JP2019102706A - On-load tap changeover device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は負荷時タップ切換装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to an on-load tap changer.
静止誘導電器のタップを無停電に切換する負荷時タップ切換装置には、切換回路として2つの主回路と1つの限流抵抗回路が設けられているタイプがある。各回路には、機械式接点である真空バルブや、電気トリガ式である半導体スイッチなどのスイッチが設けられている。半導体スイッチの種類としては、サイリスタ、GTOやIGBT等の自励式のスイッチング素子などがある。 Among the on-load tap switching devices for switching the taps of the stationary induction appliance to uninterruption, there is a type in which two main circuits and one current limiting resistance circuit are provided as switching circuits. Each circuit is provided with a switch such as a vacuum valve which is a mechanical contact and a semiconductor switch which is an electric trigger type. Examples of the semiconductor switch include self-excited switching elements such as thyristors, GTOs and IGBTs.
このうち、半導体スイッチであるサイリスタは、切換回数や切換速度に制約を設けることなく切換が可能なので、スイッチ切換による劣化が生じず、機械的な調整が不要である。そのため、負荷時タップ切換装置に好適である。例えば、図15に示す負荷時タップ切換装置では、サイリスタSR1、SR2及び通電スイッチ9、10を有する主回路が、T1タップ端子2及びT2タップ端子3に配置されている。
Among them, the thyristor which is a semiconductor switch can be switched without setting restrictions on the number of times of switching or switching speed. Therefore, deterioration due to switch switching does not occur, and mechanical adjustment is unnecessary. Therefore, it is suitable for the on-load tap changer. For example, in the on-load tap switching device shown in FIG. 15, the main circuit having the thyristors SR1 and SR2 and the
以下、T1タップ端子2はT1端子2もしくはタップ端子2と呼び、T2タップ端子3はT2端子3もしくはタップ端子3と呼ぶ。また、2つのタップ端子2、3のどちらか一方に、限流抵抗回路が接続されている。図15に示す回路構成では、T2端子3側に限流抵抗回路が接続されている。限流抵抗回路には限流抵抗器7およびサイリスタSR3が直列に連結されている。
Hereinafter, the
このような負荷時タップ切換装置にて、限流抵抗回路が接続されていないT1端子2側から、限流抵抗回路が接続されたT2端子3側へのタップ切換動作を行った場合の切換シーケンスについて、図16を用いて説明する。図16では、接点の閉極をON、接点の開極をOFFとして示している。なお、T1端子2側からT2端子3側への切換はT1→T2切換、T2端子3側からT1端子2側への切換はT2→T1切換と略して記載する。
Switching sequence in the case of performing tap switching operation from the
T1→T2切換時には、まず、サイリスタSR3が閉極し、限流抵抗器7が通電を開始して、循環電流が流れる。続いて、切換元のサイリスタSR1が開極し、電流消弧を待って直ちに、切換先のサイリスタSR2が閉極する。その後、サイリスタSR3が開極して限流抵抗器7への通電が切られる。これにより、T1→T2切換動作が完了する。
At the time of T1 → T2 switching, first, the thyristor SR3 is closed, the current limiting
一般にサイリスタを用いたタップ切換動作では、電流位相に同期させて電流零点の直前にてサイリスタを開極させ、直後の零点で消弧させる。従って、上述したように、限流抵抗が非接続のタップ側を切換元として、T1→T2切換を行う場合には、限流抵抗回路のサイリスタSR3閉極→切換元の主回路サイリスタSR1開極→直後に電流(零点)消弧→切換先の主回路サイリスタSR2閉極といった切換シーケンスとなる。 In general, in the tap switching operation using a thyristor, the thyristor is opened immediately before the current zero point in synchronization with the current phase, and is extinguished at the zero point immediately thereafter. Therefore, as described above, in the case where T1 → T2 switching is performed with the current limiting resistance not connected as the switching side as the switching source, thyristor SR3 closing of the current limiting resistance circuit → main circuit thyristor SR1 opening of the switching source The switching sequence is as follows: current (zero point) extinguishing → switching destination main circuit thyristor SR2 closing.
上記の切換シーケンスでは、限流抵抗回路のサイリスタSR3が閉極した時点で限流抵抗器7は通電を開始し、切換先の主回路サイリスタSR2が閉極した時点で限流抵抗器7は電流を主回路サイリスタSR2側に転流する(図16の波形図参照)。このように、限流抵抗器7が通電を開始してからサイリスタSR2側に転流するまでの時間が、限流抵抗器7の通電時間となる。サイリスタを採用している切換シーケンスでは、各動作の間隔を数10μs〜数100μsレベルという非常に短い時間で構成することが可能である。そのため、理論的には限流抵抗器7の通電時間を1ms前後に収めることができる。
In the above switching sequence, the current limiting
ただし、限流抵抗器7の通電時間を1ms前後にすることが可能なのは、限流抵抗回路が接続されたタップ側への切換を実施した時であって、限流抵抗回路が接続されていないタップ側への切換を行う場合には、限流抵抗器7の通電時間は大幅に延びてしまう。この点について、図17を用いて説明する。図17では、限流抵抗回路が接続されたT2端子3側から、限流抵抗回路が接続されていないT1端子2側へのタップ切換動作を行った場合の切換シーケンスを示している。
However, it is possible to make the current conduction time of the current limiting
T2→T2切換時には、まず、サイリスタSR3が閉極し、限流抵抗器7が通電を開始して、循環電流が流れる。続いて、切換元のサイリスタSR2が開極し、電流消弧を待って直ちに、切換先のサイリスタSR1が閉極する。その後、サイリスタSR3が開極して電流(零点)にて消弧して限流抵抗器7への通電が切られる。これによりT2→T1切換動作が完了する。
At the time of T2 → T2 switching, first, the thyristor SR3 is closed, the current limiting
