JP2824035B2 - 負荷時タップ切換器の運転監視システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、負荷時タップ切換器の
運転監視システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】負荷時タップ切換器が、系統の電圧や位
相の潮流制御用として不可欠の地位を占め、変圧器に用
いられて以来久しく、近年になって、製作・運転実績は
飛躍的に増加の一途をたどるようになった。また、変圧
器の数少ない機構部の１つとして、さらに、主回路電流
を流す主器として、その信頼性は年々高くなってきてお
り、今後ますます高信頼性が要求されていく方向にあ
る。

【０００３】また、これまでに、負荷時タップ切換器保
護の一環として、何らかの原因により内部異常が発生し
た場合、それを検出するため、種々の保護装置が提案さ
れ、かつ、採用されてきている。一例として、負荷時タ
ップ切換器の構成および保護装置装備の従来例を図１０
に示す。この種のものは、特開昭47-10719号、実公昭63
-3131号等の公報に開示され、一般的である。

【０００４】この従来装置について、図１０により説明
する。ＬＴＣは負荷時タップ切換器、ＤＳは電流切換の
ための接触部５を備えた切換開閉器、ＴＳはタップ巻線
のタップを選択、接続するタップ選択器である。

【０００５】前記切換開閉器ＤＳにおいては、適当な筒
状絶縁物４により、内部の絶縁油７と変圧器内絶縁油８
が完全に隔離されており、内・外の絶縁油７，８が混じ
り合うことはない。また、該切換開閉器ＤＳは、変圧器
タンクカバー１１から変圧器タンク１内に吊り下げられ
るように取付けられる。切換開閉器ＤＳの下部に、前記
タップ選択器ＴＳが取付けられている。さらに、該切換
開閉器ＤＳの頭部９は、変圧器タンク１の外に出てお
り、水平・垂直の伝動軸１０を介して、タップ切換の駆
動源である伝導操作機構ＤＭに連結されている。

【０００６】また、１２および１３は、それぞれ切換開
閉器ＤＳの頭部９と活線浄油機１５とを結ぶ入口側、出
口側の油導配管である。活線浄油機１５内には、前記油
導配管１２，１３を介して油が通過するように濾材１４
が設けてある。タップ切換時に発生するアークによる油
分解で汚損された油は、該濾材１４ａを通して循環浄化
されるようになっている。

【０００７】一方、１６は、保護装置としての油流継電
器であり、１７は放圧装置である。

【０００８】ここで、保護の観点から説明を進めるため
に、切換開閉器ＤＳの内部で何か重大な異常、たとえ
ば、切換中に異常にアークが伸び、タップ間短絡が発生
したことを想定する。

【０００９】タップ間短絡が発生すると、大電流が流れ
るため、アークが継続し、図８に示す、可動や固定の接
触子７１，７２、また、絶縁物等の過熱・溶損を伴なう
ばかりか、油の急激な分解により、大量のガスが発生
し、急峻な内部圧力上昇と油流を発生する。これをその
まま放置すると、切換開閉器ＤＳの筒状絶縁物４がその
上昇圧力に耐えきれず、破壊に至り、変圧器内部にも致
命的大打撃を与える結果となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】これを防ぐために設け
られたのが、前記油流継電器１６および放圧装置１７で
ある。これらは、前記現象の進展途中で動作し、重大事
故に至る前に変圧器を停止させる役目を担っている。

【００１１】これらは、致命傷をくい止めるという点か
ら、必要不可欠な装置である。しかし、事故を未然に防
止するという予防保全の上からは、不十分と言わざるを
得ない。一旦事が起きると、全く予定外の対策時間と費
用支出を伴なうため、機器の経済的運営の面からも改善
の余地がある。

【００１２】ところで、設備不全に起因する変電器事故
については、電気協同研究第３５巻第４号「配電用負荷
時タップ切換変圧器の標準化」（昭和５４年−１０月）
や、同第４１巻第５号「変電設備信頼度向上対策」（昭
和６１年−２月）に、統計的にまとめられている。それ
によると、変圧器事故における負荷時タップ切換器に関
する事故の割合は、統計時期により若干異なるが、最も
多い場合、全体数の半分近くを占め、そのうち切換開閉
器と伝動体などの駆動系に関するものが約６５％を占め
ている。

