、偶数タップ
２ｂから奇数タップ２ａへの切り換えは図３（ニ）
（ホ）（ヘ）（ト）（チ）の順で行われる。前記真空バ
ルブＡ，Ｒ，Ｂの開閉は、図３（ハ）の状態から図３
（ニ）の状態に移る際に、図４（イ）（ロ）（ハ）
（ニ）に記した一連の切換動作が瞬時に行われ、図３
（ト）の状態から図３（チ）の状態に移る際に、図５
（イ）（ロ）（ハ）（ニ）に記した一連の切換動作が瞬
時に行われる。

【００１０】一方、蓄勢機構５は、切換開閉器１やタッ
プ選択器３を駆動する駆動機構４の一部として構成さ
れ、ベース（図示せず）に支持された回転駆動軸Ｐ０と
ともに回転するクランク１４、ベースに一方の端部を枢
支された揺動アーム１５、ベースにおける前記回転駆動
軸Ｐ０の位置を基準として、揺動アーム１５の枢軸Ｐ１
とは異なる方向に支持された枢軸（以下、支軸と記す）
Ｐ２を以て枢支された検出アームたる切換アーム６、当
該切換アーム６の揺動部（揺動による位置変化が明確な
部分）たる端部と前記揺動アーム１５の他の端部との間
に架設されたスプリング１６、前記揺動アーム１５の中
間部と前記クランク１４の旋回する端部との間に架設さ
れた連結棒１７、及び前記切換アーム６の揺動を制限す
るストッパ１８とで構成されている。

【００１１】前記回転駆動軸Ｐ０の動きに伴ってクラン
ク１４が旋回し、連結棒１７を介して揺動アーム１５を
引き寄せる力が加わると、揺動アーム１５の動きに伴っ
てスプリング１６が伸び始め蓄勢され始める。そして、
前記スプリング１６の両端部の支点を結ぶ仮想の直線
が、前記切換アーム６の支軸Ｐ２を通過したこと（死点
通過）を切っ掛けに蓄勢が解除され、前記切換アーム６
の位相がストッパ１８，１８で制限された一方の揺動限
から他方の揺動限へスナップ的に切り換えられる。そし
て、当該切換アーム６が、支軸Ｐ２を介して前記真空バ
ルブＡ，Ｒ，Ｂの駆動機構（具体例としては特公平２−
３２８４が挙げられる）と連結されてることから当該切
換アーム６の位相変化に伴ってタップ２が図３乃至図５
の動作を経て順次切り換えられることとなる。このよう
な動作を以てクランク１４の旋回一周期の動作を完了
し、上記構成及びその構成から派生する作用を以て、循
環電流を抑制したタップ２の切り換えが可能となってい
る。

【００１２】当該例における切換確認機構は、上記蓄勢
機構５に、当該蓄勢機構５を構成する切換アーム６の揺
動位相を検出する為のセンサ７を配設して成り、更に当
該センサ７の出力から続く運転形態を判断する制御手段
１２を加えて負荷時タップ切換器の保護システムが構築
されている。

【００１３】センサ７は、図１（イ）のごとく切換アー
ム６の揺動部たる先端部に移動ターゲット８たるＩ型鉄
心を固定するか、図１（ロ）のごとく検出アームたる切
換アーム６自体を磁性体で形成し、当該切換アーム６の
奇数側及び偶数側の揺動限、即ち切換停止位置にそれぞ
れ起電力検出器を配置する。当該起電力検出器は、図１
のごとく各切換停止位置に固定コア９たるＥ型鉄心をそ
れぞれ配置し、当該Ｅ型鉄心に交流電圧を印加した励磁
巻線１０と、検出巻線１１を巻着し、前記切換アーム６
に固定されたＩ型鉄芯の接近により検出巻線１１に誘起
された起電力から切換停止位置における切換アーム６の
有無（切換アーム６が奇数タップ側に停止しているか、
又は、偶数タップ側に停止しているか、或いは中間位置
に停止しているか）を判断する。前記構造により、当該
切換アーム６の揺動位相は前記真空バルブＡ，Ｒ，Ｂの
動作状況を表すものであるから、その揺動位相は、下記
制御手段１２の判断基準（表１参照）によって現実のタ
ップ切換状況を示すものとなる。尚、前記移動ターゲッ
ト８の形状や固定コア９の形状を必要に応じて適宜変更
し得るものである。