上記の切換シーケンスでは、切換先の主回路サイリスタSR1を閉極させた後、限流抵抗回路のサイリスタSR3を電流零点の直前にて開極させ、その後の零点を待って消弧させなくてはならない(図17の波形図参照)。すなわち、限流抵抗回路が接続されていないタップ側へ切換する場合には、電流零点を2回通らせる必要がある。従って、本シーケンスの合計時間である限流抵抗器7の通電時間は、0.5サイクル時間以上とならざるを得ない。
In the above switching sequence, after closing the main circuit thyristor SR1 of the switching destination, the thyristor SR3 of the current limiting resistance circuit is opened immediately before the current zero point, and it is not necessary to extinguish after waiting for the subsequent zero point. (See the waveform diagram of FIG. 17). That is, when switching to the tap side where the current limiting resistance circuit is not connected, it is necessary to pass the current zero point twice. Therefore, the conduction time of the current limiting
0.5サイクル時間とは、、50Hzの場合では10msとなる。つまり、限流抵抗回路が接続されたタップ側への切換時では通電時間が1ms前後で済ませることが可能であったのに対して、限流抵抗回路が接続されていないタップ側への切換では、限流抵抗器7の通電時間が約10倍も長くなる。通電時間が長くなれば、その分だけ限流抵抗器7の発熱量が増えるため、限流抵抗器7が大型化した。また、限流抵抗器7の通電時間が長くなれば、高速且つ連続してタップ切換動作を行うことが難しくなる。
The 0.5 cycle time is 10 ms in the case of 50 Hz. That is, when switching to the tap side to which the current limiting resistance circuit was connected, it was possible to complete the conduction time to around 1 ms, but when switching to the tap side to which the current limiting resistance circuit was not connected The conduction time of the current limiting
限流抵抗器の通電時間を短縮化する対策としては、限流抵抗器及びサイリスタを1つずつ増やして、両タップに限流抵抗器及びサイリスタを設けることが考えられる。しかしながら、この対策では、部品費用の増大やサイリスタ駆動回路のチャネル追加が余儀なくされる。その結果、コストが増加するので、得策とは言えない。そこで、本発明の実施形態の課題は、コスト増加を抑えつつ限流抵抗器の通電時間を短縮化することにより、限流抵抗器の小型化及び高速連続切換を実現可能とする負荷時タップ切換装置を提供することにある。 As a measure to shorten the energizing time of the current limiting resistor, it is conceivable to increase the current limiting resistor and the thyristor one by one and provide the current limiting resistor and the thyristor on both the taps. However, this measure necessitates an increase in component cost and addition of a channel for the thyristor drive circuit. As a result, the cost increases, so it is not a good idea. Therefore, the problem of the embodiment of the present invention is to reduce the on-load tap switching enabling realization of downsizing and high-speed continuous switching of the current limiting resistor by shortening the current application time of the current limiting resistor while suppressing cost increase. It is in providing an apparatus.
本実施形態の負荷時タップ切換装置は、以下の構成要素(1)〜(6)を有する。
(1)静止誘導電器のタップ巻線に接続された複数のタップ端子。
(2)前記各タップ端子と前記静止誘導電器の中性点端子との間に接続された主回路スイッチ。
(3)前記主回路スイッチと並列に接続され前記中性点端子との間に限流抵抗器を介して接続された限流抵抗スイッチ。
(4)前記限流抵抗スイッチを前記タップ端子に接続する接続スイッチ機構部と、を有する。
前記接続スイッチ機構部は、
(5)切換先となる前記タップ端子に、オン状態にある時の前記限流抵抗スイッチを接続する切換先側の接続スイッチと、
(6)切換元となる前記タップ端子に、オフ状態にある時の前記限流抵抗スイッチを接続する切換元側の接続スイッチと、を備える。
The on-load tap switching device of the present embodiment has the following components (1) to (6).
(1) A plurality of tap terminals connected to the tap winding of the stationary induction appliance.
(2) A main circuit switch connected between each of the tap terminals and a neutral point terminal of the stationary induction device.
(3) A current limiting resistance switch connected in parallel with the main circuit switch and connected via a current limiting resistor to the neutral point terminal.
(4) A connection switch mechanism unit for connecting the current limiting resistance switch to the tap terminal.
The connection switch mechanism unit is
(5) A connection switch on the switching destination side to which the current limiting resistance switch is connected when the tap terminal to be switched is in the on state;
(6) The tap terminal serving as the switching source is provided with a connection switch on the switching source side for connecting the current limiting resistance switch when in the off state.
[第1の実施形態]
[構成]
以下、本発明の第1の実施形態について、図1〜図11を参照して説明する。図1は、サイリスタを用いた負荷時タップ切換装置の回路図である。なお、図15に示した負荷時タップ切換装置の切換回路と同一の構成要素に関しては同一符号を付す。
First Embodiment
[Constitution]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit diagram of the on-load tap changer using a thyristor. The same components as those of the switching circuit of the on-load tap switching device shown in FIG.
