JP2017017106A - 負荷時タップ切換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 軽量で装置構成が簡単な負荷時タップ切換器を提供する。
【解決手段】 変圧器のタップ巻線のうち運転するタップを選択するタップ選択器２０と、そのタップ選択器で通電状態のまま選択されたタップに回路を切り換える切換開閉器１０とを上下別に配置する。切換開閉器は、第一の真空スイッチ１１の一端と、第二の真空スイッチ１２と制限抵抗１３からなる直列回路の一端をそれぞれ接続した共通接続端子を備える。タップ選択器は、円周上に離散配置した複数の固定コンタクト２３と、その固定コンタクトの上下に配置した第一，第二の環状固定コンタクト２４，２５と、円周の中心を回転中心として公転移動する第一，第二のローラコンタクト２１，２２を備える。第一の真空スイッチの他端は第一の環状固定コンタクトに、第二の真空スイッチの他端は第二の環状固定コンタクトに、変圧器の各タップは固定コンタクトに接続する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、負荷時タップ切換器に関するものである。

負荷時タップ切換器は、送電線あるいは配電線の電圧を調整するために、電圧の変動に応じて変圧器の負荷電流が通電した状態で、巻線のタップを切り換える装置であり、切換部が絶縁媒体中に配置され、絶縁媒体中で負荷電流を開閉するタイプと、切換部に真空スイッチを用いたタイプがある。係る真空スイッチを用いた負荷時タップ切換器としては、従来特許文献１に開示された装置がある。

この特許文献に開示された装置は、回転板の上に２つの真空スイッチを配置するとともに、２つの真空スイッチの一方と直列に接続される制限抵抗が配置される。これら２つの真空スイッチと制限抵抗を公転移動するため、回転板を含める可動部が大型化すると共に、公転移動させるための駆動力が大きくなる。

また、別の１抵抗２真空スイッチの負荷時タップ切換器としては、例えば特許文献２に開示されたものがある。この特許文献２に開示された装置は、蓄勢駆動機構の入力軸と出力軸を同心で二重筒構造とし、入力軸と出力軸にそれぞれローラコンタクトを連結する。すると例えば入力軸を連続して回転させると、出力軸は間欠に所定角度毎に回転するため、入力軸に連結したローラコンタクトは連続して公転移動するが、出力軸に連結したローラコンタクトは間欠的に公転移動する。そして、入力軸に連結したローラコンタクトは、第一の真空スイッチを変圧器の所定のタップに接続し、出力軸に連結したローラコンタクトは、第二の真空スイッチを変圧器の所定のタップに接続する。

特開昭５４−１９１１９号公報 特許第３４３９６２０号公報

特許文献１に開示された装置は、可動部が大きく駆動力も大きくなるため装置全体が大型化する。また特許文献２に開示された装置は、二重筒構造の入力軸と出力軸にそれぞれローラコンタクトを連結したため、装置が複雑化するという課題がある。

上述した課題を解決するために、本発明は、（１）第一の真空スイッチと、第二の真空スイッチと、その第二の真空スイッチと直列に接続された制限抵抗を備えた切換開閉器と、切換開閉器の開閉動作に同期して動作するタップ選択器と、切換開閉器とタップ選択器とを駆動させるためのばね蓄勢駆動機構を有する負荷時タップ切換器であって、切換開閉器と、タップ選択器と、ばね蓄勢駆動機構は、上下に重ねて配置し、切換開閉器は、第一の真空スイッチの一端と、第二の真空スイッチと制限抵抗からなる直列回路の一端をそれぞれ接続した共通接続端子を備え、タップ選択器は、円周上に離散配置した複数の固定コンタクトと、その固定コンタクトの上下に配置した第一の環状固定コンタクトおよび第二の環状固定コンタクトと、円周の中心を回転中心として公転移動する第一のローラコンタクトおよび第二のローラコンタクトを備え、第一のローラコンタクトは固定コンタクトと第一の環状固定コンタクトとを接触により接続する構成とし、第二のローラコンタクトは固定コンタクトと第二の環状固定コンタクトとを接触により接続する構成とし、第一の真空スイッチの他端は第一の環状固定コンタクトに、直列回路の他端は第二の環状固定コンタクトに、変圧器の各タップは固定コンタクトに接続するものであり、ばね蓄勢駆動機構の出力軸の回動に伴い第一の真空スイッチ，第二の真空スイッチを開閉動作させるとともに、第一のローラコンタクトおよび第二のローラコンタクトを公転移動させて変圧器のタップ切換を行うようにした。実施形態では、第一の環状固定コンタクト２４を固定コンタクト２３の上側に配置し、第二の環状固定コンタクト２５を固定コンタクト２３の下側に配置したが、上下を逆に配置しても良い。

