JP2013134997A - 負荷時タップ切換装置の切換開閉器 - Google Patents

Abstract

【課題】 タップ巻線のタップを偶数タップから奇数タップへ切り換える場合と、奇数タップから偶数タップへ切り換える場合で、接点の切換動作を非可逆的にすることのできる切換開閉器を提供する。
【解決手段】 可動接点１４ａ，１４ｂ，１４ｃを動作させるリンクギヤ１７ａ，１７ｂ，１７ｃを第１の係合ピン１９ａ₁，１９ｂ₁，１９ｃ₁と第２の係合ピン１９ａ₂，１９ｂ₂，１９ｃ₂によって回動させる。第１の係合ピン１９ａ₁，１９ｂ₁，１９ｃ₁は偶数タップから奇数タップへ切り換える際にリンクギヤに係合され、第２の係合ピン１９ａ₂，１９ｂ₂，１９ｃ₂は奇数タップから偶数タップへ切り換える際にリンクギヤに係合されるように構成する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、負荷時タップ切換装置の切換開閉器において、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を非可逆的にすることのできる切換開閉器の構造に関する。

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。

近年、負荷時タップ切換装置の遮断要素としては、電流遮断能力に優れる真空バルブが使用されるようになってきた。真空バルブは小型化の点でも機械式の接点と比較して有利である。

また、高価な真空バルブの個数を減らすべく、１相当たり１個の真空バルブを使用する１抵抗１バルブ式の負荷時タップ切換装置が知られている（特許文献１参照）。

特開昭６０−９４７０９

１抵抗１バルブ式の負荷時タップ切換器の回路構成としては、図８（ａ）に示す構成が例示できる。

図８（ａ）は、タップ巻線の偶数タップから奇数タップへの切換動作を左から順を追って示すものであり、ＴＷはタップ巻線で、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は機械式接点である。以下、Ｃ１を第１のスイッチ、Ｃ２を第２のスイッチという。

図８（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８（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９（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７（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９（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。

然るに、図８（ａ），図９（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（ラップしながらの切換）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８（ａ），図９（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。

このように、従来の切換回路Ｌ２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。

この問題を解決するために、本件出願人は、先に特願２０１０−２０５３４９において、奇数タップから偶数タップへの切換動作と、偶数タップから奇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（非可逆的にする）ことにより、接点でのアークの発生を防止するタップ切換方法を提案している。

本発明は、この出願（特願２０１０−２０５３４９）に係る負荷時タップ切換方法を実現するための切換開閉器の具体的構造を提案するものである。

請求項１記載の発明は、負荷をかけた状態で変圧器の巻数比を切り換える負荷時タップ切換装置の切換開閉器において、一対の固定接点の何れかを択一的に選択する可動接点は、リンクギヤの回動によって動作するものとし、該リンクギヤは時計方向への回動又は反時計方向への回動において同一タイミングで動作するように構成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記切換開閉器は、蓄勢機構に蓄えられた蓄勢力の開放によって回動する第１の係合ピン及び第２の係合ピンと、前記リンクギヤと可動接点間を連結するリンクロッドを備え、前記第１の係合ピンは反時計方向に回動する際に前記リンクギヤに係合し、前記第２の係合ピンは時計方向に回動する際に前記リンクギヤに係合して、当該リンクギヤを時計方向又は反時計方向に回動させることにより、前記リンクロッドを介して可動接点を動作させるように構成したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記第１の係合ピンは、前記第２の係合ピンが半径方向の内側へ移動することに伴い半径方向の外側へ移動することで前記リンクギヤと係合し、前記第２の係合ピンは、前記第１の係合ピンが半径方向の内側へ移動することに伴い半径方向の外側へ移動して前記リンクギヤと係合するように構成したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記第１の係合ピンと前記第２の係合ピンの半径方向の移動を蓄勢バネの伸長中に行うように構成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、奇数タップから偶数タップへの切換順序と、偶数タップから奇数タップへの切換順序を非可逆的として、何れの切換動作においてもアークの発生を防止できる切換方法を実現することができる。

請求項２記載の発明によれば、切換開閉器を大型化することなく、奇数タップから偶数タップへ移行する際の可動接点の切換動作と、偶数タップから奇数タップへ移行する際の可動接点の切換動作を非可逆的にすることができる。