【００１３】これらは、従来、適切な異常兆候の事前予
測が不可能とされた嫌いもあり、そのためのシステムが
なかったためによるものである。従って、この切換開閉
器と伝動体などの駆動系に関する不具合を事前に予測す
ることができれば、負荷時タップ切換器の事故を未然に
防止することができることになる。

【００１４】本発明は、前記点に鑑み、タップ切換時
に、切換開閉器および伝動体などの駆動系に生ずるさま
ざまな異常現象をとらえ、正常値との比較判定をするこ
とで、負荷時タップ切換器の総合的運転監視を可能にす
るシステムを提供することを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の第１の態様によれば、伝動体を介して伝達され
る駆動力により、操作体を駆動操作して、タップ切り換
え操作が行われる切換開閉器を有する負荷時タップ切換
器の運転監視システムであって、タップ巻線のタップ切
り換え時の電流を検出する電流検出部を有する検出手段
と、該電流値に基づいて、切換開閉器の接触子の消耗量
を算出し、該算出結果に基づいて、接触子の消耗を監視
する機能を有する監視手段とを備え、前記監視手段は、
切換開閉器の接触子の消耗量を算出するに際し、１回の
切換時の接触子消耗量をΔＷ_i、その時の電流をＩ_i、
（ｉ−１）回目までの累計消耗量をＷ_i-1として、ｉ回
目における累計消耗量Ｗ_iを、

【００１６】

【数３】

【００１７】により演算して求めるものであることを特
徴とする負荷時タップ切換器の運転監視システムが提供
される。

【００１８】また、本発明の第２の態様によれば、伝動
体を介して伝達される駆動力により、操作体を駆動操作
して、タップ切り換え操作が行われる切換開閉器を有す
る負荷時タップ切換器の運転監視システムであって、前
記切換開閉器の器内圧力の変化を検出する圧力検出部、
前記操作体に発生する歪を検出する操作体歪検出部、お
よび、前記伝動体に発生する歪を検出する伝動体歪検出
部のうち、少なくとも圧力検出部を有し、かつ、タップ
巻線のタップ切り換え時の電流を検出する電流検出部を
有する検出手段と、前記検出手段の検出信号に基づい
て、運転状態を監視する監視手段とを備え、前記監視手
段は、電流検出部により検出される電流値に基づいて、
切換開閉器の接触子の消耗量を算出して、接触子の消耗
を監視すると共に、前記圧力検出部により検出された圧
力に異常がある場合に、前記接触子の消耗との関係を判
別する機能を有して構成されることを特徴とする負荷時
タップ切換器の運転監視システムが提供される。

【００１９】本発明においては、対象となる負荷時タッ
プ切換器の運転状態を表す信号を取り出して、その状態
を監視する。なお、この種の負荷時タップ切換器におい
ては、前記伝動体に伝動軸が用いられ、また、操作体に
操作軸が用いられるので、以下の説明では、伝動軸およ
び操作軸の用語により説明する。もっとも、本発明は、
これに限定されるものではない。

【００２０】本発明の第１の態様では、運転状態を表す
信号を取り出す手段として、負荷時タップ切換器のタッ
プ巻線のタップ切り換え時の電流を検出する電流検出部
を有する検出手段を備えている。この場合、監視手段に
は、検出された電流値に基づいて、切換開閉器の接触子
の消耗量を算出し、該算出結果に基づいて、接触子の消
耗を監視する機能を設けている。この電流検出部は、単
独の検出手段として設けることができるが、後述するよ
うに、前記圧力検出部等と共に設けてもよい。この場合
には、監視手段は、電流検出部により検出される電流値
に基づいて、切換開閉器の接触子の消耗量を算出して、
接触子の消耗を監視すると共に、前記圧力検出部により
検出された圧力に異常がある場合に、前記接触子の消耗
との関係を判別する機能を有する構成とすることができ
る。

