JP5707071B2

JP5707071B2 - 負荷時タップ切換方法

Info

Publication number: JP5707071B2
Application number: JP2010205349A
Authority: JP
Inventors: 洋靖三浦
Original assignee: Aichi Electric Co Ltd
Current assignee: Aichi Electric Co Ltd
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2030-09-14
Also published as: JP2012064629A

Description

この発明は、１抵抗１バルブ式の負荷時タップ切換装置におけるタップの切換方法に係り、偶数タップから奇数タップへの切換動作と奇数タップから偶数タップへの切換動作のシーケンスを切換方向によって可変することにより、接点でのアーク発生を確実に防止することのできるタップの切換方法に関する。

従来から、変圧器巻線に複数のタップを設け、変圧器の負荷を切らないままタップを切り換えて、常時変圧比を調整し、送り出し電圧を一定に保つ負荷時タップ切換装置は知られている。

前記負荷時タップ切換装置の遮断要素としては、近年、従来の機械式に代わって真空バルブが使用されるようになってきた。真空バルブは電流遮断能力において気中式や油中式の接点より優れており、また、小型化が図れる点でも機械式の接点と比較して有利である。

また、１相に使用する真空バルブと限流抵抗器の数の相違によって負荷時タップ切換装置はいくつかの種類が存在する。例えば、真空バルブ２個と限流抵抗器１個から構成される負荷時タップ切換器は下記特許文献１に記載されている。

また、真空バルブ２個と限流抵抗器２個からなる負荷時タップ切換装置は下記特許文献２に記載されている。さらに、真空バルブ３個と限流抵抗器１個からなる負荷時タップ切換装置は下記特許文献３に記載され、真空バルブ４個と限流抵抗器２個からなる負荷時タップ切換装置は下記特許文献４に記載されている。

特開平５−８２３６５特公昭６１−１８３３１特開平５−８２３６６特公昭６２−１６００４特開昭６０−９４７０９

しかし、前記真空バルブは上述したように電流遮断能力および接点自体の小型化が図れる有利な点がある反面、一般的に高価であるので、負荷時タップ切換装置の遮断要素として利用する場合は、使用する真空バルブの個数をできる限り少なくすることが要請される。そして、１相当たりに使用する真空バルブの個数を少なくすることにより、真空バルブを使用することによる接点自体の小型化に加え、使用個数の減少に伴う切換開閉器の小型化を実現することが可能になる。

そして、真空バルブを１個だけ備えて、コストの低減および切換開閉器の小型化を実現可能な、所謂、１抵抗１バルブ式の負荷時タップ切換装置も従来から知られており、その一例として、上記特許文献５記載の負荷時タップ切換器が挙げられる。

ところで、１抵抗１バルブ式の負荷時タップ切換器の構成としては、特許文献５に示す回路図のものもあれば、例えば、図３（ａ）に示す構成の切換回路Ｌ２も知られている。

図３（ａ）は、タップ巻線ＴＷの偶数タップＴ２から奇数タップＴ３への切換動作を左から順を追って示しており、ＴＷはタップ巻線であり、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，…はタップ巻線に複数備えるタップを示している。Ｍ２，Ｍ３はタップ選択器であり、Ｒは限流抵抗器、Ｖは真空バルブを示している。また、Ｃ１，C２は限流抵抗回路の機械式接点であり、以下、Ｃ１を第１のスイッチ、Ｃ２を第２のスイッチという。

図３（ｂ）は同図（ａ）に示す切換回路Ｌ２の切換順序を示す切換シーケンス図（真空バルブＶおよび切換スイッチＣ１，Ｃ２の切換順序と切換タイミングを図示したもの）である。図３（ｂ）に示すように、同図（ａ）の切換回路Ｌ２は、偶数タップＴ２から奇数タップＴ３への切り換えにおいて、まず、運転時に閉成状態にある真空バルブＶを開成する。次に、第１のスイッチＣ１をＣ１−１からＣ１−２へ切り換えて、その後、真空バルブＶを閉成することにより真空バルブＶ側へ電流を流す。この状態で第２のスイッチＣ２をＣ２−１からＣ２−２へ切り換えることにより奇数タップＴ３へ移行する。

図４（ａ）は、前記切換回路Ｌ２におけるタップ巻線ＴＷの奇数タップＴ３から偶数タップＴ２への切換動作を右から順を追って示す図である。なお、同図（ｂ）は図４（ａ）に示す切換回路Ｌ２の切換順序を右から順を追って示す切換シーケンス図である。