[回路構成]
図1に示すように、静止誘導電器のタップ巻線1の各端部からそれぞれ、T1端子2及びT2端子3が引き出されている。これらのタップ端子2、3には、負荷時タップ切換装置の切換回路として、タップ端子2、3に対応した主回路と、限流抵抗回路とが接続されている。各回路は静止誘導電器の中性点側端子8に接続されている。T1端子2側の主回路には、サイリスタSR1及び通電スイッチ9が設けられ、T2端子3側の主回路にはサイリスタSR2及び通電スイッチ10が設けられている。限流抵抗回路にはサイリスタSR3及び限流抵抗器7が設けられている。
[Circuit configuration]
As shown in FIG. 1,
サイリスタSR1は、T1端子2と中性点端子8との間に接続された主回路スイッチであり、サイリスタSR2はT2端子3と中性点端子8との間に接続された主回路スイッチである。サイリスタSR3は、サイリスタSR1、SR2と並列に接続され中性点端子8との間に限流抵抗器7を介して接続された限流抵抗スイッチである。サイリスタSR1〜SR3におけるサイリスタ接続数は適宜選択可能であるが、図1に示した例では、2個のサイリスタを逆並列に接続して双方向の電流を流すことができる双方向サイリスタが用いられている。
The thyristor SR1 is a main circuit switch connected between the
通電スイッチ9、10は、定常運転時に全電流を流すスイッチである。T1端子2及びT2端子3を切換える際の通電中の電圧電流の遮断は、サイリスタSR1〜SR3が行う。そのため、通電スイッチ9、10の遮断性能は、サイリスタSR1〜SR3の内部抵抗分の電圧を遮断できる程度で十分であって、通電中の大電圧電流を遮断する能力は必要としない。
The energizing switches 9 and 10 are switches that cause the entire current to flow during steady operation. When switching the
[接続スイッチ機構部における接続スイッチ]
サイリスタSR3において、限流抵抗器7側と反対側の端部には、接続スイッチ11、12を有する接続スイッチ機構部4が設けられている。接続スイッチ11はT1端子2とサイリスタSR3とを接続し、接続スイッチ12はT2端子3とサイリスタSR3とを接続する。
[Connection switch in connection switch mechanism]
In the thyristor SR3, a
接続スイッチ機構部4において、接続スイッチ11、12のうちのどちらか一方が切換先側の接続スイッチとなり、もう一方が切換元側の接続スイッチとなる。切換先側の接続スイッチとは、切換先となるタップ端子2又は3に対しオン状態にある時のサイリスタSR3を接続するスイッチである。一方、切換元側の接続スイッチとは、切換元となるタップ端子3又は2に対しオフ状態にある時のサイリスタSR3を接続するスイッチである。
In the connection
図2、図3に示した切換シーケンスを参照して、サイリスタSR3のオンオフ状態、並びに、接続スイッチ機構部4の接続スイッチ11、12のうちのどちらが切換先側の接続スイッチとなり、もう一方が切換元側の接続スイッチなるかについて説明する。図2及び図3では、スイッチの閉極をON、スイッチの開極をOFFと示している。
Referring to the switching sequence shown in FIGS. 2 and 3, either the on / off state of the thyristor SR3 or the
図2に示すように、T1端子2が切換元、T2端子3が切換先であるT1→T2切換時の場合、接続スイッチ11が切換元側の接続スイッチとなり、接続スイッチ12が切換先側の接続スイッチとなる。T1→T2切換時では、切換元側の接続スイッチ11は、サイリスタSR3がオンからオフに移行した後で、オン状態となり、オフ状態のサイリスタSR3を切換元のT1端子2に接続する。したがって、T1→T2切換が完了した時点では、切換元側の接続スイッチ11によって、サイリスタSR3は切換元であるT1端子2に接続された状態にある。
As shown in FIG. 2, when
また、T1→T2切換時において、切換先側である接続スイッチ12は、オン状態のサイリスタSR3を切換先のT2端子3に接続し続ける。つまり、接続スイッチ12は、サイリスタSR3がオン状態にあるときは、オン状態を維持している。そのため、T1→T2切換の途中では、切換先側の接続スイッチ12によって、サイリスタSR3は切換先のT2端子3に接続された状態にある。
Further, at the time of T1 → T2 switching, the
図3に示すように、T2端子3が切換元、T1端子2が切換先となるT2→T1切換時の場合、接続スイッチ11が切換先側の接続スイッチとなり、接続スイッチ12が切換元側の接続スイッチとなる。T2→T1切換時において、切換先側の接続スイッチ11は、オン状態のサイリスタSR3を切換先のT1端子2に接続し続ける。つまり、接続スイッチ11は、サイリスタSR3がオン状態にあるときは、オン状態を維持している。そのため、T2→T1切換の途中では、切換先側の接続スイッチ11によって、サイリスタSR3は切換先のT1端子2に接続された状態にある。
As shown in FIG. 3, when
また、T2→T1切換時において、切換元側である接続スイッチ12は、サイリスタSR3がオンからオフに移行した後でオン状態となって、オフ状態のサイリスタSR3を切換元のT2端子3に接続する。したがって、T2→T1切換が完了した時点では、接続スイッチ12によって、サイリスタSR3は切換元であるT2端子3に接続された状態にある。
Further, at the time of T2 → T1 switching, the
このように、接続スイッチ機構部4は、接続スイッチ11、12のオンオフを切り換えることで、オン状態にあるサイリスタSR3に対して、常に切換先となるタップ端子2又は3を接続させている。また、接続スイッチ機構部4は、接続スイッチ11、12のオンオフを切り換えることで、オフ状態のサイリスタSR3を、常に切換元のタップ端子3又は2、すなわちタップ切換が終了した時点で非通電状態となるタップ側に接続させるようになっている。
As described above, the connection
[接続スイッチ機構部の構成要素]
接続スイッチ機構部4の構成要素について図4〜図11を用いて説明する。接続スイッチ機構部4では、T1→T2切換時と、T2→T1切換時とでは、移動した構成要素は可逆動作となる。
[Component of connection switch mechanism]
The components of the
図4に示すように、接続スイッチ12は導体19と接触子20とから構成され、接続スイッチ11は導体21と接触子22とから構成される。導体19、21は縦長のバー状部材である。接触子20、22は、板状部材が積層されており、5枚ごとに上下に二分割されている。接触子20は導体19と対向して設けられ、接触子22は導体21と対向して設けられている。導体19は図4の奥側に位置し、導体21は図4の手前側に位置している。
As shown in FIG. 4, the
接続スイッチ機構部4には図示しない駆動源に連結された切換軸13が設けられている。切換軸13を接続スイッチ機構部4の中心側として、導体19、21の方が接触子20、22よりも中心寄りつまり内側に配置されている。導体19、21は、切換軸13の正逆回転により半径方向に直線状に出入り動作を行うようになっている。
The
すなわち、導体19、21は出入り動作を行うことで、通電面の鉛直な方向に移動自在となっている。導体19、21がこのような移動することにより、接触子20、22の上下の接触子が各々、導体19、21と接離して、接続スイッチ12、11が開閉するようになっている。なお、導体19、21は接触子20、22よりも内側に配置されているので、導体19、21の出入り動作に関しては、導体19、21が内側に引っ込んで接触子20、22と離れる動作を退避動作、導体19、21が外側に出て接触子20、22に接触する動作を進出動作と呼ぶこととする。