本発明は、２つの真空スイッチおよびタップ選択器がばね蓄勢駆動機構の出力軸の回動に合わせて、それぞれが順番に開閉動作を行う構造が簡単な負荷時タップ切換器である。 タップ選択器と真空スイッチの動作タイミングの協調を図ることは難しいが、本発明では、 真空スイッチの一端をそれぞれの環状固定コンタクトに接続し、タップ選択を行うローラコンタクトはそれぞれの環状固定コンタクトに絶えず接触させておき、出力軸の回動に合わせて各タップが接続された固定コンタクトにローラコンタクトが点接触もしくは線接触させているため、動作タイミングを容易に同期させることができる。公転移動する可動部は第一のローラコンタクト，第２のローラコンタクトとなり、真空スイッチ等は固定設置できるため、軽量・構成が簡単となる。

（２）第一のローラコンタクトと第二のローラコンタクトは、ばね蓄勢駆動機構の出力軸の回動に追従して回動する駆動軸に絶縁支持物を介して取り付けられるようにするとよい。駆動軸は、ばね蓄勢駆動機構の出力軸と一体でも良いし別体でも良い。別体とする場合に、同心としても良いし、偏芯させても良い。

（３）第一のローラコンタクトと第二のローラコンタクトは公転移動の回転方向にずらし、第一のローラコンタクトと第二のローラコンタクトの固定コンタクトの接触部を同一高さに設定するとよい。このようにすると全体の高さを低く抑えることができる。

（４）第一の環状固定コンタクトと第二の環状固定コンタクトとを絶縁する第一の絶縁筒の内面に、複数の固定コンタクトを配列し、第一の環状固定コンタクトおよび第二の環状固定コンタクトを他相または大地と絶縁する第二の絶縁筒を備え、第一の絶縁筒と第二の絶縁筒を段積み構成とするとよい。

（５）三相変圧器において、タップを接続する固定コンタクトを備えた第一の絶縁筒および第一のローラコンタクトと第二のローラコンタクトの配置を相ごとに任意の角度に配列して段積み構成とするとよい。

（６）切換開閉器は、第二の真空スイッチと制限抵抗の直列回路に対して並列接続する第三の真空スイッチを備えるようにするとよい。係る構成を採ると、１抵抗３真空スイッチ方式の負荷時タップ切換器に適用できる。 特に、真空スイッチとタップ切換器の動作は、１抵抗２真空スイッチに対して動作過程が少ないため、切換開閉器とタップ選択器の動作タイミングを取りやすい。

（７）切換開閉器を駆動する駆動軸と、タップ切換器を駆動させる駆動軸の中間に、回転を減速させる減速器を設け、真空スイッチの開閉動作における切換開閉器の駆動軸の動作，角度に対してタップ選択器の駆動軸の動作角度を小さくする構成とするとよい。このように減速器を備えることで、動作タイミングをより確実にすることができる。

本発明では、真空スイッチ等が固定設置でき、また、複数のローラコンタクトはタップ選択器の駆動軸に連結して一体に公転移動するため、軽量で装置構成が簡単となる。

本発明に係る負荷時タップ切換器の好適な第一実施形態を示す外観図である。 本発明を適用した負荷時タップ切換器の結線図で、（ａ）は変圧器の一次側の中性点側に負荷時タップ切換器を設けた負荷時タップ切換変圧器の結線図、（ｂ） は単巻変圧器に負荷時タップ切換器を設けた自動電圧調整器の結線図、（ｃ）は切換開閉器およびタップ選択器の一相分（１抵抗２真空スイッチ）が、タップ巻線２Ｔのタップ３に接続している状態を示す図である。 各相のタップ選択器を１２０°ずつ配置をずらしたタップ切換器の外観図である。 タップ選択器のローラコンタクトの接続状態を示す一例の断面図である。 （ａ）タップ選択器の１相分の一例の平面図であり、（ｂ），（ｃ）は第一のローラコンタクトと第二のローラコンタクトが固定コンタクトに接触するタップ選択過程の一例を示す説明図である。 負荷時タップ切換器を三相変圧器のタップ巻線の接続状態を示す一例で、 （ａ）は変圧器の第一相のタップと、（ｂ）は第二相のタップと、（ｃ）は第三相のタップとタップ選択器の固定コンタクトとの接続状態の説明図である。 負荷時タップ切換器の高圧側へのタップ切換の動作説明図である。 負荷時タップ切換器の低圧側へのタップ切換の動作説明図である。 本発明の第２実施形態に対応する１抵抗３真空スイッチの負荷時タップ切換器の結線図で、（ａ）は偶数側のタップが通電している状態を示す図、（ｂ）は奇数側のタップが通電している状態を示す図である。 本発明の第２実施形態におけるタップ選択器のローラコンタクトの接続状態説明図で、（ａ）は図９（ａ）の状態を、（ｂ）は図９（ｂ）の状態に対応した図である。

