JP2002319512A

JP2002319512A - 負荷時タップ切換器

Info

Publication number: JP2002319512A
Application number: JP2001125231A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Yoshida; 和夫吉田; Yuji Mihara; 有次三原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2002-10-31
Also published as: CN1383163A

Abstract

(57)【要約】【課題】タップ切換時の温度上昇を抑えて小形化を図
る。【解決手段】絶縁ガスで絶縁されて、変圧器巻線１２
上で現在運転中の第１のタップ１３から次に運転する第
２のタップ１４を選択し、第１のタップ１３から第２の
タップ１４への転流途中で変圧器巻線１２の各タップ１
３，１４間を橋絡したとき、タップ橋絡電流を電流制限
素子２０のリアクトルにより所定値以下に制限し、真空
スイッチ２１，２２により第１のタップ１３から第２の
タップ１４へ負荷電流を転流させるようにしたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電力用変圧器に
使用される負荷時タップ切換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】負荷時タップ切換器は、変圧器が励磁さ
れている状態又は負荷をかけた状態で、変圧器巻線のタ
ップを切り換えるものである。このため、負荷時タップ
切換器は、次の三機能を備えている。（１）現在運転中
の第１のタップの接続を保持しながら次に運転する第２
のタップを選択するタップ選択機能。（２）第１のタッ
プから第２のタップへ電流を開閉転流させる電流開閉転
流機能。（３）電流開閉転流の際に変圧器巻線の第１の
タップと第２のタップとの間を一時的に橋絡したとき、
各タップ間の橋絡電流を所定値以下の安全値に制限する
橋絡電流制限機能。これらの三機能は、絶縁媒体に絶縁
油又は絶縁ガスのいずれを使用した負荷時タップ切換器
でも同様に備えている。そして、絶縁ガスを使用した負
荷時タップ切換器では、電流開閉転流機能において各タ
ップ間の橋絡電流を遮断する際に絶縁ガスがアークで分
解されるのを防止するために、真空スイッチにより橋絡
電流の遮断が行われる。

【０００３】図４は絶縁媒体として絶縁ガスを使用した
従来の負荷時タップ切換器の動作を示す説明図である。
図４において、変圧器巻線１上において現在第１のタッ
プ２で運転中の場合、図４（ａ）に示すように変圧器巻
線１から第１のタップ２、固定接点３、主可動接点４、
真空スイッチ５及び出力端子６のパスを負荷電流が流れ
ている。ここで、第１のタップ２から第２のタップ７へ
切り換える場合は、補助可動接点８が固定接点３から離
れて（図４（ｂ））、第２のタップ７側の固定接点９に
投入される（図４（ｃ））。次に真空スイッチ１０が閉
じる（図４（ｄ））と、第１のタップ２、固定接点３、
主可動接点４、真空スイッチ５，１０、抵抗器１１、補
助可動接点８、固定接点９及び第２のタップ７のパスを
タップ橋絡電流が流れる。なお、タップ橋絡電流が各部
の通電能力を超えたり、真空スイッチ５の遮断能力を超
えて危険な値とならないようにするために、限流インピ
ーダンスとしての抵抗器１１の抵抗値を設定して、タッ
プ橋絡電流を所定値以下に制限する（通常は数オーム程
度）。