That is, the
切換軸13には、その回転力を導体19、21へと伝える部材として、切換押圧カム14が取り付けられている。切換押圧カム14に隣接して切換レバー17が設けられている。切換レバー17には付勢バネ18が取り付けられている。切換押圧カム14及び切換レバー17を上下から挟むようにして、駆動カム15が設置されている。駆動カム15は切換軸13に対し回転自在に支持されている。
The switching
駆動カム15を上下から挟むようにして、バネホルダ16が設置されている。下側のバネホルダ16に隣接して下部支持板23が配置され、上側のバネホルダ16に隣接し上部支持板24が配置されている。これら支持板23、24は接続スイッチ11、12の切換機構本体の固定部となる筐体(図示せず)に各々固定されている。
A
図5に示すように、接触子20、22の上側はいずれもサイリスタSR3に接続されている。接触子22の下側はT1端子2へ、接触子20の下側はT2端子3に各々接続されている。従って、接続スイッチ機構部4の接続スイッチ11、12の閉極動作(導体19、21で言えば進出動作)によって、サイリスタSR3がT1端子2側あるいはT2端子3側へと接続される。
As shown in FIG. 5, the upper sides of the
図6に示すように、導体19、21は、下部支持板23及び上部支持板24に上下方向から挟まれるようにして配置されている。図6では導体19は左側に位置し、導体21は右側に位置する。導体19、21にはそれぞれ、支え軸19a、21a、アーム軸19b、21b及びアーム19c、21cが設けられている。
As shown in FIG. 6, the
アーム19c、アーム21cは、アーム軸19b、21bにより、接続スイッチ11、12の切換機構本体の固定部となる筐体(図示せず)に回転支持される。図6中の符号17aは切換レバー17の係合部である。係合部17aは、駆動カム15の係合溝15aに摺動自在に設置されている。
The arm 19c and the
図7及び図8に示すように、駆動カム15には係合溝15aとガイド溝15bが設けられており、軸受25(図8に図示)に支持されている。導体19、21において接触子20、22との反対側の端部には、駆動ローラ19d、21dが回転自在に支持されている。これら駆動ローラ19d、21dは、駆動カム15のガイド溝15bに挿入されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
図9に示すように、切換押圧カム14には、T1端子2側への切換用である突起14bとT2端子3側への切換用である突起14aとが対向して形成されている。図9中の符号27は切換レバー17の支点軸である。支点軸27は上部支持板24と下部支持板23との間に支持されている。
As shown in FIG. 9, on the
バネホルダ16は、バネホルダ軸受け26を介して駆動軸13に回転支持されている。バネホルダ16にはバネ掛け突起16aが形成されている。このバネホルダ16のバネ掛け突起16aと切換レバー17のバネ掛け突起17bとの間に、付勢バネ18が掛けられている(図9及び図10に図示)。
The
図10に示すように、切換レバー17には上下に対向して係合部17a(図6にも図示)が設けられ、各係合部17aの近傍にはバネ掛け突起17bが設けられている。バネ掛け突起17bには付勢バネ18が取り付けられている。付勢バネ18は、切換中立点を中心にして左右切換方向に付勢力が働くようになっている。
As shown in FIG. 10, the switching
切換レバー17の切換軸13側の端部には切換軸13側へと突出する干渉突起17cが形成されている。干渉突起17cは、切換押圧カム14の両突起14a、14b(図9に図示)の間に配置される。駆動軸13の正逆回転によって、突起14a、14bが干渉突起17cを押圧すると、切換レバー17が回転する。切換レバー17が回転すると、切換レバー17の係合部17aが駆動カム15の係合溝15aを摺動していき、駆動カム15が回転するようになっている。
At the end of the switching
駆動カム15の回転により導体19、21が半径方向に出入り動作を行う。すなわち、駆動軸13の正逆回転により切換レバー17が回転するとき、付勢バネ18によって駆動カム15が切換進行方向に付勢力を受ける。前述したように付勢バネ18によって切換中立点を中心にして左右切換方向に付勢力が働くので、駆動カム15が付勢力を受ける方向は、切換レバー17の切換中立点で逆転するようになっている。
The rotation of the
[接続スイッチ機構部の動作]
以下、図11を用いて、T1→T2切換時([1]〜[6])の接続スイッチ機構部4の動作について説明する。
[Operation of connection switch mechanism section]
Hereinafter, the operation of the connection
図11の[1]に示すT1通電状態では、切換押圧カム14の突起14bが切換レバー17の干渉突起17cを押し切っている。このとき、駆動カム15のガイド溝15bにガイドされた導体19の駆動ローラ19dと、導体21の駆動ローラ21aによって、導体19が接触子20を短絡させており、導体21は接触子22から離れている。付勢バネ18により、駆動カム15は切換レバー17を介して切換端に付勢されている。この付勢力がT1通電状態での接点つまり導体19と接触子2との接触力をもたらしている。
In the T1 energized state shown in [1] of FIG. 11, the
図11の[2]の状態に移行すると、切換軸13が反時計回転方向に回転して中立点に達する。切換軸13の回転に伴って切換押圧カム14は回転するが、突起14aは切換レバー17の干渉突起17cに対する押圧角度に達していない。そのため、切換レバー17は動作せず、導体19と接触子20との短絡状態及び導体21と接触子22との離間状態に変化はなく、接続スイッチ11、12は動作しない。
When shifting to the state of [2] in FIG. 11, the switching
図11の[3]に示した状態では、さらに切換軸13が反時計回転方向へ回転する。そのため、切換押圧カムの突起14aが切換レバー17の干渉突起17cに接触を開始して、これを押す。従って、駆動カム15が時計回転方向に回転し始める。駆動カム15が回転すると、ガイド溝15bに沿って導体19の駆動ローラ19dが移動を開始し、導体19は接触子20から退避動作を始める。
In the state shown in [3] of FIG. 11, the switching
図11の[4]の状態にまで切換軸13が反時計回転方向へ回転すると、切換押圧カム14の突起14aが切換レバー17の干渉突起17cをさらに押す。これにより、駆動カム15の回転が進み、ガイド溝15bに沿って導体19の駆動ローラ19dがさらに移動して、退避する導体19が接触子20から離れ始める。
When the switching
図11の[5]に示した状態では、さらに切換軸13が反時計回転方向へ回転することで、切換押圧カムの突起14aが切換レバー17の干渉突起17cをさらに押し、駆動カム15の回転が続く。そのため、ガイド溝15bに沿って導体21の駆動ローラ21dが移動して、導体21が外側に出るように進み、導体21が接触子22に接触して短絡させる。
In the state shown in [5] of FIG. 11, the switching
図11の[6]に示すように、T2通電状態に至ると、切換押圧カムの突起14aが切換レバー17の干渉突起17cを押し切った状態となる。そのため、導体21が接触子22を上下短絡させ、導体19は接触子20から完全に離れる。この状態では、付勢バネ18により、駆動カム15は切換レバー17を介して切換端にて付勢されている。この付勢力がT2通電側の接点間つまり導体21と接触子22との接触力をもたらしている。
As shown in [6] of FIG. 11, when the T2 current-carrying state is reached, the