図１は、本発明に係る負荷時タップ切換器の好適な第一実施形態を示している。図示するように、本実施形態の負荷時タップ切換器１は、その外形状が全体として略円筒形となる。そして負荷時タップ切換器１は、変圧器のタップ巻線のうち運転するタップを選択するタップ選択器２０と、そのタップ選択器２０で通電状態のまま選択されたタップに回路を切り換える切換開閉器１０とを備える。本実施形態では、それら切換開閉器１０とタップ選択器２０を上下別に配置した。ここでは、タップ選択器２０を下方に配置し、そのタップ選択器２０の上方に切換開閉器１０を配置する。さらに切換開閉器１０の上方に、切換開閉器１０とタップ選択器２０とを駆動させるためのばね蓄勢駆動機構４を配置する。ばね蓄勢駆動機構４は、ばね４ａに蓄勢されたエネルギーを開放して出力軸５を間欠に所定角度毎に回動させる。この出力軸５の回動に追従して、切換開閉器１０とタップ選択器２０は同期して所定角度回転し、所望のタップが選択されるとともに、切換開閉器１０の真空スイッチが開閉する。また、このばね蓄勢駆動機構４の入力軸は、天板に配置した駆動モータ４５の出力軸に連結し、駆動モータ４５の回転に伴いばね蓄勢駆動機構４の入力軸が回動しばね４ａを蓄勢する。なお入力軸に与える回転力は、本実施形態では駆動モータを用いたが手動により与えるようにしても良い。ばね蓄勢駆動機構４は、従来公知の各種の機構を用いることができるため、その詳細な説明を省略する。

図２は、本実施形態の負荷時タップ切換器の適用例で、図２（ａ）は変圧器の一次巻線の中性点側に負荷時タップ切換器を設けた負荷時タップ切換変圧器の結線図である。 図２ （ｂ） は単巻変圧器に負荷時タップ切換器を設けた自動電圧調整器の結線図である。主巻線２Ｍと直列にタップ巻線２Ｔが接続されており、このタップ巻線２Ｔに電圧を切り換えるための複数（本実施形態では９個）のタップ３が設けられている。

そして、図２（ｃ）は、図２（ａ）および（ｂ）における切換開閉器１０およびタップ選択器２０の一相分（１抵抗２真空スイッチ）が、タップ巻線２Ｔのタップ３に接続している状態を示しており、後述するタップ切換動作により図中の上方または下方の矢印の方向に移動してタップ切換を行なう。なお、後述するように実際のタップの切換動作は水平面内での回転により行う。

図２（ｃ）に示すように、一相分の切換開閉器１０は、第一の真空スイッチ１１と、第二の真空スイッチ１２と、制限抵抗（限流抵抗）１３とを備えて構成される。より具体的な回路構成は、第二の真空スイッチ１２と制限抵抗１３を直列に接続し、第一の真空スイッチ１１の一端と、制限抵抗１３の第二の真空スイッチ１２との非接続側を共通接続端子１４に接続する。

図１に示すように、切換開閉器１０は、上下に所定の距離をおいて配置されるリング状の枠体４１，４２間に設置される。下側枠体４１と上側枠体４２は、複数本の柱部４３により連結される。第一の真空スイッチ１１，第二の真空スイッチ１２は、両枠体４１，４２間に起立配置される。つまり下側枠体４１上に両真空スイッチ１１，１２が起立配置され、それら真空スイッチ１１，１２の上面に、絶縁ポスト１１ｂ，１２ｂひいてはワイプばね１１ｃ，１２ｃが連携され、ワイプばね１１ｃ，１２ｃの上端にローラフォロア１１ｄ，１２ｄが設置される。このローラフォロア１１ｄ，１２ｄは、上側枠体４２の下方に配置された円筒カム（溝カム）４４に連携し、円筒カム４４の回転に応じてローラフォロア１１ｄ，１２ｄが昇降し、それに伴い両真空スイッチ１１，１２が開閉する。円筒カム４４は、上述した出力軸５に連結され、出力軸５と一体になって回転する。