請求項３記載の発明によれば、簡易な構造によって第１の係合ピンと第２の係合ピンの何れか一方のみをリンクギヤと係合させることが可能となる。

請求項４記載の発明によれば、第１の係合ピンと第２の係合ピンの半径方向の移動を蓄勢バネの伸長中に行うように構成したので、蓄勢力の解放後は第１，第２のスイッチＣ１，Ｃ２を一連で動作させることが可能となり、高速切換動作中に第１のスイッチＣ１と第２のスイッチＣ２のタイミングが曖昧となったりズレたりすることを確実に防止できる。

本発明の負荷時タップ切換装置を示す平面図である。 前記負荷時タップ切換装置の切換開閉器を構成する蓄勢ばねの伸長動作中の状態を示す切換開閉器の横断面図である。 前記切換開閉器において、タップ巻線のタップを偶数タップから奇数タップへ切り換える直前の状態を示す横断面図である。 前記切換開閉器において、タップ巻線のタップを偶数タップから奇数タップへ切り換えた直後の状態を示す横断面図である。 前記切換開閉器において、タップ巻線のタップを奇数タップから偶数タップへ切り換える直前の状態を示す横断面図である。 前記切換開閉器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示す回路図及びシーケンス図である。 前記切換開閉器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示す回路図及びシーケンス図である。 従来の切換開閉器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示す回路図及びシーケンス図である。 従来の切換開閉器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示す回路図及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乃至図７を用いて説明する。図１は本発明の負荷時タップ切換装置Ｘを示すものである。図１に示すように、負荷時タップ切換装置Ｘは、絶縁油１を封入した変圧器ケース２と、これに収容される変圧器３、変圧器ケース２内に垂下収納される切換開閉器４と、切換開閉器４の下方に配置されるタップ選択器５から概略構成されている。

切換開閉器４は、絶縁油６を封入した容器７内に切換開閉器本体（以下、開閉器本体という）８を備え、その下部には、変圧器ケース２外部に備えた電動操作装置９の動力を開閉器本体８に伝達する動力伝達機構１０が取り付けられている。

図２は開閉器本体８の内部構造を示す横断面図である。図２において、１１は開閉器本体８の絶縁筒を示しており、１２は絶縁筒１の中央に配置した駆動軸を示している。１３ａ（１３ａ₁，１３ａ₂），１３ｂ（１３ｂ₁，１３ｂ₂），１３ｃ（１３ｃ₁，１３ｃ₂）は絶縁筒１１の内周面に１２０度の角度間隔を保って配置される固定接点であり、絶縁筒１１の長手方向（図１の上下方向）に二段配置されている。

１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、枢軸１５ａ，１５ｂ，１５ｃを中心軸として各相の固定接点１３ａ（１３ａ₁，１３ａ₂），１３ｂ（１３ｂ₁，１３ｂ₂），１３ｃ（１３ｃ₁，１３ｃ₂）を択一的に選択する各相の可動接点を示しており、絶縁筒１１の長手方向（図１の上下方向）に二段備えられている。１６ａ，１６ｂ，１６ｃは絶縁筒１１内に配置される各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の真空バルブユニットである。

１７ａ，１７ｂ，１７ｃは枢軸１５ａ，１５ｂ，１５ｃを中心軸として回動するリンクギヤを示しており、１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、可動接点１４ａ，１４ｂ，１４ｃとリンクギヤ１７ａ，１７ｂ，１７ｃの先端部を連結するリンクロッドである。

１９ａ₁，１９ｂ₁，１９ｃ₁は、リンクギヤ１７ａ，１７ｂ，１７ｃの係合部に係合して、これを時計方向に回動する第１の係合ピンであり、１９ａ₂，１９ｂ₂，１９ｃ₂は、リンクギヤ１７ａ，１７ｂ，１７ｃの係合部に係合して、これを反時計方向に回動する第２の係合ピンである。

次に、前記切換開閉器４の動作について説明する。図１に示す変圧器ケース２外部に設置した電動操作装置９の動力が動力伝達機構１０を介して開閉器本体８に伝達されると、開閉器本体８内の駆動軸１２を介して図示しないアームが回動し、蓄勢ばねが伸長される。