【０００４】そして、真空スイッチ５が開いて（図４
（ｅ））負荷電流とタップ橋絡電流の和を遮断すると、
変圧器巻線１から第２のタップ７、固定接点９、補助可
動接点８、抵抗器１１、真空スイッチ１０及び出力端子
６のパスに負荷電流が転流する。続いて、主可動接点４
が固定接点３から離れる（図４（ｆ））。そして、真空
スイッチ５が開いた状態で主可動接点４が固定接点９に
投入される（図４（ｇ））。次に真空スイッチ５が閉じ
る（図４（ｈ））と、負荷電流は変圧器巻線１から第２
のタップ７、固定接点９、主可動接点４、真空スイッチ
５及び出力端子６のパスに転流する。続いて、真空スイ
ッチ１０が開く（図４（ｉ））と、第１のタップ２から
第２のタップ７への切換動作が完了する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の負荷時タップ切
換器は以上のように構成されているので、タップ切換動
作時に図４（ｄ）で橋絡電流、図４（ｅ）〜（ｇ）で負
荷電流が抵抗器１１を流れることにより抵抗器１１が発
熱する。絶縁ガスの冷却時定数は絶縁油の５０倍以上も
あって冷却が悪いので、タップ切換動作に伴う抵抗器１
１の温度上昇が大きくなる。このため、抵抗器１１の温
度上昇を安全な範囲に抑えるには、限流インピーダンス
としての抵抗器１１を大形化する必要があるため、負荷
時タップ切換器全体の小形化を図るのが困難であるとい
う問題点があった。この発明は、タップ切換時の温度上
昇を抑えて小形化を図ることができる負荷時タップ切換
器を提供することを目的とするのである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる負荷時
タップ切換器は、絶縁ガスで絶縁されて、変圧器巻線上
で現在運転中の第１のタップから次に運転する第２のタ
ップを選択し、第１のタップから第２のタップへの転流
途中で変圧器巻線の各タップ間を橋絡したとき、タップ
橋絡電流をリアクトルにより所定値以下に制限し、真空
スイッチにより第１のタップから第２のタップへ負荷電
流を転流させるようにしたものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は実施の形態
１の構成を示す回路図である。図１において、１２は変
圧器巻線、１３は変圧器巻線１２から導出された第１の
タップ、１４は変圧器巻線１２から導出された第２のタ
ップ、１５は第１のタップ１３に接続された固定接点、
１６は第２のタップ１４に接続された固定接点、１７は
主可動接点で、各固定接点１５, １６と接触可能であ
る。１８は補助可動接点で、各固定接点１５, １６と接
触可能である。１９は各固定接点１５, １６及び各可動
接点１７, １８により構成されたタップ選択器で、タッ
プ選択機能を有する。２０は補助可動接点１８に接続さ
れた限流インピーダンスとしてのリアクトルで、橋絡電
流制限機能を有する。２１は主可動接点１７に接続され
た真空スイッチである。２２は真空スイッチで、補助可
動接点１８及びリアクトル２０と直列接続されている。
２３は真空スイッチ２１，２２で構成された切換開閉器
で、電流開閉転流機能を有する。２４は各真空スイッチ
２１，２２に接続された出力端子である。次に動作につ
いて説明する。図２は図１の動作シーケンスを示す説明
図、図３は切換動作を示す説明図である。なお、表１に
第１のタップ１３から第２のタップ１４への切換動作を
示す。

【０００８】

【表１】

【０００９】図１から図３において、現在、変圧器巻線
１２上の第１のタップ１３で運転しているとする（図１
及び図３（ａ））。この場合、変圧器巻線１２から第１
のタップ１３、固定接点１５、主可動接点１７、真空ス
イッチ２１及び出力端子２４のパスを負荷電流が流れて
いる。ここで、第１のタップ１３から第２のタップ１４
へタップ切換が行われる場合は、まず補助可動接点１８
が固定接点１５から離れて（図３（ｂ））、第２のタッ
プ１４側の固定接点１６に投入される（図３（ｃ））。
次に真空スイッチ２２が閉じて、第１のタップ１３から
固定接点１５、主可動接点１７、真空スイッチ２１，２
２、リアクトル２０、補助可動接点１８、固定接点１６
及び第２のタップ１４のパスにタップ橋絡電流が流れる
（図３（ｄ））。そして、図３（ｅ）に示すように真空
スイッチ２１が開いて負荷電流とタップ橋絡電流を遮断
すると、変圧器巻線１２から第２のタップ１４、固定接
点１６、補助可動接点１８、リアクトル２０、真空スイ
ッチ２２及び出力端子２４のパスに負荷電流が転流す
る。

【００１０】続いて、主可動接点１７が第１のタップ１
３側の固定接点１５から離れる（図３（ｆ））。そし
て、真空スイッチ２１が開いた状態で主可動接点１７が
第２のタップ１４側の固定接点１６に投入される（図３
（ｇ））。そして、真空スイッチ２１が閉じる（図３
（ｈ））と、変圧器巻線１２から第２のタップ１４、固
定接点１６、主可動接点１７、真空スイッチ２１及び出
力端子２４のパスに負荷電流が転流する。最後に真空ス
イッチ２２が開くことにより、第１のタップ１３から第
２のタップ１４へのタップ切換が完了する（図３
（ｉ））。第１のタップ１３から第２のタップ１４への
切換動作時に、表１のステージ４（図３（ｄ））におい
て、タップ橋絡電流が、また、ステージ５〜７（図３
（ｅ）〜（ｇ））において負荷電流が、リアクトル２０
に流れる。