続いて、図12を用いて、T2→T1切換時([6]〜[10]、[1])の接続スイッチ機構部4の切換動作について説明する。図12の[6]に示すT2通電状態は、前段と同様である。
Subsequently, the switching operation of the connection
図12の[7]の状態に移行すると、切換軸13が時計回転方向に回転して中立点に達する。切換軸13の回転に伴って切換押圧カム14は回転するが、突起14bは切換レバー17の干渉突起17cに対する押圧角度に達していない。そのため、切換レバー17は動作せず、導体19と接触子20との離間状態及び導体21と接触子22との短絡状態に変化はなく、接続スイッチ11、12は動作しない。
When shifting to the state of [7] in FIG. 12, the switching
図12の[8]に示した状態では、さらに切換軸13が時計回転方向へ回転する。そのため、切換押圧カムの突起14bが切換レバー17の干渉突起17cに接触を開始して、これを押す。従って、駆動カム15が反時計回転方向に回転し始める。駆動カム15が回転すると、ガイド溝15bに沿って導体21の駆動ローラ21dが移動を開始し、導体21は接触子22から退避動作を始める。
In the state shown in [8] of FIG. 12, the switching
図12の[9]の状態にまで切換軸13が時計回転方向へ回転すると、切換押圧カム14の突起14bが切換レバー17の干渉突起17cをさらに押す。これにより、駆動カム15の回転が進み、ガイド溝15bに沿って導体21の駆動ローラ21dがさらに移動して、退避する導体21が接触子22から離れ始める。
When the switching
図12の[10]に示した状態では、さらに切換軸13が時計回転方向へ回転することで、切換押圧カムの突起14bが切換レバー17の干渉突起17cをさらに押し、駆動カム15の回転が続く。そのため、ガイド溝15bに沿って導体19の駆動ローラ19dが移動して、導体19が進出動作を行い、導体19が接触子20に接触して短絡させる。
In the state shown in [10] of FIG. 12, when the switching
図12の[1]に示すT1通電状態に至ると、切換押圧カムの突起14bが切換レバー17の干渉突起17cを押し切った状態となる。そのため、導体19が接触子20を上下短絡させ、導体21は接触子22から完全に離れる。この状態では、付勢バネ18により、駆動カム15は切換レバー17を介して切換端にて付勢されている。この付勢力がT1通電側の接点間つまり導体19と接触子20との接触力をもたらすことになる。
When the T1 energization state shown in [1] of FIG. 12 is reached, the
[電流移動]
上記図2及び図3に示した切換シーケンスでの電流移動(太線で図示)について、図13を用いて説明する。図13中の[1]〜[10]は図11及び図12に示した接続スイッチ機構部の動作を示した図の[1]〜[10]に対応している。
[Current transfer]
The current movement (shown by thick lines) in the switching sequence shown in FIGS. 2 and 3 will be described with reference to FIG. [1] to [10] in FIG. 13 correspond to [1] to [10] in the diagram showing the operation of the connection switch mechanism shown in FIGS. 11 and 12.
T1→T2切換の切換シーケンスでの電流移動について説明する。T1→T2切換の場合は、T2端子3側の接続スイッチ12が切換先の接続スイッチ12、T1端子2側の接続スイッチ11が切換元の接続スイッチ11となる。
The current movement in the switching sequence of T1 → T2 switching will be described. In the case of T1 → T2 switching, the
[1]T1通電状態では、T1端子2側の通電スイッチ9に全電流が流れている。
[2]サイリスタSR1、SR2はともに開極、サイリスタSR3が閉極、切換先の接続スイッチ12はオン、切換元の接続スイッチ11はオフである。そのため、限流抵抗器7を経由してT2端子3側に全電流が流れる。
[1] In the T1 energized state, all current flows in the energizing
[2] The thyristors SR1 and SR2 are both open, the thyristor SR3 is closed, the
T1端子2からT2端子3に切換える場合、端子2、3を同時にON状態とすると、電流は中性点端子8に流れず、T1端子2側からT2端子3側に流れる循環電流となり、温度上昇による巻線の焼損や電磁機械力による巻線変形が発生する恐れがある。そのため、前段では「サイリスタSR1、SR2はともに開極、サイリスタSR3が閉極」としていると述べたが、より正確には、サイリスタSR1の閉極を維持したままで(T1→T2なのでサイリスタSR2は開極状態)、まずはサイリスタSR3を閉極する。
When switching from
すると、切換回路を流れる電流は、タップ巻線1からT1端子2及びサイリスタSR1を介して中性点端子8に流れる電流と、タップ巻線1からT2端子3、サイリスタSR3及び限流抵抗器7を介して中性点端子8に流れる電流とに、抵抗比に見合って分流する。なお、限流抵抗器7があることで、T1端子2、サイリスタSR1、サイリスタSR3を介してT2端子3に流れる循環電流は大幅に抑制される。
Then, the current flowing in the switching circuit is the current flowing from the tap winding 1 to the
サイリスタSR3を閉極した後、サイリスタSR1を開極する。すると、電流は、タップ巻線1からT2端子3、サイリスタSR3及び限流抵抗器7を介して中性点端子8に流れる電流のみとなる。
After closing the thyristor SR3, the thyristor SR1 is opened. Then, current flows only from the tap winding 1 to the
[3]サイリスタSR2が閉極することによりサイリスタSR3側からほぼ全電流がサイリスタSR2側に転流する。すなわち、サイリスタSR2を閉極すると、サイリスタSR3には限流抵抗器7が接続されているので、電流の大部分はタップ巻線1からT2端子3及びサイリスタSR2を介して中性点端子8に流れる。
[3] By closing the thyristor SR2, almost all the current is commutated from the thyristor SR3 to the thyristor SR2. That is, when thyristor SR2 is closed, current limiting
ただし、タップ巻線1からT2端子3、サイリスタSR3及び限流抵抗器7を介して中性点端子8に流れる電流も存在する。サイリスタSR2を閉極にした後、サイリスタSR3を開極することで、電流はタップ巻線1からT2端子3及びサイリスタSR2を介して中性点端子Nに流れる電流のみとなる。
However, there is also a current flowing from the tap winding 1 to the
[4][5]上記[3]と同様に、サイリスタSR2にて全電流を通電する。
[6]T2端子3側の通電スイッチ10が閉極して通電スイッチ10に全電流が流れてT2通電状態となる。
[4] [5] Similar to the above [3], all the current is supplied to the thyristor SR2.
