JP2010103395A - 負荷時タップ切換器 - Google Patents

Abstract

【課題】安価、小型な負荷時タップ切換器を提供する。
【解決手段】回動可能に支持した絶縁板４０１上に限流抵抗４０８を配置し、固定電極を挟み込むように固定した可動電極４０２〜４０５の可動電極４０２−可動電極４０３間を接続導体４０９にて絶縁板４０１の表面に接続し、可動電極４０４−可動電極４０５間を接続導体Ａ−限流抵抗４０８−接続導体Ｃ４０７にて絶縁板４０１の裏面に接続し、限流抵抗１個で構成したことを特徴とする負荷時タップ切換器を提案するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、可動電極が回動することによる固定電極との接触、開離により変圧器タップ位置を切り換える負荷時タップ切換器の改良に関するものであり、小型化及び部品点数を減らすことによる材料費や組立工数の低減を図った負荷時タップ切換器に関する。

負荷時タップ切換器には、電気学会 電気規格調査会標準規格 JEC-2220「負荷時タップ切換装置」に記載する電流遮断性能、耐用切換回数１０万または２０万回の性能が求められ、タップ切換時の遮断電流を短時間に消弧し、接触子の消耗を抑制して、切換回数に耐えうる接触子の設計が必要となる。また、無停電でタップを切り換えるために変圧器タップ間を瞬時橋絡してコイル間に循環電流を通電し、停電を起こさせない方法がとられる。

負荷時タップ切換器は、切換時に無電圧になることを防止するため、一つのコイルのタップ間を橋絡するので、コイル間の過電流によるコイル焼損、およびタップ切換器で遮断する遮断電流が増加するのを防止する目的で電流制限用の限流抵抗が用いられる。

従来の負荷時タップ切換器は、この限流抵抗を２つ使用していた。

以下に、回転動作によりタップを切り換える可動電極、固定電極を備え、２つの限流抵抗により切換時の循環電流を抑制する従来の負荷時タップ切換器の例を、図４を用い説明する。

図４は従来の負荷時タップ切換器の接触部構成例の平面図である。
絶縁台座４１０上に円形に固定電極Ａ２０１〜Ｆ２０６を配置し、この中心を軸に回転する絶縁板４０１を有する。前記絶縁板４０１上には前記固定電極と接触、開離する可動電極Ａ４０２〜Ｄ４０５を固定し、前記可動電極Ａ４０２は導線Ａ５０２、限流抵抗４０８、導線Ｂ５０３にて可動電極Ｄ４０５と圧着接続する。前記可動電極Ｄ４０５は接続導体５０１にて可動電極Ｃ４０４と直接接続する。前記可動電極Ｃ４０４は導線Ｃ５０４、限流抵抗４０８、導線Ｄ５０５にて可動電極Ｂ４０３とを接続する。

図５は従来の負荷時タップ切換器の変圧器接続回路図である。
図４のように構成された負荷時タップ切換器の固定電極Ａ２０１〜Ｆ２０６は単相変圧器６０１の一次側巻線のタップ引出線６０２に各々を接続する。

以下切換時の動作を図６を用いて説明する。
図６は従来の負荷時タップ切換器の切換動作図および電流通電経路である。
この例は６ｋＶ／１００Ｖ・２００Ｖ配電用柱上変圧器に使用される負荷時タップ切換器であり、５タップ切換のタップ電圧を有し、そのステップ電圧は１５０Ｖである。（ａ）位置が基準電圧である６６００Ｖタップ位置、（ｂ）位置が６６００→６７５０Ｖ切換途中の変圧器コイル橋絡位置、（ｃ）位置が６７５０Ｖタップ位置、（ｄ）位置が６７５０→６９００Ｖ切換途中の変圧器コイル橋絡位置、（ｅ）位置が６９００Ｖタップ位置を示し、各位置での通電経路を通過電流Ｉａ、循環電流Ｉｂの方向を示す。ここで言う通過電流とは負荷時タップ切換器を通過して外部回路に流れる電流をいう。

絶縁板４０１を反時計回りに回転せしめると、可動電極Ｂ４０３および可動電極Ｄ４０５は固定電極Ｅ２０５上を接触しながら摺動し、可動電極Ａ４０２および可動電極Ｃ４０４は固定電極Ｂ２０２から固定電極Ｃ２０３へ開離、接触を行う。切換途中では（ｂ）位置を通過して（ｃ）位置へと移行していくこととなるが、前記（ｂ）位置では変圧器コイルを一時橋絡し、循環電流Ｉｂを通電する。