そして、蓄勢ばねを伸長している間に、図示しない別置の機構によって第１の係合ピン１９ａ₁，１９ｂ₁，１９ｃ₁が図２に示す位置から図３に示す位置、つまり、半径方向の外側へ移動して、リンクギヤ１７ａ，１７ｂ，１７ｃと係合する。これと同時に、第２の係合ピン１９ａ₂，１９ｂ₂，１９ｃ₂は図２に示す位置から図３に示す位置へと移動、つまり、半径方向の内側へ移動する。

その後、充分伸長した蓄勢ばねを放勢すると、蓄勢ばねの蓄勢力によって図３に示す第１の係合ピン１９ａ₁，１９ｂ₁，１９ｃ₁が駆動軸１２周りを図３に示す位置から反時計方向に急速回動される。この結果、第１の係合ピン１９ａ₁，１９ｂ₁，１９ｃ₁は、図３に示す位置から図４に示す位置に移動して、リンクギヤ１７ａ，１７ｂ，１７ｃを枢軸１５ａ，１５ｂ，１５ｃを中心軸として時計方向に回動させる。

これに伴い、第２の係合ピン１９ａ₂，１９ｂ₂，１９ｃ₂は図３に示す位置から図４に示す位置、つまり、リンクギヤ１７ａ，１７ｂ，１７ｃの係合部の近傍（前方位置）に移動する。

また、リンクギヤ１７ａ，１７ｂ，１７ｃの先端部には、可動接点１４ａ，１４ｂ，１４ｃとの間にリンクロッド１８ａ，１８ｂ，１８ｃが連結されているので、リンクギヤ１７ａ，１７ｂ，１７ｃが枢軸１５ａ，１５ｂ，１５ｃ周りを時計方向に回動することにより、リンクロッド１８ａ，１８ｂ，１８ｃがリンクギヤ１７ａ，１７ｂ，１７ｃに押されて、可動接点１４ａ，１４ｂ，１４ｃを枢軸１５ａ，１５ｂ，１５ｃ周りに反時計方向に回動させる。

これにより、可動接点１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、固定接点１３ａ₂，１３ｂ₂，１３ｃ₂が選択された状態（図３参照）から固定接点１３ａ₁，１３ｂ₁，１３ｃ₁が選択された状態（図４参照）へと急速に移行する。

以上の可動接点１４ａ，１４ｂ，１４ｃの急速動作は、開閉器本体８の長手方向（図１の上下方向）二段に設置された可動接点において行われ、図６（ａ）に示す第１のスイッチＣ１と第２のスイッチＣ２を同図（ｂ）に示すタイミングで切り換え、タップ巻線のタップを偶数タップから奇数タップへ切り換える。

一方、タップ巻線を奇数タップから偶数タップへ切り換える場合は、変圧器ケース２外部の電動操作装置９によって駆動軸１２を逆方向に回転させてアームを回動し、蓄勢ばねを伸長させる。

そして、蓄勢ばねを伸長している間に、図示しない別置機構によって第２の係合ピン１９ａ₂，１９ｂ₂，１９ｃ₂を図４に示す位置から図５に示す位置、つまり、半径方向の外側へ移動させて、リンクギヤ１７ａ，１７ｂ，１７ｃと係合させ。これと同時に、第２の係合ピン１９ａ₁，１９ｂ₁，１９ｃ₁は図２に示す位置から図３に示す位置へと移動、つまり、半径方向の内側へ移動する。

その後、充分伸長した蓄勢ばねを放勢すると、蓄勢ばねの蓄勢力によって第２の係合ピン１９ａ₂，１９ｂ₂，１９ｃ₂が図５に示す位置から時計方向に駆動軸１２周りを急速回動し、図２に示す位置まで移動する。

これにより、リンクギヤ１７ａ，１７ｂ，１７ｃは枢軸１５ａ，１５ｂ，１５ｃを中心軸として反時計方向に回動して図２に示す状態へと移行する。この結果、第１の係合ピン１９ａ₁，１９ｂ₁，１９ｃ₁はリンクギヤ１７ａ，１７ｂ，１７ｃの近傍（前方位置）に移動する。

また、リンクギヤ１７ａ，１７ｂ，１７ｃの回動によってリンクロッド１８ａ，１８ｂ，１８ｃが引っ張られて可動接点１４ａ，１４ｂ，１４ｃを時計方向に急速回動し、固定接点１３ａ₁，１３ｂ₁，１３ｃ₁が選択された状態（図５参照）から、固定接点１３ａ₂，１３ｂ₂，１３ｃ₂が選択された状態（図２参照）へ移行する。このような可動接点の動作は、開閉器本体８の長手方向（図１の上下方向）二段に配置した可動接点について行われる。