【００２１】本願発明の第２の態様の運転監視システム
は、運転状態を表す信号を取り出す手段として、切換開
閉器の器内圧力の変化を検出する圧力検出部、前記操作
体に発生する歪を検出する操作体歪検出部、および、前
記伝動体に発生する歪を検出する伝動体歪検出部のう
ち、少なくとも圧力検出部を有し、かつ、タップ巻線の
タップ切り換え時の電流を検出する電流検出部を有する
検出手段と、前記検出手段の検出信号に基づいて、運転
状態を監視する監視手段とを備える。これらの例を図１
に示す。

【００２２】前記検出手段は、タップ切り換え時のアー
クにより絶縁油が分解されて生ずるガスによる圧力変
化、タップ切り換え時に切換開閉器の操作軸に生ずる
歪、および、タップ切り換え時に前記操作軸に駆動力を
伝達する伝動軸に生ずる歪の内、少なくとも圧力変化を
検出する。前記監視手段は、これらの検出結果を正常時
の変化と比較して、タップ切り換え時の異常を監視す
る。なお、検出手段は、圧力検出部、操作軸歪検出部お
よび伝動軸歪検出部をすべて有していてもよい。

【００２３】また、切換開閉器内の絶縁油を浄化する活
線浄油機を備えた負荷時タップ切換器の場合、前記検出
手段には、絶縁油の汚損度を検出する油汚損度検出部を
有する検出手段を備えることができる。

【００２４】本願発明の運転監視システムは、センサに
より検出される対象物の状態を表す信号に基づいて、該
状態について、ピーク値、継続時間、積分値、平均値、
累積値および変化パタ−ンのうち、少なくとも１種のデ
ータを求め、このデータと設定された判定基準とを比較
して、異常の有無を判定し、該判定結果を出力すること
ができる。

【００２５】このような監視に適した監視装置は、図２
に示すように、センサにより検出される対象物の状態を
表す信号に基づいて、該状態について、ピーク値、継続
時間、積分値、平均値、累積値および変化パタ−ンのう
ち、少なくとも１種のデータを算出する演算手段と、こ
のデータと設定された判定基準とを比較して、異常の有
無を判定する判定手段と、該判定結果を出力する出力手
段とを備えて構成される。この場合、判定手段は、異常
の有無を判定すると共に、複数の判定結果のいずれにも
異常がない場合にシステムが正常であるとし、いずれか
に異常がある場合にシステムが異常であると判断する機
能を有することが好ましい。

【００２６】

【作用】本発明の検出手段を構成する前記各検出部は、
監視手段と相俟って、それぞれ次の作用効果が期待でき
る。

【００２７】（１）タップ巻線の電流検出手段による検
出電流値により、タップ切換時の切換開閉器接触子の消
耗量を演算することで、その結果を前記検出結果に組み
入れ、判定結果の信頼性を上げることができる。

【００２８】（２）切換開閉器内の圧力検出部の検出値
により、圧力変化を監視し、切換時の異常の兆候を見つ
けることができる。

【００２９】（３）切換開閉器の操作軸に設けられる歪
検出部により、歪の変化を検出することにより、切換開
閉器の途中停止やタップ間短絡兆候を判断できる。

【００３０】（４）伝動軸の歪検出部の値の変化を検出
することにより、駆動系に異常の兆候有りと判定するこ
とができる。

【００３１】（５）活線浄油機の入口側油導管に設けた
絶縁油汚損度検出部の検出値が、ある規定の検出感度に
達するまで活線浄油機を連続運転する制御をすれば、絶
縁低下などに起因する事故が未然に防止されることにな
る。

【００３２】つまり、検出した多角的データで適切な判
定を実施することにより、異常の兆候を事前に感知可能
な総合的な運転監視システムを構築することができ、変
圧器の計画停止や定期検査の推進など、機器の運営に支
障を与えない適切な処置ができるものである。もちろ
ん、個々の検出手段と監視手段とによっても部分的では
あるけれども、運転監視システムが構成できる。