このように各真空スイッチ１１，１２は、下側枠体４１上、すなわち、負荷時タップ切換器１の外周に配置されるため、真空スイッチ１１，１２のストロークの調整等のメンテナンス作業が容易に行える。また、真空スイッチ１１，１２のストロークは、円筒カム４４の周面に設けた溝カムの溝幅で寸法管理できるため、調整・設定が容易に行える。また、真空スイッチ１１，１２の固定側は、下側枠体４１上に固定設置されているため、他の回路部品と電気的導通を図るための接続線の可動部が必要なく、制限抵抗１３を外付けできる。

タップ選択器２０は、３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）を上下に段積み配置する。その外観は図３に示すように同一外径寸法からなる円筒状の第一の絶縁筒３１と第二の絶縁筒３２とを交互に積層配置した。より具体的には、各相に対応する３つの第一の絶縁筒３１を上下に配置し、隣接する第一の絶縁筒３１間と、上側の第一の絶縁筒３１の上方と、下側の第一の絶縁筒３１の下方にそれぞれ第二の絶縁筒３２を配置した。

また図４に示すように、第二の絶縁筒３２は、その内周面の上下方向の中央部位に中心に向けて突出する庇部３２ａを形成している。そして、１つの第一の絶縁筒３１の上方に位置する第二の絶縁筒３２の庇部３２ａから、その１つの第一の絶縁筒３１の下方に位置する第二の絶縁筒３２の庇部３２ａまでの区間が、タップ選択器２０の一相分を構成する。そして、第一の絶縁筒３１の内周面側の同一円周上には各タップ３に接続される固定コンタクト２３を離散的に等間隔に配置している。固定コンタクト２３は、複数のタップ３に合わせて９個用意し、各固定コンタクト２３同士は相互に絶縁されている。また各固定コンタクト２３は、第一の絶縁筒３１の内周面に形成された凹部３１ａ内に埋め込み設置される。凹部３１ａの深さと固定コンタクト２３の厚さを等しい設定にするとよい。このようにすると、固定コンタクト２３の露出面と、第一の絶縁筒３１の内周面とが面一となるので、第一の絶縁筒３１の内周面の同一円周上が段差無くつながる。さらに第一の絶縁筒３１の各固定コンタクト２３の取付面の所定位置には内外に貫通する貫通孔３１ｂが形成されている。この貫通孔３１ｂを介して固定コンタクト２３の外周面に形成した接続端子２３ａを外側に突出配置する。この接続端子２３ａにタップ接続線３Ｓを接続する。これにより、タップ３と固定コンタクト２３が導通する。

第一の絶縁筒３１の内周面と、その上側に位置する第二の絶縁筒３２の内周面に跨ぐようにしてその全周に渡って第一の環状固定コンタクト２４を配置する。また、第一の絶縁筒３１の内周面と、その下側に位置する第二の絶縁筒３２の内周面に跨ぐようにしてその全周に渡って第二の環状固定コンタクト２５を配置する。そして、第一の絶縁筒３１と第二の絶縁筒３２の接続面の円周方向の同一位置には凹状切欠部３１ｃ，３２ｂを設ける。よって、上下に対向するように配置された凹状切欠部３１ｃ，３２ｂにより、内外に貫通する貫通孔が形成され、その貫通孔を介して第一，第二の環状固定コンタクト２４，２５に接続した接続端子２４ａ，２５ａが外側に突出配置する。

ばね蓄勢駆動機構４の出力軸５は、図１に示すように切換開閉器１０内を上下に貫通するように配置される。出力軸５の下端には、図４に示すようにタップ選択器２０内を上下に伸びる駆動軸６に連結され、一体となって回転する。つまり、駆動軸６は、出力軸５の回転に伴い間欠的に回転する。さらに、図５に示すように、第一の絶縁筒３１，第二の絶縁筒３２は、駆動軸６と同心円状に配置される。出力軸５と駆動軸６は、一体ものの棒体で構成しても良い。

上述したように第一の真空スイッチ１１の一端と、制限抵抗１３の第二の真空スイッチ１２との非接続側を共通接続端子１４に接続している。そして、第一の真空スイッチ１１の他端は、第一の環状固定コンタクト２４の接続端子２４ａに接続される。また、第二の真空スイッチ１２の他端は、第二の環状固定コンタクト２５の接続端子２５ａに接続されている。