図４（ｂ）に示すように、切換回路Ｌ２においてタップ巻線ＴＷの奇数タップＴ３から偶数タップＴ２へ切り換える場合は、開成状態にある真空バルブＶを閉成し、第２のスイッチＣ２をＣ２−２からＣ２−１へ切り換える。そして、真空バルブＶを開成し、第１のスイッチＣ１をＣ１−２からＣ１−１へ切り換えた後、真空バルブＶを閉成することによって偶数タップＴ２へ移行する。

図５（ａ）は、他の構成の１抵抗１バルブ式の負荷時タップ切換装置の切換回路Ｌ３における偶数タップＴ２から奇数タップＴ３への切換動作を左から順を追って示している。そして、同図（ｂ）はその切換順序を示す切換シーケンス図である。

図５（ａ）に示す切換回路Ｌ３は、偶数タップＴ２から奇数タップＴ３への切換において、同図（ｂ）に示すように、まず、第２のスイッチＣ２をＣ２−１からＣ２−２に切り換える。次に閉成状態にあった真空バルブＶを開成し、第１のスイッチをＣ１−１からＣ１−２へ切り換える。その後、真空バルブＶを閉成して真空バルブＶ側へ電流を流し奇数タップＴ３へと移行する。

図６（ａ）は前記切換回路Ｌ３における奇数タップＴ３から偶数タップＴ２への切換動作を右から順を追って示しており、同図（ｂ）はその切換順序を示す切換シーケンス図である。図６（ａ）に示す切換回路Ｌ３において、奇数タップＴ３から偶数タップＴ２へ切り換える場合は、同図（ｂ）に示すように、第２のスイッチＣ２をＣ２−２からＣ２−１へ切り換える。そして、真空バルブＶを開成し、第１のスイッチＣ１をＣ１−２からＣ１−１へ切り換え、その後、真空バルブＶを閉成して偶数タップＴ２への移行を完了する。

然るに、図３（ａ），図４（ａ）に示す構成の切換回路Ｌ２においては、偶数タップＴ２から奇数タップＴ３への切り換える際、第２のスイッチＣ２をＣ２−１からＣ２−２への切り換える時に、真空バルブＶが閉成状態にあることから通電状態での切換操作（通電しながらの切換）となり、アークが発生する問題がある。

また、奇数タップＴ３から偶数タップＴ２への切換順序が、偶数タップＴ２から奇数タップＴ３への切換順序を逆にした、所謂、往復動作であるので、上記偶数タップＴ２から奇数タップＴ３へ切り換える際と同様、第２のスイッチＣ２をＣ２−２からＣ２−１へ切り換える時にアークを生じてしまう。

さらに、図３（ａ），図４（ａ）に示すように、奇数タップＴ３においては真空バルブＶが開成した状態で運転することになるので、耐電圧性能の高い真空バルブＶを使用しなければならない。

また、図５（ａ），図６（ａ）に示す構成の切換回路Ｌ３においては、偶数タップＴ２から奇数タップＴ３への切り換え時にアークは発生しないが、奇数タップＴ３から偶数タップＴ２へ切り換える際において、第２のスイッチＣ２をＣ２−２からＣ２−１へ切り換える時にアークが発生する問題があった。なお、図５（ａ），図６（ａ）に示す切換回路Ｌ３においても、偶数タップＴ２から奇数タップＴ３への切換順序と奇数タップＴ３から偶数タップＴ２への切換順序は逆、所謂、往復動作を繰り返すものであることは、図３（ａ），図４（ａ）に示す切換回路Ｌ２と同様である。

このように、従来の切換回路Ｌ２，Ｌ３においては、第１，第２のスイッチＣ１，Ｃ２の切り換え時にアークが発生してしまうので、第１，第２のスイッチＣ１，Ｃ２を浸漬する絶縁油は汚れ、結果、絶縁油の定期的な交換が必要になり、また、アークの発生によって接触子が消耗してしまう問題があった。

そこで、本発明は、コストおよび小型化の点において有利な１抵抗１バルブ式の切換開閉器において、アークを発生させることなく接点の切り換えを行うことができ、また、耐電圧性能の高い真空バルブを必要としない切換開閉器の負荷時タップ切換方法を提供するものである。