（ｂ）位置での各電流の方向を説明すると、変圧器コイルを一時橋絡したときの循環電流Ｉｂはステップ電圧／限流抵抗で表される。ここで言うステップ電圧とは同相巻線の相隣るタップ間の電圧である。この例の切換は、変圧器コイル電圧を昇圧する方向への切換のため、循環電流Ｉｂはコイル電圧の高い側から低い側、すなわち６７５０Ｖ→６６００Ｖ方向へ流れ込む。
このとき通過電流Ｉａは限流抵抗を通過しない回路を通電し、その方向は循環電流Ｉｂと相反する方向となる。

（ｃ）位置へ移行するときには可動電極Ｃ４０４で遮断する遮断電流Ｉｃは通過電流Ｉａと循環電流Ｉｂの和となるので、この接続によれば遮断電流Ｉｃ＝Ｉａ＋（−Ｉｂ）となるので遮断電流を抑制する。ここで言う遮断電流とは可動電極が開離する直前に接触子を流れる電流である。

（ｃ）位置まで移動を終えると１タップ分の切換が完了したことになる。このときは限流抵抗と導体の並列回路が２つ直列接続された回路となり、通過電流Ｉａが通電する。
（ｄ）、（ｅ）位置はさらに同方向へタップ切換を行った場合の動作図であり、前記の動作と同様に循環電流Ｉｂは通過電流Ｉａに対して相反する方向に流れるため、遮断電流を抑制することとなる。
特開平７−１９２９３９号公報

従来の負荷時タップ切換器においては、タップ切換時の変圧器コイル間循環電流を抑制するために限流抵抗を２個接続していた。

ところが、負荷時タップ切換器に求められる市場の要求としては、高性能化や信頼性の向上だけではなく、小型化や低価格化が強い。

ここで負荷時タップ切換器を小型化するにあたって、従来構造では限流抵抗２個分のスペースを確保しなければならなかった。しかしながら限流抵抗を２個接続、配置することは装置の大型化、部品点数の増加、作業工数の増加につながるという問題があった。

本発明は、上記課題を解消するもので、限流抵抗を２個から１個にし、かつタップ切換時に限流抵抗２個の時と同様な遮断電流となるよう導体を接続して、部品点数を減らしながら装置の小型化を図った負荷時タップ切換器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために講じた本発明の手段は次のとおりである。タップ数に応じた複数の可動電極と複数の固定電極をもち、可動電極は絶縁板上に配置すると共に、タップ切換時は隣接する固定電極間をまたぐように接触し、可動電極の一方は対向する固定電極間を直接接続し、もう一方は限流抵抗を介在させて対向する固定電極間を接続し、循環電流を制限する限流抵抗を１個で構成したことを特徴とする負荷時タップ切換器。

本発明は上記構成を備え、次の効果を有する。このように構成すると、限流抵抗を１個にでき、かつ限流抵抗２個使用時と同様の遮断電流となる。

図１を用いて詳しく説明すると、絶縁板４０１の両端に可動電極Ａ４０２〜可動電極Ｅ４０５を固定し、絶縁板４０１の表面には可動電極Ａ４０２−可動電極Ｂ４０３間を接続導体Ｃ４０９にて接続する。可動電極Ｄ４０４−可動電極Ｅ４０５間は絶縁板の裏面に接続導体Ａ４０６−限流抵抗４０８−接続導体Ｂ４０７を介して接続する。

本発明では単純に限流抵抗を一つにするだけでなく、タップ切換時の遮断電流も限流抵抗を２個使用した場合と同様とし、性能を損なうことなく小型化、部品点数の削減を図ったものである。

本発明の実施例を図１を用いて説明する。

図１は、本発明の請求項１に記載の特徴を有する一実施の形態例を示す負荷時タップ切換器の接触部平面図である。
絶縁台座４１０に固定電極Ａ２０１〜固定電極Ｆ２０６を円形に配置し、その中心に絶縁板４０１を回転可能に支持し、絶縁板４０１の両端に可動電極Ａ４０２〜可動電極Ｄ４０５を固定する。

可動電極Ａ４０２と可動電極Ｂ４０３は接続導体Ｃ４０９にて前記絶縁板４０１の表面に接続する。

可動電極Ｃ４０４と可動電極Ｄ４０５は接続導体Ａ４０６と限流抵抗４０８および接続導体Ｂ４０７を介して前記絶縁板４０１の裏面に接続する。

絶縁板４０１の両面に導体を接続する理由は、タップ切換動作中の中途位置においては、可動電極Ａ４０２と可動電極Ｃ４０４間にはタップ間ステップ電圧分の絶縁が必要となるため、切換途中の混蝕を防止する目的である。