固定コンタクト２３と第一の環状固定コンタクト２４とを接続するための第一のローラコンタクト２１と、固定コンタクト２３と第二の環状固定コンタクト２５とを接続するための第二のローラコンタクト２２は、それぞれ絶縁支持物２７を介してばね蓄勢駆動機構４の出力軸５に連係される駆動軸６に連結する。より具体的には、第一のローラコンタクト２１および第二のローラコンタクト２２は、絶縁支持物２７の先端に接触ばね２６を介して取り付けられる。この接触ばね２６の弾性復元力により、各ローラコンタクト２１，２２は径方向外側に向けて付勢される。この付勢力により、各ローラコンタクト２１，２２は、第一の絶縁筒３１や第二の絶縁筒３２の内周面（所定のコンタクト２３，２４，２５）に対して適度の力で接触する。ローラコンタクト２１，２２は、上下に伸びる回転軸２１ａ，２２ａと一体になってフリー回転するもので、その回転軸２１ａ，２２ａの上下両端はコ字状の支持プレート２１ｂ，２２ｂに軸受け支持される。この支持プレート２１ｂ，２２ｂが、接触ばね２６の先端に固定される。よって、駆動軸６の回転に伴い両ローラコンタクト２１，２２は駆動軸６を回転中心として公転移動する。その際、各ローラコンタクト２１，２２は、接触ばね２６の弾性復元力により各絶縁筒３１，３２や所定のコンタクト２３，２４，２５に所定の力で接触しているとともに、回転軸２１ａ，２２ａの軸回りに自転可能となっているため、各ローラコンタクト２１，２２は係る公転移動する際に自転し、スムーズな公転移動が行われる。

さらに図４（ａ）に示すように、第一のローラコンタクト２１と、第二のローラコンタクト２２は、上下に位置をずらすとともに、図５に示すように回転方向にもずらしている。そして、駆動軸６の回転に追従して第一のローラコンタクト２１と第二のローラコンタクト２２は回転する。これにより回転角度位置により、図４に示すように、第一のローラコンタクト２１が第一の環状固定コンタクト２４と固定コンタクト２３間の両方に接触して電気的に導通し、第二のローラコンタクト２２が第二の環状固定コンタクト２５と固定コンタクト２３間の両方に接触して電気的に導通する。よって、第一の真空スイッチ１１の他端は、第一の環状固定コンタクト２４→第一のローラコンタクト２１→固定コンタクト２３→タップ接続線３Ｓを経由して所定のタップ３と導通する。また、第二の真空スイッチ１２の他端は、第二の環状固定コンタクト２５→第二のローラコンタクト２２→固定コンタクト２３→タップ接続線３Ｓを経由して所定のタップ３と導通する。

また、別の回転角度位置では、隣接する固定コンタクト２３の間に第一のローラコンタクト２１または第二のローラコンタクト２２が位置すると、固定コンタクト２３と絶縁状態となるので、いずれのタップとも非導通となる。

図５（ｂ）は、接触ばね２６のばね力で、第一のローラコンタクト２１および第二のローラコンタクト２２が、固定コンタクト２３と第一の環状固定コンタクト２４および第二の環状固定コンタクト２５とを接続している状態における固定コンタクト２３の高さ位置の断面を示している。この固定コンタクト２３の上下に位置する第一の環状固定コンタクト２４および第二の環状固定コンタクト２５は、図５では示されない。よって、図示するように両ローラコンタクト２１，２２は、同じ固定コンタクト２３に接触している状態では、第一のローラコンタクト２１は固定コンタクト２３の上に配置される第一の環状固定コンタクト２４にも接触し、第二のローラコンタクト２２は固定コンタクト２３の下に配置される第二の環状固定コンタクト２５にも接触する。

この状態からタップ選択器２０が時計方向に回動すると、図５（ｃ）に示すように第一のローラコンタクト２１は固定コンタクト２３に接触している。一方、第二のローラコンタクト２２は隣接の高圧側の固定コンタクト２３に接触している。つまり、両ローラコンタクト２１，２２は、隣接する異なる固定コンタクト２３に接触し、この状態が第一のローラコンタクト２１と第二のローラコンタクト２２とがタップ間を真空スイッチ１１，１２および制限抵抗１３を介して橋絡している状態である。

さらに図５に示すように第一のローラコンタクト２１と第二のローラコンタクト２２を回転方向にずらしているため、図４（ｂ）に示すように、第一のローラコンタクト２１と第二のローラコンタクト２２の固定コンタクト２３に対する接触部を同一高さに設定することができる。そのように固定コンタクト２３の接触部を同一高さとすることにより固定コンタクト２３の幅を小さく（上下長を短く）することができる。

図６は、変圧器の巻線２（タップ巻線２Ｔ）のタップ３とタップ選択器２０との接続を示している。タップ３は説明上、上限タップ３Ｕ，中間タップ３Ｍ、下限タップ３Ｌの３つのみを図示しており、 タップ選択器２０の第一のローラコンタクト２１および第二のローラコンタクト２２は、中間タップ３Ｍが接続された固定コンタクト２３Ｍに接触している状態を示す。