[6] The energizing
次に、T2→T1の切換シーケンスでの電流移動について説明する。T2→T1の場合は、T1端子2側の接続スイッチ11が切換先の接続スイッチ11、T2端子3側の接続スイッチ12が切換元の接続スイッチ12となる。以下の[7]〜[10]は前記[2]〜[5]の可逆動作となる。
Next, current transfer in the switching sequence of T2 → T1 will be described. In the case of T2 → T1, the
[6]T2通電状態では、T2端子3側の通電スイッチ10に全電流が流れている。
[7]サイリスタSR1、SR2はともに開極、サイリスタSR3が閉極、切換先の接続スイッチ11はオン、切換元の接続スイッチ12はオフである。そのため、限流抵抗器7を経由してT1端子2側に全電流が流れる。サイリスタSR1〜SR3は動作の順番は次の通りである。
[6] In the T2 energized state, the entire current flows in the energizing
[7] The thyristors SR1 and SR2 are both open, the thyristor SR3 is closed, the
サイリスタSR2の閉極を維持したままで(T2→T1なのでサイリスタSR1は開極状態)、まずはサイリスタSR3を閉極する。すると、切換回路を流れる電流は、タップ巻線1からT2端子3及びサイリスタSR2を介して中性点端子8に流れる電流と、タップ巻線1からT1端子2、サイリスタSR3及び限流抵抗器7を介して中性点端子8に流れる電流とに、抵抗比に見合って分流する。サイリスタSR3を閉極した後、サイリスタSR1を開極する。すると、電流は、タップ巻線1からT2端子3、サイリスタSR3及び限流抵抗器7を介して中性点端子8に流れる電流のみとなる。
First, the thyristor SR3 is closed while maintaining the closing of the thyristor SR2 (the thyristor SR1 is in an open state since T2 → T1). Then, the current flowing in the switching circuit is the current flowing from the tap winding 1 to the
[8]サイリスタSR1が閉極することによりサイリスタSR3側からほぼ全電流がサイリスタSR1側に転流する。すなわち、サイリスタSR1を閉極すると、サイリスタSR3には限流抵抗器7が接続されているので、電流の大部分はタップ巻線1からT1端子2及びサイリスタSR1を介して中性点端子8に流れる。
[8] When the thyristor SR1 is closed, almost all the current is commutated from the thyristor SR3 to the thyristor SR1. That is, when thyristor SR1 is closed, current limiting
ただし、タップ巻線1からT1端子2、サイリスタSR3及び限流抵抗器7を介して中性点端子8に流れる電流も存在する。サイリスタSR1を閉極にした後、サイリスタSR3を開極することで、電流はタップ巻線1からT1端子2及びサイリスタSR1を介して中性点端子Nに流れる電流のみとなる。
However, there is also a current flowing from the tap winding 1 to the
[9][10]上記[8]と同様に、サイリスタSR1にて全電流を通電する。
[1]T1タップ端2側の通電スイッチ9が閉極して通電スイッチ9に全電流が流れてT1通電状態となる。
[9] [10] Similar to the above [8], all current is supplied to the thyristor SR1.
[1] The energizing
[効果]
第1の実施形態では、静止誘導電器のタップ巻線1に接続されたタップ端子2、3と、
タップ端子2、3と中性点端子8との間に接続されたサイリスタSR1、SR2と、
サイリスタSR1、SR2と並列に接続され中性点端子8との間に限流抵抗器7を介して接続されたサイリスタSR3と、
サイリスタSR3をタップ端子2、3に接続する接続スイッチ機構部4と、を有し、
接続スイッチ機構部4は、
切換先となるタップ端子2又は3にオン状態のサイリスタSR3を接続する切換先側の接続スイッチ11又は12と、
切換元となるタップ端子3又は2にオフ状態のサイリスタSR3を接続する切換元側の接続スイッチ12又は11と、を備える。このため、次のような効果を発揮する。
[effect]
In a first embodiment, the
Thyristors SR1 and SR2 connected between the
A thyristor SR3 connected in parallel with the thyristors SR1 and SR2 and connected via a current limiting
A
The
A
And a
T1→T2切換時では、限流抵抗側のサイリスタSR3閉極→切換元のサイリスタSR1開極→電流(零点)消弧→切換先のサイリスタSR2閉極という切換シーケンスとなる。この切換シーケンスでは、限流抵抗回路のサイリスタSR3が閉極した時点で限流抵抗器7は通電を開始し、切換先の主回路サイリスタSR2が閉極した時点で限流抵抗器7は電流を主回路サイリスタSR2側に転流する(図2の波形図参照)。
At the time of T1 → T2 switching, the switching sequence is as follows: thyristor SR3 closing of current limiting resistance side → thyristor of SR1 opening of switching source → current (zero point) extinguishment → thyristor SR2 closing of switching destination. In this switching sequence, the current limiting
T2→T1切換時では、限流抵抗側のサイリスタSR3閉極→切換元のサイリスタSR2開極→電流(零点)消弧→切換先のサイリスタSR1閉極という切換シーケンスとなる。この切換シーケンスでは、限流抵抗回路のサイリスタSR3が閉極した時点で限流抵抗器7は通電を開始し、切換先の主回路サイリスタSR1が閉極した時点で限流抵抗器7は電流を主回路サイリスタSR1側に転流する(図3の波形図参照)。
At the time of T2 → T1 switching, the switching sequence is as follows: thyristor SR3 closing of current limiting resistance side → opening of thyristor SR2 of switching source → current (zero point) extinguishing → thyristor SR1 closing of switching destination. In this switching sequence, the current limiting
すなわち、第1の実施形態では、タップ巻線1の電流が0Aとなる直前にサイリスタSR3をONとし、タップ巻線1の電流が0Aとなったときに接続スイッチ11又は12をOFFとして、その直後に他方の主回路のサイリスタをONとすることが可能である。タップ巻線1の電流が0Aとなる直前は、周期的に変化する電流波形から求めることができる。
That is, in the first embodiment, the thyristor SR3 is turned ON immediately before the current of the tap winding 1 becomes 0A, and the
例えば、一度電流が0Aとなった以降に電流値が上昇してから下降する波形を描く場合、下降傾向にある電流波形において電流値が1Aとなったときを0Aとなる直前とすることができる。同様に、一度電流が0Aとなった以降に電流値が下降してから上昇する波形を描く場合、上昇傾向にある電流波形において電流値が−1Aとなったときを0Aとなる直前とすることができる。タップ巻線1の電流波形は、電流計測器により測定すれば良い。 For example, in the case of drawing a waveform in which the current value rises and then falls after the current has once reached 0 A, the time when the current value becomes 1 A in the current waveform that tends to fall can be made just before 0 A. . Similarly, in the case of drawing a waveform in which the current value drops and then rises after the current has once reached 0 A, the time when the current value becomes -1 A in the current waveform that tends to rise is made just before it becomes 0 A. Can. The current waveform of the tap winding 1 may be measured by a current measuring device.