【００３３】

【実施例】以下、本願発明の一実施例について、図面を
参照して説明する。

【００３４】図３に、本願発明の負荷時タップ切換器の
運転監視システムの一実施例の構成を示す。図３におい
て、本実施例が適用される負荷時タップ切換器ＬＴＣ
は、電流切換のための接触部５を備えた切換開閉器ＤＳ
と、タップ巻線のタップを選択、接続するタップ選択器
ＴＳと、これらの駆動系等とを備えて構成される。基本
的には、上述した図１０に示す負荷時タップ切換器ＬＴ
Ｃと同一の構成である。従って、同一の部分には同一符
号を付すこととして、説明を繰り返さない。

【００３５】本実施例の負荷時タップ切換器ＬＴＣが、
上述した従来のものと相違する点は、検出手段を構成す
るセンサ部を有する点にある。すなわち、切換開閉器Ｄ
Ｓ内部の圧力検出部Ｓ１を該切換開閉器ＤＳの機構部９
の上面に設け、切換開閉器ＤＳの操作軸６の操作軸歪検
出部Ｓ２を機構部９側に近接した操作軸６上に設け、ま
た、電動操作機構ＤＭに近接した伝動軸１０上に伝動軸
歪検出部Ｓ３を設けてある。

【００３６】圧力検出部Ｓ１は、前記機構部９の上面以
外の部分、例えば、側面に設けてもよい。すなわち、切
換開閉器ＤＳ内部の圧力が伝わる任意の位置に設けるこ
とができる。

【００３７】また、操作軸歪検出部Ｓ２は、機構部９内
の位置でもよい。同様に、伝動軸歪検出部Ｓ３は、機構
部９側の伝動軸上でもよい。すなわち、それぞれの歪が
発生する任意の場所でよく、点検のし易さなどを考慮し
た適切な位置に選べる。

【００３８】上述した圧力検出部Ｓ１、操作軸歪検出部
Ｓ２、伝動軸歪検出部Ｓ３は、それぞれ１箇所に限ら
ず、複数箇所に同じ検出部を配置してもよい。同一の検
出内容の検出部、例えば、圧力検出部Ｓ１を複数設定す
ると、測定誤差を少なくすることができて好ましい。ま
た、操作軸歪検出部Ｓ２等では、これを複数箇所に配置
することにより、測定誤差を少なくすると共に、歪の発
生分布をも検出することができて、軸体の疲労等を検出
できる利点もある。

【００３９】なお、圧力検出、歪検出は、上記対象物に
限らず、他の部材についても、行なうことができる。

【００４０】ここで、これら圧力検出部Ｓ１、切換開閉
器操作軸歪検出部Ｓ２、および、伝動軸歪検出部Ｓ３に
は、追従性が良く、信頼性の高いセンサ、例えば、歪ゲ
ージを使用し、該ゲージの抵抗変化により信号を検出す
る方式をとる。もっとも、圧力、歪等を検出できる他の
センサを用いてもよい。

【００４１】次に、本実施例を構成する監視手段の一例
について説明する。

【００４２】図３に示すように、本実施例の監視手段
は、入力回路２０と、演算回路３０と、判定回路４０
と、表示回路５０とを備えた処理装置ＰＵにより構成さ
れる。

【００４３】この処理装置ＰＵは、例えば、図７に示す
ようなハードウェアにより構成することができる。すな
わち、監視システム全体の制御、演算、判定等を実行す
るＣＰＵ９０と、該ＣＰＵ９０の動作プログラムを格納
するＲＯＭ９１と、各種設定基準値の格納やワークエリ
ヤを設定するＲＡＭ９２とをこれらに、入力回路２０お
よび表示回路５０が接続されて、処理装置ＰＵが構成さ
れる。この処理装置ＰＵには、タップ切換ロック回路５
３も接続される。

【００４４】入力回路２０は、入力インタフェースとし
て機能し、圧力検出部Ｓ１、操作軸歪検出部Ｓ２および
伝動軸歪検出部Ｓ３からの検出信号を増幅すると供に、
ディジタル信号に変換する。この入力回路２０は、タッ
プ切り換え毎に、前記ＣＰＵ９０により起動され、前記
各検出部Ｓ１〜Ｓ３から一定周期でサンプリングを行な
う機能をも有している。