図６（ａ）は変圧器の第一相とタップ選択器２０の第一相との接続を、図６（ｂ）は変圧器の第二相とタップ選択器２０の第二相との接続を、図６（ｃ）は変圧器の第三相とタップ選択器２０の第三相との接続している。各図から明らかなように、タップ選択器２０の各相の中間タップは、 変圧器のタップ引き出し部に相対する方向に向いて配置している。そのため、変圧器の各相の中間タップ接続線は、各相とも最短距離で接続される。各タップ接続線はタップ選択器２０のそれぞれ接続される固定コンタクト２３の位置に合わせて、接続線の長さを変えて配線するとよい。

このように相ごとにタップ接続端子位置を変えたタップ選択器２０の外形側面図は、図３に示すようになる。すなわち、タップ選択器２０の第一相〜第三相の中間タップ３Ｍを接続した固定コンタクト２３Ｍは、変圧器のタップ３の引き出し位置に合わせて、それぞれ１２０度配置をずらしている。

このように各相の固定コンタクトの配置を変圧器のタップ引き出し方向に対して合わせることにより、各変圧器からの各タップ接続線の長さを各タップ接続位置に合わせることにより、 配線作業性が向上するとともに、誤配線を防止できる。また、各相のローラコンタクトの配置する角度をずらすことにより、駆動軸６に対する接触ばねの反力は相殺され、駆動軸６に加わる荷重は小さくなり、駆動軸６のたわみも抑えられる。

次に、負荷時タップ切換器１のタップ切換の動作を説明する。図７は高圧側へのタップ切換を、図８は低圧側へのタップ切換の動作説明図をそれぞれ示している。タップ選択器２０の可動部が回動してタップ切換を行なう。説明上、図７では固定コンタクトが図の右方向に、図８では図の左方向に動くように図示している。図７（ａ）から順に遷移して高圧側タップへの切換の動作を以下に説明する。

図７（ａ）は第一の真空スイッチ１１は閉路状態で、第二の真空スイッチ１２は開路状態である。よって、通過電流ＩＬの通電経路は、タップ３→固定コンタクト２３→第一のローラコンタクト２１→第一の真空スイッチ１１→共通接続端子１４となる。

次に、図７（ｂ）に示すように、タップ選択器２０の可動部（駆動軸６，両ローラコンタクト）の回動に伴い、固定コンタクト２３が相対的に図の右方向に移動し、第二のローラコンタクト２２が固定コンタクト２３から乖離した状態となる。この状態では、通過電流ＩＬの通電経路は図７（ａ）と同じである。

図７（ｃ）に示すように、さらにタップ選択器２０の可動部が回転し、第二のローラコンタクト２２が次の高圧側のタップ３ｎの固定コンタクト２３ｎに接触した状態となる。この状態でも第二の真空スイッチ１２が開路したままであるため、通過電流ＩＬの通電経路は図７（ａ）と同じである。

図７（ｄ）に示すように、さらにタップ選択器２０の可動部が回転するとともに、第二の真空スイッチ１２が開路から閉路になった状態となる。すると、タップ３とタップ３ｎとはローラコンタクト２１，２２、真空スイッチ１１，１２および制限抵抗１３を介して橋絡した状態となり、タップ間循環電流Ｉｏが流れる。また、通過電流ＩＬの通電経路は制限抵抗１３の無い第一の真空スイッチ１１を通るため図７（ａ）と同じである。

図７（ｅ）はさらにタップ選択器２０の可動部が回転することで第一の真空スイッチ１１が閉路から開路になった状態で、第一の真空スイッチ１１は通過電流ＩＬおよびタップ間循環電流Ｉｏを遮断する。この電流遮断により、通過電流ＩＬの通電経路は、タップ３ｎ→固定コンタクト２３ｎ→第二のローラコンタクト２２→第二の真空スイッチ１２→制限抵抗１３→共通接続端子１４となる。
図７（ｆ）は第一のローラコンタクト２１が固定コンタクト２３から乖離した状態で、通過電流ＩＬの通電経路は図７（ｅ）と同じである。

図７（ｇ）は第一のローラコンタクト２１が高圧側のタップ３ｎの固定コンタクト２３ｎに接触した状態で、通過電流ＩＬの通電経路は図７（ｅ）と同じである。

図７（ｈ）は第一の真空スイッチ１１が開路から閉路になった状態で、第二の真空スイッチ１２とも閉路した状態である。制限抵抗１３の抵抗値により、通過電流ＩＬのほとんどの通電経路は、タップ３ｎ→固定コンタクト２３ｎ→第一のローラコンタクト２１→第一の真空スイッチ１１→共通接続端子１４となる。ただし、第二の真空スイッチ１２および制限抵抗１３の回路には、回路抵抗の割合に応じ、通過電流ＩＬの分流分が通流する。