請求項１記載の発明は、１個の限流抵抗と１個の真空バルブを備えて、当該限流抵抗と真空バルブの各々に直列接続されて、タップ巻線の複数のタップのうち何れかを選択する切換スイッチを備えて構成される１抵抗１バルブ式の負荷時タップ切換装置のタップ切換方法において、偶数タップから奇数タップへの切り換えは、真空バルブが閉成した状態で限流抵抗に接続されるスイッチを切り換え、次に、真空バルブを開成して当該真空バルブに接続されるスイッチを切り換えた後に真空バルブを閉成し、奇数タップから偶数タップへの切り換えは、真空バルブが閉成した状態で限流抵抗に接続されるスイッチを切り換え、次いで真空バルブを開成して当該真空バルブに接続されるスイッチを切り換えた後に真空バルブを閉成することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、偶数タップから奇数タップへの切り換え時、或いは、奇数タップから偶数タップへの切り換え時にアークが発生することがなく、絶縁油が汚れることを防止できるので、絶縁油の定期的な交換が不要になり、また、接触子の消耗を抑制することができる。

また、請求項１記載の発明によれば、偶数タップおよび奇数タップの何れを選択しても、常に真空バルブが閉成した状態で運転が行われるので、耐電圧性能の高い真空バルブを使用する必要がない。

さらに、請求項１記載の発明によれば、真空バルブの両電極間の電位が偶数タップと奇数タップで変化しないので、真空バルブの絶縁構造を簡素化することができる。

本発明に係る切換回路による偶数タップから奇数タップへの切換動作を説明する回路図およびシーケンス図である。本発明に係る切換回路による奇数タップから偶数タップへの切換動作を説明する回路図およびシーケンス図である。従来の切換回路による偶数タップから奇数タップへの切換動作を説明する回路図およびシーケンス図である。従来の切換回路による奇数タップから偶数タップへの切換動作を説明する回路図およびシーケンス図である。従来の他の構成の切換回路による偶数タップから奇数タップへの切換動作を説明する回路図およびシーケンス図である。従来の他の構成の切換回路による奇数タップから偶数タップへの切換動作を説明する回路図およびシーケンス図である。

以下、本発明の実施の形態について図１および図２を用いて説明する。図１（ａ）は本発明に係る負荷時タップ切換装置の切換回路Ｌ１示す回路図であり、図１（ａ）において、ＴＷはタップ巻線であり、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，…はタップ巻線に備えられる隣り合うタップを示している。Ｍ２，Ｍ３はタップ選択器であり、タップＴ２，Ｔ３に接続されている。Ｒは限流抵抗器、Ｖは真空バルブを示している。

Ｃ１は前記真空バルブＶと直列に接続された機械式の接点（第１のスイッチという）であり、Ｃ２は限流抵抗器Ｒに直列に接続された機械式の接点（第２のスイッチという）である。また、真空バルブＶと限流抵抗器Ｒの一端は図示しない変圧器星形結線の中性点に接続されている。

図１（ａ）はタップ巻線の偶数タップＴ２から奇数タップＴ３への切換動作における切換過程の状態図を左から順を追って示すものであり、同図（ｂ）はその切換順序を示す切換シーケンス図である。以下に、本発明の負荷時タップ切換方法について説明する。

第１のスイッチＣ１がＣ１−１に接続され、第２のスイッチＣ２がＣ２−１に接続されて、かつ、真空バルブＶが閉成した運転状態においては、負荷電流Ｉ_Lは点線のように流れる。

切換動作を開始すると、第２のスイッチＣ２がＣ２−１からＣ２−２へ切り換えられ、真空バルブＶと第１のスイッチＣ１および限流抵抗器Ｒと第２のスイッチＣ２を通してタップＴ２とＴ３間に短絡回路が形成され、限流抵抗器Ｒで制限された循環電流Ｉ_Cが二点鎖線のように流れる。

次に、真空バルブＶを開成することにより無電流の状態で第１のスイッチＣ１をＣ１−１からＣ１−２へ切り換え、負荷電流Ｉ_Lを限流抵抗器Ｒを介して流す。つづいて、真空バルブＶを閉成することにより、負荷電流Ｉ_Lを真空バルブＶを通して流し、偶数タップＴ２から奇数タップＴ３への移行を完了する。これにより、奇数タップＴ３において、真空バルブＶが閉成した状態で運転することが可能となる。

図２（ａ）はタップ巻線の奇数タップＴ３から偶数タップＴ２への切換動作における切換過程の状態図を右から順を追って示すものであり、同図（ｂ）はその切換順序を示す切換シーケンス図である。