【００１４】

【表1】

【００１５】制御手段１２は、図２のごとくマイコンＩ
Ｃ等による変圧器の制御系において認識（その時点で制
御に用いられていること）・決定（最適タップとして接
続指示等が出されている状態）している選択タップと、
前記センサ７によって検出され位相判定された選択タッ
プとを比較することで事故の発生を感知し、続く切換動
作をロックする。以下、その判断基準を表１及び表２を
掲げつつ説明する。表１は切換アーム６の位相判断を行
う基準を挙げたものである。即ち、奇数タップ側に設置
した起電力検出器と、偶数タップ側に設置した起電力検
出器の出力の組み合わせにより、双方の出力が得られな
い場合は切換アーム６は中間位相で存在し、偶数タップ
側の出力のみが得られている場合は切換アーム６は偶数
タップ側に存在し、奇数タップ側の出力のみが得られて
いる場合は切換アーム６は奇数タップ側に存在し、双方
の出力を得ている場合は何れかの起電力検出器に不具合
が生じていると判断する。

【００１６】この様に検出された切換アーム６の位相を
用いて運転状態の判定と続く運転動作の決定を行う。即
ち、表２のごとく、変圧器の制御系において認識されて
いる選択タップ（以下、認識タップと記す。）と、切換
アーム６の位相検出による選択タップ判定結果（以下、
判定結果と記す。）とを比較して以下の判定・処理を行
う。

【００１７】

【表２】

【００１８】認識タップ：判定結果が奇数タップ：奇数
タップであれば正常運転と判断し以後運転動作を継続さ
せる。認識タップ：判定結果が奇数タップ：偶数タップ
であれば異常運転と判断し以後のタップ切換動作をロッ
クし現状の運転動作を保持する。認識タップ：判定結果
が奇数タップ：中間位相であれば異常運転と判断し以後
のタップ切換動作をロックし現状の運転動作を保持す
る。認識タップ：判定結果が奇数タップ：センサ異常で
あれば異常運転と判断し以後のタップ切換動作をロック
し現状の運転動作を保持する。認識タップ：判定結果が
偶数タップ：奇数タップであれば異常運転と判断し以後
のタップ切換動作をロックし現状の運転動作を保持す
る。認識タップ：判定結果が偶数タップ：偶数タップで
あれば正常運転と判断し以後運転動作を継続させる。認
識タップ：判定結果が偶数タップ：中間位相であれば異
常運転と判断し以後のタップ切換動作をロックし現状の
運転動作を保持する。認識タップ：判定結果が偶数タッ
プ：センサ異常であれば異常運転と判断し以後のタップ
切換動作をロックし現状の運転動作を保持する。

【００１９】尚、切換動作の確認は、常時行っても良い
し、切換直後に1回または複数回行っても良いが、切換
結果の誤認を防止すべく切換過渡期（駆動部の稼働によ
るクランクの旋回中）における切換結果の確認を避ける
べき事は言うまでもない。また、切換アーム６の位相検
出に他のセンサ７を用いることで同様の機能を得ること
ができる。例えば、前記切換アーム６の揺動部の停止位
置に近接スイッチ又は光電スイッチを配置する手段が挙
げられるが、絶縁油等に浸されるという動作環境上、当
該近接スイッチや光電スイッチをモールドする等の配慮
が必要である他、光電スイッチでは、絶縁油の汚れに伴
って光の透過性が減退するという問題がある。また、市
販の近接スイッチや光電スイッチの耐用年数は、変圧器
に要求される耐用年数と比較して短い為に実用に供する
ことが困難であるという問題もある。それに対して上記
移動ターゲット８と起電力検出器から成るセンサの構造
は、当該絶縁油等に浸されるという環境下においても何
ら支障無く所定の機能を長期間にわたって果たすことが
できる。

【００２０】

【発明の効果】以上のごとく本発明による負荷時タップ
切換器の切換確認機構によれば、順序切換動作が確実に
行われなかった事態を確実に検出することができるの
で、タップ選択器が主回路を遮断することによる停電、
アークの発生によるタップ選択器の焼損、火災の発生
等、重大事故が発生するのを未然に防止することができ
る。

【００２１】また、励磁巻線及び検出巻線をそれぞれ一
次及び二次巻線と見立て、且つコアの一部を移動ターゲ
ットとして切換アームの揺動部に固定したり、切換アー
ム自体の一部をコアの一部たる移動ターゲットとすると
いった分割変圧器的な構造を、切換アームの揺動位相検
出機構として採用したことによって、センサを構成する
励磁巻線及び検出巻線に加わる電圧が変圧器の主回路に
加わる電圧とは無関係に低圧となり、CT、VTを用いた従
来の負荷時タップ切換器より格段に小さい負荷時タップ
切換器を提供することができる他、たとえ切換確認機能
を持たない負荷時タップ切換器であっても、当初の外形
寸法をほとんど拡大することなく、比較的安価に切換確
認機能を付加することができる。更に、検出器は切換レ
バーと非接触であり、また、機械的動作を行わないた
め、摩耗や機械的故障が発生しない利点もある。