本発明の遮断電流が従来と同様であることを図３を用い説明する。
図３は従来の負荷時タップ切換器の切換動作図および電流経路図である。
この例では前記（０００８）項と同様に（ａ）位置が６６００Ｖタップ位置、（ｂ）位置が６６００Ｖ切換時の変圧器コイル橋絡位置、（ｃ）位置が６７５０タップ位置、（ｄ）位置が６７５０→６９００Ｖ切換時の変圧器コイル橋絡位置、（ｅ）位置が６９００Ｖタップ位置を示し、各タップ位置での通過電流Ｉａ、循環電流Ｉｂの方向を示す。

絶縁板４０１を反時計回りに回転せしめると可動電極Ｂ４０３および可動電極Ｄ４０５は固定電極Ｅ２０５上を接触しながら摺動し、可動電極Ａ４０２および可動電極Ｃ４０４は固定電極Ｂ２０２から固定電極Ｃ２０３へ開離、接触を行う。切換途中では（ｂ）位置を通過して（ｃ）位置へと移行していくこととなるが前記（ｂ）位置では変圧器コイルを一時橋絡する。

（ｂ）での各電流の方向を説明すると変圧器コイルを一時橋絡するときの循環電流Ｉｂはステップ電圧／限流抵抗で表される。この例の切換は、変圧器コイル電圧は昇圧する方向への切換のため、循環電流Ｉｂはコイル電圧の高い側から低い側、すなわち６７５０Ｖ→６６００Ｖ方向へ流れ込む。
このとき通過電流Ｉａは限流抵抗を通過しない回路（線路抵抗が低い回路）を通電し、その方向は循環電流Ｉｂと相反する方向となる。

（ｃ）位置へ移行するときには可動電極Ｃ４０４で遮断する遮断電流Ｉｃは通過電流Ｉａと循環電流Ｉｂの和となるので、この接続によれば遮断電流Ｉｃ＝Ｉａ＋（−Ｉｂ）となり遮断電流を抑制する。

（ｃ）位置まで移動を終えると１タップ分の切換が完了したことになる。このときは限流抵抗と導体の並列回路となり、通過電流Ｉａのみ通電する。
（ｄ）、（ｅ）位置はさらに同方向へタップ切換を行った場合の動作図であり、前記動作時と同様に循環電流Ｉｂは通過電流Ｉａに対して相反する方向に流れるため、遮断電流を抑制することとなる。
以上のように本構成によれば限流抵抗２個使用時と同等の遮断電流となる。

この実施例では電極の配置を同心円状のもので説明したが、長方形型の配置として固定電極を向かい合う辺に配置し、可動電極がその間を直線動作してタップ切換する構造にも適用できる。また、可動電極の接続線は絶縁板の両面に配置せず、同じ片面に配置し交差部分を離隔するか絶縁を介在させる構造としてもよい。

本発明は、とりわけ柱上変圧器に内蔵されるものに利用可能性が高い。

本発明の負荷時タップ切換器の(a)平面図、(b)底面図である。 本発明の負荷時タップ切換器の変圧器接続回路図である。 本発明の負荷時タップ切換器の切換動作図と通電経路図である。 従来例の負荷時タップ切換器の平面図である。 従来例の負荷時タップ切換器の変圧器接続回路図である。 従来例の負荷時タップ切換器の切換動作図と通電経路図である。

符号の説明

１０１ 負荷時タップ切換器
２０１ 固定電極Ａ
２０２ 固定電極Ｂ
２０３ 固定電極Ｃ
２０４ 固定電極Ｄ
２０５ 固定電極Ｅ
２０６ 固定電極Ｆ
４０１ 絶縁板
４０２ 可動電極Ａ
４０３ 可動電極Ｂ
４０４ 可動電極Ｃ
４０５ 可動電極Ｄ
４０６ 接続導体Ａ
４０７ 接続導体Ｂ
４０８ 限流抵抗
４０９ 接続導体Ｃ
４１０ 絶縁台座
５０１ 接続導体
５０２ 導線Ａ
５０３ 導線Ｂ
５０４ 導線Ｃ
５０５ 導線Ｄ
６０１ 単相変圧器
６０２ タップ引出線

Claims (3)

1. 限流抵抗を利用してタップ切換時の循環電流を低減しながらタップを切り換える負荷時タップ切換器であって、タップ数に応じた複数の可動電極と複数の固定電極をもち、可動電極は絶縁板上に配置すると共に、タップ切換時は隣接する固定電極間をまたぐように接触し、可動電極の一方は対向する固定電極間を直接接続し、もう一方は限流抵抗を介在させて対向する固定電極間を接続し、循環電流を制限する限流抵抗を１個で構成したことを特徴とする負荷時タップ切換器。
2. 前記複数の可動電極と複数の固定電極が、同心円状に配置され可動電極が回転移動することによりタップ切換を行う請求項１記載の負荷時タップ切換器。
3. 可動電極を接続する導体を前記絶縁板の両面に配置した請求項１または請求項２記載の負荷時タップ切換器。

Images