【００４５】演算回路３０は、前記ディジタル化された
検出信号に基づいて、タップ切り換え時に生ずる圧力変
化、操作軸歪の変化、および伝動軸歪の変化について、
各々検出された変化の絶対値（ピーク値）および変化の
継続時間を算出する。この他、積分値を求めることもで
きる。また、圧力変化については、平均値を求めてもよ
い。

【００４６】なお、この演算回路３０には、前記入力回
路２０から送られる各入力データを少なくともタップ切
り換え分記憶すると供に、演算結果を記憶するメモリを
有している。具体的には、前記ＲＡＭ９２に、このため
の記憶領域を設定してある。

【００４７】判定回路４０は、図４に示すような機能を
有する。すなわち、各検出部Ｓ１〜Ｓ３の検出信号が、
タップ切り換え時に、一定のレベル以上出力されていな
い時には、検出部自体の異常と判定する検出信号有無判
定部４１ａ〜４１ｃを有している。また、検出信号があ
る場合に、各々について、継続時間と絶対値とを設定値
と比較して、異常の有無を判定する異常有無判定部４２
ａ〜４２ｆと、前記すべての異常有無判定部４２ａ〜４
２ｆにおける異常なしの判定結果についての論理積をと
るアンド回路４５と、前記すべての異常有無判定部４２
ａ〜４２ｆにおける重大な異常有りの結果についての論
理和をとるオア回路４６と、前記異常有無判定部４２ａ
〜４２ｄにおける軽い異常有りの結果についての論理和
をとるオア回路４３と、前記異常有無判定部４２ｅおよ
び４２ｆにおける軽い異常有りの結果についての論理和
をとるオア回路４４とを有している。

【００４８】前記異常有無判定回路４２ａ〜４２ｆは、
正常値に対する倍数により、基準を設定している。その
際、上述したように、倍数を大，小の２段に設定して、
重大な異常と軽い異常との２段階の判定を行なってい
る。

【００４９】また、表示回路５０は、切換開閉器内の圧
力上昇における異常または操作軸における異常がある
と、これを警報表示する切換開閉器警報回路５１と、伝
動軸における異常があると、これを警報表示する駆動系
警報回路５２と、監視箇所のいずれかに重大な異常があ
ると、これを警報表示すると供に、タップ切り換えの停
止を指示する信号を出力するタップ切換ロック回路５３
と、検出信号が無い場合に、これを表示する検出信号無
し表示回路５４と、すべての異常有無判定部４２ａ〜４
２ｆにおいて異常が検出されない場合に、システムが正
常である旨を表示する正常表示部５５とを有して構成さ
れる。

【００５０】この表示回路５０は、前記したように、各
信号について、その表示を行なうことができればよい。
本実施例では、パネル上で、各々ランプ表示する構成と
しているが、ＣＲＴ等のディスプレイ装置の画面上で領
域を設定して、各々表示する構成としてもよい。いずれ
の場合も、対応するメッセージを併せて表示することが
できる。また、音声によりメッセージを出力してもよ
い。さらに、印字装置を用いてもよい。

【００５１】次に、前記のように構成される実施例の作
用について説明する。

【００５２】タップ切り換え時に、ＣＰＵ９０により入
力回路２０が起動され、前記した圧力検出部Ｓ１、操作
軸歪検出部Ｓ２および伝動軸歪検出部Ｓ３から出力され
る検出信号を、入力回路２０において増幅し、サンプリ
ングすると共に、ディジタル値に変換する。

【００５３】これらのデータは、演算回路３０に送られ
て、ここで、監視すべき対象物の状態を表わすデータが
求められる。すなわち、圧力変化については、１タップ
切り換えについて数秒以下の範囲で、図１１に示すよう
な圧力変化を生じる。そこで、この圧力変化のピーク値
の絶対値と、圧力変化の継続時間とを算出する。また、
操作軸歪は、１タップ切り換えについて、約５０ms程
度、図１２に示すように、歪が発生し、その大きさが変
化する。そこで、この歪の変化のピーク値の絶対値と、
歪の継続時間とを求める。さらに、伝動軸歪は、１タッ
プ切り換えについて、約５秒程度、図１３に示すような
波形で歪が発生し、変化する。そこで、この歪の変化の
ピーク値の絶対値と、歪の継続時間とを求める。