【００１１】さて、限流インピーダンスを抵抗器からリ
アクトルに変えたことによって、何がどのように変わる
かを次に述べる。先ず、温度上昇の問題であるが、これ
は電流通流時の限流インピーダンスの有効損失で決ま
る。一般に抵抗器及びリアクトルは、何れもインピーダ
ンスにリアクタンス分及び抵抗分を含んでいる。そし
て、通常、抵抗器は（抵抗分）＞＞（リアクタンス分）
であり、リアクトルは（リアクタンス分＞＞（抵抗分）
であるから、抵抗器は（インピーダンス値）≒（抵抗
値）であり、リアクトルは（インピーダンス値）≒（リ
アクタンス値）となる。従って、インピーダンス値が同
一であれば、抵抗器では（インピーダンス降下）≒（抵
抗降下）となり、抵抗降下と電流とが同相（力率が１）
となるので電流の二乗とインピーダンス値との積が有効
損失となる。これに対して、リアクトルでは（インピー
ダンス降下）≒（リアクタンス降下）となり、リアクタ
ンス降下と電流とが９０度の位相差（電流遅れ）を生じ
る（力率が０）ので、電流の二乗とインピーダンス値と
の積が有効損失とならない。即ち、リアクトルにおいて
は、リアクトルの抵抗分による損失（電流の二乗と抵抗
分（線輪導体抵抗）との積）のみが有効損失となる。イ
ンピーダンス値が数オームレベルのリアクトルの場合、
抵抗分をインピーダンス値の１０％以下に設計すること
は容易であるので、リアクトル２０の有効損失を抵抗器
の１／１０以下に低減することができる。これにより限
流インピーダンスであるリアクトル２０の小形化を図る
ことができる。

【００１２】次に、限流インピーダンスを抵抗器からリ
アクトル２０に変えると、切換開閉器２３で電流遮断す
るときの遮断電流と回復電圧（電流遮断後に接点間に現
れる電圧）に位相差を生じるので、電流遮断が難しくな
る。位相差が０゜の場合は、電流の０点で回復電圧も０
となるから電流遮断しやすい。しかし、位相差があると
電流の０点で回復電圧のピークが接点間に現れるから、
消弧しようとする瞬間に接点間に急激に電圧が立ち上が
ろうとして消弧が難しくなる（電気書院刊、「負荷時タ
ップ切換器とその回路」、第８８頁参照）。

【００１３】即ち、抵抗器の場合、遮断電流と回復電圧
の位相差は０゜（同相）となるが、リアクトルの場合、
遮断電流と回復電圧の位相差は９０゜となるので、リア
クトル式の場合の方が電流遮断が難しくなる。従来、限
流インピーダンスに専ら抵抗器が使用されてきたのも、
この所以によるものである。通常の遮断能力を有する接
点開放型の通常開閉器で安全に電流遮断させるために
は、アーク消弧が容易な抵抗器でなければならなかった
のである。しかし、ガス絶縁形の負荷時タップ切換器に
は、接点開放型の通常開閉器に比べて遙かに大きな遮断
能力を有する真空スイッチが使用されるので、位相差９
０゜による消弧の困難さは実用的な問題ではなくなる。
ガス絶縁形の負荷時タップ切換器では、絶縁ガスがアー
クで分解されるの防止するために切換開閉器に真空スイ
ッチを用いざるを得ないという事情が、逆にリアクトル
を用いることにより電流遮断が難しくなるという副作用
を抑制することができる。つまり、ガス絶縁と真空スイ
ッチとリアクトルとの組み合わせは、冷却が不利という
ガス絶縁の欠点をリアクトルが補い、遮断電流と回復電
圧とに位相差を生じて電流遮断が難しくなるというリア
クトルを使用することの欠点を真空スイッチが補うとい
うことになる。以上のように、タップ橋絡電流の遮断時
に発生するアークにより絶縁ガスが分解されるのを防止
するために切換開閉器２３を真空スイッチ２１、２２と
し、限流インピーダンスをリアクトル２０で構成するこ
とにより、タップ切換動作時の減流インピーダンスの温
度上昇を低減させることができるので、限流インピーダ
ンスの小形化を図ることができるため、装置全体の小形
化を図ることができる。

【００１４】

【発明の効果】この発明によれば、限流インピーダンス
としての抵抗器の代わりにリアクトルを使用することに
より、限流インピーダンスの小形化を図ることができる
ので、結果として装置の小形化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１の構成を示す回路図
である。

【図２】図１の動作シーケンスを示す説明図である。

【図３】図１の切換動作を示す説明図である。

【図４】従来の負荷時タップ切換器の動作を示す説明
図である。

【符号の説明】

１２変圧器巻線、１３第１のタップ、１４第２の
タップ、２０リアクトル、２１，２２真空スイッ
チ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁ガスで絶縁されて、変圧器巻線上で
現在運転中の第１のタップから次に運転する第２のタッ
プを選択し、上記第１のタップから上記第２のタップへ
の転流途中で上記変圧器巻線の上記各タップ間を橋絡し
たとき、タップ橋絡電流をリアクトルにより所定値以下
に制限し、真空スイッチにより上記第１のタップから上
記第２のタップへ負荷電流を転流させるようにしたこと
を特徴とする負荷時タップ切換器。