以上の第1の実施形態では、2つのタップ端子2、3のどちらか一方に限流抵抗回路を固定的に接続するのではなく、接続スイッチ機構部4で接続スイッチ11又は12のオンオフを切り換えることによって、オン状態にあるサイリスタSR3に対し、常に切換先のタップ端子2(又は3)を接続することができる。このため、切換動作の途中では限流抵抗回路から切換先のタップ端子2、3への通電が可能である。
In the above first embodiment, the connection
また、接続スイッチ機構部4は、オフ状態にあるサイリスタSR3を、どちらか一方のタップ端子2又は3に固定して接続するのではなく、接続スイッチ11、12のオンオフを切換することで、オフ状態にあるサイリスタSR3を、常に切換元のタップ端子2、3に接続させることができる。このため、端子2、3に対する限流抵抗回路の接続状態が切換可能となり、タップ切換動作は、必ず、限流抵抗回路が接続されていないタップ側からの切換動作となる。
Further, the connection
したがって、常に、限流抵抗器7が接続されてない端子2又は3側から、限流抵抗器7が接続された端子3又は2側へのタップ切換動作を行うことができる。この時の両切換シーケンスは可逆であって、上述したように、サイリスタを採用した切換シーケンスでは、各動作の間隔は数10μs〜数100μsレベルで構成することができる。従って、前記間隔の合計時間である限流抵抗器7の通電時間を1ms前後とすることが可能である。
Therefore, it is possible to always perform the tap switching operation from the
上記の第1の実施形態では、接続スイッチ機構部4が接続スイッチ11、12を切り換えることにより、限流抵抗回路が接続されていないタップ側への切換を行うことがない。その結果、切換先となる主回路サイリスタSR1又はSR2を閉極させた後、サイリスタSR3を電流零点の直前にて開極させ、その後の零点を待って消弧させる必要がない。すなわち、限流抵抗器7への通電を終わらせるまでに電流零点を2回通らせることが不要となり、限流抵抗器7の通電時間が0.5サイクル時間に至ることがない。
In the first embodiment described above, the connection
しかも、第1の実施形態では、タップ端子2、3に対応して定常運転時に全電流が流れる通電スイッチ9、10を設けているため、定常運転時においては、サイリスタSR1及びSR2に通電されない。そのため、サイリスタSR1及びSR2の熱容量を最小化することができる。従って、主回路側のサイリスタSR1、SR2の通電時間も短縮化することが可能である。こうした通電時間の短縮化により限流抵抗器7の発熱量を抑えることができ、限流抵抗器7の小型化を図ることが可能である。
Moreover, in the first embodiment, since the energizing
また、第1の実施形態では、切換電流は、定常運転時に通電スイッチ9または10を流れ、切換動作をする時にのみサイリスタSR1〜SR3が用いられる。そのため、通電スイッチ9、10は、サイリスタSR1〜SR3の内部抵抗分の電圧を切れば良い。従って、通電スイッチ9、10としては、真空バルブやスイッチギアのような遮断装置は不要であり、単純な機械的スイッチを用いるだけで十分である。
In the first embodiment, the switching current flows through the energizing
このような機械的スイッチの動力には、例えば、負荷時タップ切換装置に接続されるタップ選択器の駆動源などが利用可能である。その結果、機械的スイッチ及びその動作機構を考慮したとしても、従来よりも小型化された負荷時タップ切換装置を提供することができる。 For the power of such a mechanical switch, for example, a drive source of a tap selector connected to the on-load tap changer can be used. As a result, even when the mechanical switch and its operating mechanism are taken into consideration, it is possible to provide an on-load tap changer which is smaller than the conventional one.