【００５４】これらの演算結果は、判定回路４０に送ら
れて、設定基準と比較され、異常の有無が判定される。
判定回路４０では、まず、１タップ切り換え毎に、前記
した各検出信号が存在しているか否かを、検出信号有無
判定部４１ａ〜４１ｃにおいて行なう。ここでは、例え
ば、前記演算回路３０から出力される演算結果が、正常
値に比較して著しく小さい場合、対応する検出部が動作
していないか、または、タップ切換電源の異常でタップ
切り換えが行なわれていないと判定する。ここで、両者
は、この現象が演算結果の一部か全部かで区別できる。
すなわち、一部であれば、これに対応する検出部の異常
であり、一方、すべての演算結果が異常であれば、タッ
プ切り換えが行なわれていないと判別できる。この結果
は、検出信号無し表示回路５４に送られ、警報表示され
る。

【００５５】上述のようにして、検出信号有無の判定を
行なうことが可能であることは、次の理由による。すな
わち、圧力検出の場合、タップ切り換え時には、正常、
異常にかかわらず、アークが発生し、これによって絶縁
油が分解して、ガスが発生する。このガスにより切換開
閉器内の圧力が上昇する。従って、タップ切り換えの指
示がなされているにもかかわらず、圧力検出信号が低い
レベルのままであれば、タップ切り換えが行なわれてい
ないか、または、圧力検出部Ｓ１自体に故障があること
が分かる。同様に、操作軸歪および伝動軸歪について
も、それぞれの軸が正常に回転していても、ある程度の
歪が発生するので、これを利用して、各々の検出部Ｓ２
またはＳ３の異常が発見できる。

【００５６】なお、すべての検出部Ｓ１〜Ｓ３が同時に
故障することは、起きる確率が低いので、殆んど発生し
ない。従って、すべての検出部Ｓ１〜Ｓ３の検出出力が
無い場合には、タップ切換えが行なわれていないこと、
すなわち、駆動力を発生していないことと考えられる。

【００５７】検出信号が存在する場合には、各検出信号
について、それぞれ異常の有無が判定される。判定は、
前記演算回路で算出された継続時間および絶対値につい
て各々行なわれる。また、これらの継続時間および絶対
値については、それぞれ、下判定値と上判定値とを設定
してある。前者は、装置を停止させるに至らない軽い異
常、後者は、装置を停止させる必要のある重大な異常に
対応する。

【００５８】なお、これらの判定値は本実施例では、正
常値の倍数により設定してある。すなわち、異常有無判
定回路４２ａ〜４２ｆの各々には、図４において括弧内
に示す数値のような判定基準が設定される。

【００５９】今、圧力の絶対値が、たとえば、下判定値
である正常値の２倍以上、または、継続時間が正常値の
２倍以上になった時には、切換開閉器ＤＳに切換時のア
ークが伸びるような何らかの異常兆候が考えられるとし
て、判定回路４０の判定結果が切換開閉器警報回路５１
に導びかれて、警報表示をすることになる。そして、圧
力の絶対値がたとえば、上判定値である正常値の３倍以
上、または、継続時間が正常値の４倍以上になった時に
は、異常が進展しつつあるとして、判定回路４０の判定
結果がタップ切換を停止するタップ切換ロック回路５３
に導かれ、モータＭによるタップ切換を停止する。もち
ろん、それ以外の正常運転時には、判定回路４０の判定
結果が正常を表示する正常表示部５５に導かれることは
言うまでもない。

【００６０】ここでは、一例として、圧力検出部Ｓ１を
とり上げて説明したが、他の操作軸歪検出部Ｓ２および
伝動軸歪検出部Ｓ３についても、同様にして、検出値の
絶対値と継続時間をそれぞれ別々に正常値と比較するよ
うにして、その結果を、アンド回路またはオア回路によ
り、各々警報回路や表示部に導くようになっている。