そして、図７（ａ）に示す第１のスイッチＣ１と第２のスイッチＣ２を同図（ｂ）に示すタイミングで切り換え、タップ巻線のタップを奇数タップから偶数タップへ切り換える。

つまり、本発明の切換開閉器４によれば、奇数タップから偶数タップへの切換後と偶数タップから奇数タップへの切換後において、第１の係合ピン１９ａ₁，１９ｂ₁，１９ｃ₁又は第２の係合ピン１９ａ₂，１９ｂ₂，１９ｃ₂の何れか一方をリンクギヤ１７ａ，１７ｂ，１７ｃの近傍に確実に位置するように構成することで、タップ巻線のタップを偶数タップから奇数タップへ切り換える場合と、奇数タップから偶数タップへ切り換える場合とで同じタイミングでリンクギヤ１７ａ，１７ｂ，１７ｃを回動させて、可動接点１４ａ，１４ｂ，１４ｃの切換動作を行うことができる。

これにより、本件出願人が先に提案した負荷時タップ切換方法（特願２０１０−２０５３４９）を実現することができ、第１のスイッチＣ１と第２のスイッチＣ２の切換動作時にアークが発生することはなく、第１のスイッチＣ１と第２のスイッチＣ２を浸漬する絶縁油がアークの発生によって汚れることを確実に防止でき、定期的な絶縁油の交換作業及びアークによる接触子の消耗を防止することができる。

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の切換開閉器においては、偶数タップから奇数タップへの切り換え時と、奇数タップから偶数タップへの切り換え時とで、切換動作のタイミングを非可逆的とすることにより、アークの発生を確実に防止することのできる切換開閉器の提供が可能となる。

負荷時タップ切換装置の切換開閉器に利用可能である。

１，６ 絶縁油
２ 変圧器タンク
３ 変圧器
４ 切換開閉器
５ タップ選択器
７ 容器
８ 切換開閉器本体
９ 電動操作装置
１０ 動力伝達機構
１１ 絶縁筒
１２ 駆動軸
１３ａ（１３ａ₁，１３ａ₂），１３ｂ（１３ｂ₁，１３ｂ₂），１３ｃ（１３ｃ₁，１３ｃ₂） 固定接点
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 可動接点
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 枢軸
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ 真空バルブユニット
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ リンクギヤ
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ リンクロッド
１９ａ₁，１９ｂ₁，１９ｃ₁ 第１の係合ピン
１９ａ₂，１９ｂ₂，１９ｃ₂ 第２の係合ピン
Ｘ 負荷時タップ切換装置

Claims (4)

1. 負荷をかけた状態で変圧器の巻数比を切り換える負荷時タップ切換装置の切換開閉器において、一対の固定接点の何れかを択一的に選択する可動接点は、リンクギヤの回動によって動作するものとし、該リンクギヤは時計方向への回動又は反時計方向への回動において同一タイミングで動作するように構成したことを特徴とする負荷時タップ切換装置の切換開閉器。
2. 前記切換開閉器は、蓄勢機構に蓄えられた蓄勢力の開放によって回動する第１の係合ピン及び第２の係合ピンと、前記リンクギヤと可動接点間を連結するリンクロッドを備え、前記第１の係合ピンは反時計方向に回動する際に前記リンクギヤに係合し、前記第２の係合ピンは時計方向に回動する際に前記リンクギヤに係合して、当該リンクギヤを時計方向又は反時計方向に回動させることにより、前記リンクロッドを介して可動接点を動作させるように構成したことを特徴とする請求項１記載の負荷時タップ切換装置の切換開閉器。
3. 前記第１の係合ピンは、前記第２の係合ピンが半径方向の内側へ移動することに伴い半径方向の外側へ移動することで前記リンクギヤと係合し、前記第２の係合ピンは、前記第１の係合ピンが半径方向の内側へ移動することに伴い半径方向の外側へ移動して前記リンクギヤと係合するように構成したことを特徴とする請求項２記載の負荷時タップ切換装置の切換開閉器。
4. 前記第１の係合ピンと前記第２の係合ピンの半径方向の移動を蓄勢バネの伸長中に行うように構成したことを特徴とする請求項３記載の負荷時タップ切換装置の切換開閉器。

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