図７（ｉ）は第二の真空スイッチ１２が閉路から開路になった状態で、通過電流のＩＬの分流を遮断する。通過電流ＩＬの電流経路は、タップ３ｎ→固定コンタクト２３ｎ→第一のローラコンタクト２１→第一の真空スイッチ１１→共通接続端子１４となる。
これらの図７（ａ）から（ｉ）の一連の動作で、タップ３から高圧側のタップ３ｎに切り換わり、電圧を調整する。

なお、図８は低圧側タップへの切換である。タップ切換動作は、図７（ｉ）の動作から順に（ａ）へと動作し、タップ３ｎから低圧側のタップ３に切り換わり、電圧を調整する。

図９は、本発明の第２の実施形態である１抵抗３真空スイッチの負荷時タップ切換器の一相分の結線図を示している。第一の真空スイッチ１１の一端、第二の真空スイッチ１２と直列に接続された制限抵抗１３の一端および第三の真空スイッチ１５の一端は、共通接続端子１４に接続されている。一方、第一の真空スイッチ１１の他端は第一のローラコンタクト２１を介して偶数側タップの固定コンタクト２３Ｒに接続されている。また、第二の真空スイッチ１２の他端と第三の真空スイッチ１５の他端とを接続し、第二のローラコンタクト２２を介して奇数側タップの固定コンタクト２３Ｌに接続されている。

図９（ａ）に示す状態では、第一の真空スイッチ１１は閉路状態、第二の真空スイッチ１２および第三の真空スイッチ１５は開路状態となっている。この状態では第一のローラコンタクト２１および第一の真空スイッチ１１を介して２番目のタップである固定コンタクト２３Ｒが共通接続端子１４に接続され、電圧調整されている。

図９（ｂ）は、図９（ａ）の状態から奇数側の３番目の固定コンタクト２３Ｌにタップを切り換えた状態を示している。この状態では、第一の真空スイッチ１１は開路状態、第三の真空スイッチ１５は閉路状態である。 第二のローラコンタクト２２および第三の真空スイッチ１５を介して３番目のタップである固定コンタクト２３Ｌが共通接続端子１４に接続され、タップ２３Ｒからタップ２３Ｌに切り換り、電圧調整されている。なお、第二の真空スイッチ１２はタップ選択過程において、開路→閉路→開路の動作を行う。

本実施形態では、タップ選択過程において偶数側の固定コンタクトと奇数側の固定コンタクトが共に通電される際には第一の真空スイッチ１１を閉路状態で、第二の真空スイッチ１２を開路→閉路状態とすることで制限抵抗１３に電流が流れるようにする。そして、第一の真空スイッチ１１を閉路→開路状態とし、その後、第三の真空スイッチ１５を開路→閉路とし、最後に第二の真空スイッチを閉路→開路とする一連の動作を行う。

図１０は図９のタップ選択器２０のローラコンタクトと固定コンタクトの接続した状態を示す。図１０（ａ）は第一のローラコンタクト２１が偶数側の固定コンタクト２３Ｒに、第二のローラコンタクト２２が奇数側の固定コンタクト２３Ｌに接続している状態である。ばね蓄勢駆動機構４の出力軸５に連係される駆動軸６の回動に伴いローラコンタクトで構成された可動部が動作し、 図１０（ｂ）に示すように第一のローラコンタクト２１が偶数側の次のタップの固定コンタクト２３Ｒｎに移動して接触し、タップ切換を行なう。なお、第二のローラコンタクト２２は固定コンタクト２３Ｌに接続したままの状態である。
＜変形例＞

上述した実施形態では、切換開閉器を駆動させる出力軸５とタップ選択器を駆動させる駆動軸６は同軸で構成した。本発明はこれに限ることは無く、例えば真空スイッチを駆動させる切換開閉器を駆動させる出力軸５の動作角度に対して、 ローラコンタクトを駆動させるタップ選択器の動作角度を小さくする減速器を駆動軸６の途中に備えるようにしてもよい。

係る構成を採ると、減速器により、タップの１切換動作において、切換開閉器の動作角度をタップ選択器より大きくすることができ、 真空スイッチとタップ選択器のそれぞれの開閉動作のタイミングをより確実にすることができる。

また、三相変圧器において、タップ３を接続する固定コンタクト２３を備えた第一の絶縁筒３１および第一のローラコンタクト２１と第二のローラコンタクト２２の配置を相ごとに任意の角度に配列して段積みするとよい。