以上のように、第1の実施形態では、サイリスタ及びその駆動回路、限流抵抗を追加すること無く、比較的簡単な機構部品の追加、具体的には接続スイッチ11、12を含む接続スイッチ機構部4を追加するだけで、限流抵抗器7を小型化することができる。また、限流抵抗器7の通電時間を短縮化することができるので、高速且つ連続してタップ切換動作を行うことが可能となる。
As described above, in the first embodiment, the thyristor and the drive circuit thereof, and the connection switch mechanism including the addition of relatively simple mechanical components without adding the current limiting resistance, specifically, the connection switches 11 and 12 Only by adding the
また、接続スイッチ機構部4では、通電面に対し鉛直方向に移動自在な導体19、21と、導体19、20の移動により導体19、20と接離自在な接触子20、21と、を備えている。そのため、油潤滑の無いガス用の負荷時タップ切換装置として最適である。さらに、接続スイッチ機構部4は、切換中立点を中心にして左右切換方向に付勢力が働く付勢バネ18を備えたことで、可逆的な切換シーケンスを安定して実施することが可能である。
The
[他の実施形態]
(1)上記の実施形態において、サイリスタSR1〜SR3や接続スイッチ11、12の接点開閉は、CPUやメモリを含み所定のプログラムで動作するコンピュータや専用の電子回路で構成される不図示の制御装置で行われる。制御装置は、タップ切換器やタップ選択器の状態を検知して自動で接点の開閉を行う構成とするが、制御装置を介してオペレータにより手動操作されることもできる。また、上記の実施形態は、負荷時タップ切換装置を上記の切換シーケンスにより制御する方法としても捉えることができる。
[Other embodiments]
(1) In the above embodiment, the contact switching of the thyristors SR1 to SR3 and the connection switches 11 and 12 includes a CPU and a memory, and a control device (not shown) configured by a computer or a dedicated electronic circuit operated by a predetermined program. It takes place in The control device is configured to automatically open and close the contacts by detecting the state of the tap changer or the tap selector, but may be manually operated by the operator via the control device. The above-described embodiment can also be understood as a method of controlling the on-load tap switching device according to the above switching sequence.
(2)具体的な実施形態としては、例えば、双方向サイリスタを多直列に接続して耐圧を向上させても良い。また、サイリスタ以外の半導体スイッチとして、GTOやIGBT等の自励式の半導体スイッチングを用いるようにしても良い。GTOやIGBTのような自励式素子を使用した場合においても、タップ巻線1を流れる電流値を取得した電流値がOAとなる近傍で、最短時間にて切換操作を実行することで、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。 (2) As a specific embodiment, for example, multiple bidirectional thyristors may be connected in series to improve breakdown voltage. In addition, self-excitation semiconductor switching such as GTO or IGBT may be used as a semiconductor switch other than a thyristor. Even in the case where a self-excitation element such as GTO or IGBT is used, the switching operation is performed in the shortest time in the vicinity where the current value obtained from the current value flowing through the tap winding 1 becomes OA. The same effect as that of the embodiment can be obtained.
(3)図14に示す他の実施形態では、サイリスタSR1〜SR3の代わりに真空バルブVm1、Vm2、Vr3を用いている。全ての遮断回路において、通電スイッチ9、10、主回路側のサイリスタSR1、SR2、真空バルブVm1、Vm2、限流抵抗器7の他端は、中性点端子8に接続されている。
(3) In another embodiment shown in FIG. 14, vacuum valves Vm1, Vm2 and Vr3 are used instead of the thyristors SR1 to SR3. In all the blocking circuits, the energizing
このような実施形態では、真空バルブを用いた負荷時タップ切換装置においても、限流抵抗器7の通電時間を抑制することが可能となり、限流抵抗器7の小型化に寄与することができる。また、限流抵抗器7の通電時間を短縮化することで、高速の連続切換を実現することが可能である。
In such an embodiment, even in the on-load tap changer using a vacuum valve, the current conduction time of the current limiting
(4)接続スイッチ機構部4では、接続スイッチ11、12を独立して設けたが、接続スイッチを1つだけ設けて、この接続スイッチにて、切換先となるタップ端子にオン状態のサイリスタSR3を接続し、且つ切換元となるタップ端子にオフ状態のサイリスタSR3を接続するように構成してもよい。
(4) In the connection
(5)本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 (5) While certain embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof as well as included in the scope and the gist of the invention.
1…タップ巻線
2…T1タップ端子
3…T2タップ端子
4…接続スイッチ機構部
7…限流抵抗器
8…中性点端子
9、10…通電スイッチ
11、12…接続スイッチ
13…切換軸
14…切換押圧カム
14a、14b…押圧突起
15…駆動カム
15a…係合溝
15b…ガイド溝
16…バネホルダ
16a、17a…バネ掛け突起
17…切換レバー
18…付勢バネ
19、21…導体
19a、21a…支え軸
19b、21b…アーム軸
19c、21c…アーム
19d、21d…駆動ローラ
20、22…接触子
23…下部支持板
24…上部支持板
25…駆動カム軸受け
26…バネホルダ軸受け
SR1、SR2、SR3…サイリスタ
Vm1、Vm2、Vr3…真空バルブ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記各タップ端子と前記静止誘導電器の中性点端子との間に接続された主回路スイッチと、
前記主回路スイッチと並列に接続され前記中性点端子との間に限流抵抗器を介して接続された限流抵抗スイッチと、
前記限流抵抗スイッチを前記タップ端子に接続する接続スイッチ機構部と、を有し、
前記接続スイッチ機構部は、
切換先となる前記タップ端子に、オン状態にある時の前記限流抵抗スイッチを接続する切換先側の接続スイッチと、
切換元となる前記タップ端子に、オフ状態にある時の前記限流抵抗スイッチを接続する切換元側の接続スイッチと、を備えた負荷時タップ切換装置。 A plurality of tap terminals connected to the tap winding of the stationary induction appliance,
A main circuit switch connected between each of the tap terminals and a neutral point terminal of the stationary induction appliance;
A current limiting resistance switch connected in parallel with the main circuit switch and connected via a current limiting resistor to the neutral point terminal;
A connection switch mechanism unit for connecting the current limiting resistance switch to the tap terminal;
The connection switch mechanism unit is
A connection switch on the switching destination side which connects the current limiting resistance switch when the switch terminal is in the on state to the tap terminal to be switched to;
An on-load tap switching device comprising: a connection source on a switching source side for connecting the current limiting resistance switch in an off state to the tap terminal as a switching source;
通電面に対し鉛直方向に移動自在な導体と、
前記導体の移動により当該導体と接離自在な接触子と、
を備えた請求項1〜5のいずれかに記載の負荷時タップ切換装置。 The connection switch mechanism unit is
A conductor movable in the vertical direction with respect to the current-carrying surface,
A contactor capable of coming into contact with or separating from the conductor by movement of the conductor;
The on-load tap changer according to any one of claims 1 to 5, comprising:
Priority Applications (1)
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