真空バルブＶが閉成した奇数タップＴ３での運転状態においては、負荷電流Ｉ_Lは図２（ａ）に示す点線のように流れている。奇数タップＴ３から偶数タップＴ２への切換動作を開始すると、第２のスイッチＣ２がＣ２−２からＣ２−１へ切り換えられる。

これにより、真空バルブＶと第１のスイッチＣ１および限流抵抗器Ｒと第２のスイッチＣ２を通してタップＴ２とＴ３間に短絡回路が形成され、限流抵抗器Ｒで制限された循環電流Ｉ_Cが二点鎖線のように流れる。

次いで、真空バルブＶを開成することにより無電流の状態で第１のスイッチＣ１をＣ１−２からＣ１−１へ切り換えることにより、負荷電流Ｉ_Lは限流抵抗器Ｒを介して流れる。その後、真空バルブＶを閉成することにより、負荷電流Ｉ_Lを真空バルブＶを通して流し、偶数タップＴ２から奇数タップＴ３への移行を完了する。これにより、偶数タップＴ２において、真空バルブＶが閉成した状態で運転することが可能となる。

つまり、本発明に係る切換回路Ｌ１の切換方法においては、図３（ａ），図４（ａ）、図５（ａ），図６（ａ）に示した従来の切換回路Ｌ２，Ｌ３による切換方法の如く、偶数タップＴ２から奇数タップＴ３への切換動作と奇数タップＴ３から偶数タップＴ２への切換動作を、固定されたシーケンス動作の往復動作とせず、切換方向によってシーケンスを可変した動作とすることにより、第１，第２のスイッチＣ１，Ｃ２で負荷電流Ｉ_Lを遮断することをなくし、従来回路Ｌ２，Ｌ３のタップ切り換え時に生じていたアークの発生問題を確実に解消することができる。

具体的には、偶数タップＴ２から奇数タップＴ３への切り換えと、奇数タップＴ３から偶数タップＴ２への切り換えの何れの切換方向においても、第１のスイッチＣ１と真空バルブＶの切換動作に先立ち、第２のスイッチＣ２を切り換えるのである。

この結果、第１，２のスイッチＣ１，Ｃ２を浸漬する絶縁油がアークの発生によって汚染されることはなくなり、定期的な絶縁油の交換作業およびアークによる接触子の消耗を防止することが可能となる。

また、上述したように、偶数タップＴ２および奇数タップＴ３の双方とも真空バルブＶが閉成した状態で運転されるので、耐電圧性能に優れた真空バルブを使用する必要はない。

さらに、図１（ａ），図２（ａ）に示す本発明に係る切換回路Ｌ１は、図３（ａ），図４（ａ）に示す従来の切換回路Ｌ２と異なり、タップ選択器が偶数タップＴ２に接続されている状態と、奇数タップＴ３に接続されている状態間で、真空バルブＶの両電極間の電位が変わらない（限流抵抗Ｒの電圧降下分）ので、真空バルブＶの絶縁構造を簡素化することができる利点を有する。

以上説明したように、本発明に係る負荷時タップ切換装置においては、コストメリットおよび小型化で有利な１抵抗１バルブ式を採用しつつ、限流抵抗回路の接点で負荷電流を遮断することをなくし、アークの発生によって絶縁油が汚れることを確実に防止することができる。

負荷時タップ切換装置の切換開閉器に利用可能である。

ＴＷタップ巻線
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３タップ
Ｍ２，Ｍ３タップ選択器
Ｃ１第１のスイッチ
Ｃ２第２のスイッチ
Ｖ真空バルブ
Ｒ限流抵抗器
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３負荷時タップ切換装置
Ｉ_L 負荷電流
Ｉ_C 循環電流

Claims

１個の限流抵抗と１個の真空バルブを備えて、当該限流抵抗と真空バルブの各々に直列接続されて、タップ巻線の複数のタップのうち何れかを選択する切換スイッチを備えて構成される１抵抗１バルブ式の負荷時タップ切換装置のタップ切換方法において、偶数タップから奇数タップへの切り換えは、真空バルブが閉成した状態で限流抵抗に接続されるスイッチを切り換え、次に、真空バルブを開成して当該真空バルブに接続されるスイッチを切り換えた後に真空バルブを閉成し、奇数タップから偶数タップへの切り換えも同様に、真空バルブが閉成した状態で限流抵抗に接続されるスイッチを切り換え、次いで真空バルブを開成して当該真空バルブに接続されるスイッチを切り換えた後に真空バルブを閉成することを特徴とする負荷時タップ切換方法。