更に、上述した形態では３相分のタップ選択器を上下に３段積みにした構成で説明した。しかし、Ｖ結線で構成する三相変圧器においては、２相分のタップ選択器を上下に２段積みで対応することもできる。また、１相のみのタップ選択器にでも対応することができ、１相ごとのユニット構成にするとよい。

１ 負荷時タップ切換器
２ 巻線
２Ｍ 主巻線
２Ｔ タップ巻線
３ タップ
３Ｓ タップ接続線
４ ばね蓄勢駆動機構
５ ばね蓄勢駆動機構の出力軸
６ 駆動軸
１０ 切換開閉器
１１ 第一の真空スイッチ
１２ 第二の真空スイッチ
１３ 制限抵抗
１４ 共通接続端子
１５ 第三の真空スイッチ
２０ タップ選択器
２１ 第一のローラコンタクト
２２ 第二のローラコンタクト
２３ 固定コンタクト（タップ巻線に接続）
２４ 第一の環状固定コンタクト（主回路側）
２５ 第二の環状固定コンタクト（抵抗側）
２６ 接触ばね
２７ 絶縁支持物
３１ 第一の絶縁筒
３２ 第二の絶縁筒

Claims (7)

1. 第一の真空スイッチと、第二の真空スイッチと、その第二の真空スイッチと直列に接続された制限抵抗を備えた切換開閉器と、
   切換開閉器の開閉動作に同期して動作するタップ選択器と、
   切換開閉器とタップ選択器とを駆動させるためのばね蓄勢駆動機構を有する負荷時タップ切換器であって、
   切換開閉器と、タップ選択器と、ばね蓄勢駆動機構は、上下に重ねて配置し、
   切換開閉器は、第一の真空スイッチの一端と、第二の真空スイッチと制限抵抗からなる直列回路の一端をそれぞれ接続した共通接続端子を備え、
   タップ選択器は、円周上に離散配置した複数の固定コンタクトと、その固定コンタクトの上下に配置した第一の環状固定コンタクトおよび第二の環状固定コンタクトと、円周の中心を回転中心として公転移動する第一のローラコンタクトおよび第二のローラコンタクトを備え、
   第一のローラコンタクトは固定コンタクトと第一の環状固定コンタクトとを接触により接続する構成とし、
   第二のローラコンタクトは固定コンタクトと第二の環状固定コンタクトとを接触により接続する構成とし、
   第一の真空スイッチの他端は第一の環状固定コンタクトに、直列回路の他端は第二の環状固定コンタクトに、変圧器の各タップは固定コンタクトに接続するものであり、
   ばね蓄勢駆動機構の出力軸の回動に伴い第一の真空スイッチ，第二の真空スイッチを開閉動作させるとともに、第一のローラコンタクトおよび第二のローラコンタクトを公転移動させて変圧器のタップ切換を行うことを特徴とする負荷時タップ切換器。
2. 第一のローラコンタクトと第二のローラコンタクトは、ばね蓄勢駆動機構の出力軸の回転に追従して回転する駆動軸に絶縁支持物を介して取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の負荷時タップ切換器。
3. 第一のローラコンタクトと第二のローラコンタクトは公転移動の回転方向にずらし、
   第一のローラコンタクトと第二のローラコンタクトの固定コンタクトの接触部を同一高さに設定することを特徴とする請求項１または２に記載の負荷時タップ切換器。
4. 第一の環状固定コンタクトと第二の環状固定コンタクトとを絶縁する第一の絶縁筒の内面に、複数の固定コンタクトを配列し、
   第一の環状固定コンタクトおよび第二の環状固定コンタクトを他相または大地と絶縁する第二の絶縁筒を備え、
   第一の絶縁筒と第二の絶縁筒を段積み構成としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の負荷時タップ切換器。
5. 三相変圧器において、タップを接続する固定コンタクトを備えた第一の絶縁筒および第一のローラコンタクトと第二のローラコンタクトの配置を相ごとに任意の角度に配列して段積み構成としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の負荷時タップ切換器。
6. 切換開閉器は、第二の真空スイッチと制限抵抗の直列回路に対して並列接続する第三の真空スイッチを備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の負荷時タップ切換器。
7. 切換開閉器を駆動する駆動軸と、タップ切換器を駆動させる駆動軸の中間に、回転を減速させる減速器を設け、
   真空スイッチの開閉動作における切換開閉器の駆動軸の動作，角度に対してタップ選択器の駆動軸の動作角度を小さくする構成としたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の負荷時タップ切換器。

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