【００２２】そして、本発明による負荷時タップ切換器
の保護システムを使用すれば、タップ切換器が奇数側と
偶数側のいずれに接続されているかを確認し、変圧器の
制御系で認識している切換（通電）状態と比較すること
で、正常であるか異常であるかを判断し、異常であった
場合には、続く切換動作をロックする措置が採られるの
で、前記蓄勢機構におけるスプリングの折損や機構部品
の損傷等により切換動作が行えない等の故障が発生した
場合でも電力系に事故の影響を及ぼさないで済むことと
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）（ロ） 本発明による負荷時タップ切換器の切換確認機構の実施
態様例を示す要部概略図である。

【図２】本発明による負荷時タップ切換器の保護システ
ムの一例を示すブロック図である。

【図３】（イ）（ロ）（ハ）（ニ）（ホ）（ヘ）（ト）
（チ） 本発明による負荷時タップ切換器の切換確認機構を用い
る事が出来る負荷時タップ切換器の動作の一例を示す機
構遷移図である

【図４】（イ）（ロ）（ハ）（ニ） 本発明による負荷時タップ切換器の切換確認機構を用い
る事ができる負荷時タップ切換器の動作の一例を示す回
路遷移図である

【図５】（イ）（ロ）（ハ）（ニ） 本発明による負荷時タップ切換器の切換確認機構を用い
る事ができる負荷時タップ切換器の動作の一例を示す回
路遷移図である

【符号の説明】

１ 切換開閉器 ２ タップ ３ タップ選択器 ４ 駆動機構 ５ 蓄勢機構 ７ センサ ８ 移動ターゲット ９ 固定コア １０ 励磁巻線 １１ 検出巻線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変圧器の通電回路の切り換えを行う切換
   開閉器（１）と、当該変圧器のタップ巻線から引き出さ
   れたタップ（２）の選択を行うタップ選択器（３）と、
   前記切換開閉器（１）及びタップ選択器（３）を駆動す
   る駆動機構（４）を具備し、前記駆動機構（４）に、タ
   ップ（２）の切り換えをスナップ式に行う為の蓄勢機構
   （５）を具備した負荷時タップ切換器の切換確認機構に
   おいて、当該蓄勢機構（５）にその検出アームの停止位
   相を検出するセンサ（７）を設けて成り、当該センサ
   （７）として、前記検出アームの先端部に固定した磁性
   体から成る移動ターゲット（８）と、当該移動ターゲッ
   ト（８）の切換停止位置に配置された磁性体から成る固
   定コア（９）並びに当該固定コア（９）に巻かれた励磁
   巻線（１０）及び検出巻線（１１）との組み合わせを採
   用した負荷時タップ切換器の切換確認機構。
2. 【請求項２】 変圧器の通電回路の切り換えを行う切換
   開閉器（１）と、当該変圧器のタップ巻線から引き出さ
   れたタップ（２）の選択を行うタップ選択器（３）と、
   前記切換開閉器（１）及びタップ選択器（３）を駆動す
   る駆動機構（４）を具備し、前記駆動機構（４）に、タ
   ップ（２）の切り換えをスナップ式に行う為の蓄勢機構
   （５）を具備した負荷時タップ切換器の切換確認機構に
   おいて、当該蓄勢機構（５）にその磁性体製検出アーム
   の停止位相を検出するセンサ（７）を設けて成り、当該
   センサ（７）として、移動ターゲット（８）たる前記磁
   性体検出アームの揺動部と、当該移動ターゲット（８）
   の切換停止位置に配置された磁性体から成る固定コア
   （９）並びに当該固定コア（９）に巻かれた励磁巻線
   （１０）及び検出巻線（１１）との組み合わせを採用し
   た負荷時タップ切換器の切換確認機構。
3. 【請求項３】 前記請求項１又は請求項２に記載の切換
   確認機構に、変圧器の制御系において認識されている選
   択タップと、前記センサの出力による検出アームの位相
   検出から導いた選択タップ判定結果を比較して続く処理
   を決定する制御手段（１２）を加えて成る負荷時タップ
   切換器の保護システム。