【００６１】前記実施例が構成する通常システムとして
は、タップ切換時にトリガーをかけることで、その都
度、検出部Ｓ１〜Ｓ３を作動させればよい。しかし、圧
力検出部Ｓ１のみは、必要に応じ切換しない時の圧力を
も検出させることにより、負荷時タップ切換器運転状態
全般の監視が可能となる。そうすることで、なおいっそ
うの信頼度を上げることができる。

【００６２】前記した実施例では、切換開閉器の内部圧
力、操作軸歪、伝動軸歪について、検出を行なっている
が、いずれか一つまたは二つについて検出を行なう構成
としてもよい。この場合、内部圧力の検出を検出項目に
含めることが好ましい。また、この他の項目についても
監視を行なうことが好ましい。例えば、後述する絶縁油
の汚損度、切換開閉器の接触子の消耗量等についての監
視が挙げられる。

【００６３】前記実施例は、伝動軸により駆動力が伝達
されて、操作軸が駆動操作される構造のタップ切換器に
適用される例であるが、本願発明は、これに限定されな
い。すなわち、駆動源からの駆動力を伝達する手段と、
該伝達手段により駆動されて、タップ切換器を切換操作
する操作手段とを備える構造を有する負荷時タップ切換
器に、広く適用することができる。この場合、伝達手段
は、前記した伝動軸に限らず、駆動力を伝達する機能を
有する伝動体、例えば、棒状材、カム、歯車機構等を広
く含むものから、最適なものが選定される。同様に、操
作手段は、前記した操作軸に限らず、前記伝達手段から
の駆動力を受けて、タップ切り換え操作を行なう機能を
有する操作体、例えば、操作桿、カム、歯車機構等を広
く含むものから、最適なものが選定される。

【００６４】従って、前述した実施例における伝動軸歪
検出は、伝達手段の歪検出の一例であり、操作軸歪検出
は、操作手段の歪検出の一例である。

【００６５】また、処理装置ＰＵは、以下の実施例にお
いても同様であるが、例えば、電動操作機構ＤＭ内に収
納することができる。もちろん、この位置に限らず、他
の位置に設けることも可能である。その一例としては、
図示しない別設置の制御室内に設けることが挙げられ
る。

【００６６】また、前記表示回路２０は、その目的によ
って任意に選ぶことができる。また、カラー表示などを
採用し、表示画面上で色分けなどにより、正常、警報、
あるいは、タップ切換ロックの別を容易に判別可能にす
るのも良い。もちろん、表示の内容を更に細分化し、前
記表示が切換開閉器に関するものなのか、あるいは、伝
動軸に関するものなのかなどを同時に示し、問題の生じ
ている部分がどこか分かるようにすると、実用的であ
る。

【００６７】次に、本願発明の他の実施例について説明
する。この実施例は、前記した実施例の負荷時タップ切
換器に、活線浄油機が設けられている場合の例である。
すなわち、負荷時タップ切換器ＬＴＣに活線浄油機１５
が付く場合に、入口側油導管１２に油汚損度検出部Ｓ４
を設ける構成としたものである。なお、本実施例は、活
線浄油機の部分を除いては、前記した実施例と同一の構
成であるから、本実施例では、相違する点を中心として
説明する。

【００６８】活線浄油機１５は、内部に瀘材１４ａとポ
ンプ１４ｂとを有し、油導管１２，１３を介して、切換
開閉器ＤＳに接続されている。

【００６９】前記油汚損度検出部Ｓ４は、図５に示すよ
うに、入口側油導管１２をはさんで光発光部８１と受光
部８２とを備えて構成される。また、この油汚損度検出
部Ｓ４の出力は、前記した図３に示すように、処理装置
ＰＵに入力される。すなわち、この処理装置ＰＵが、監
視手段を構成している。

【００７０】処理回路ＰＵの入力回路２０は、油汚損度
検出部Ｓ４の出力信号をサンプリングすると共に、ディ
ジタル値に変換する機能を有する。また、演算回路３０
は、前記検出信号に基づいて、光の透過率を算出すると
共に、これを保持する機能を有する。

【００７１】一方、判定回路４０は、前記算出された光
透過率について、設定した基準値を越えるか否か判定す
る透過率判定部４２ｇと、透過率が設定値を越えている
場合には、活線浄油機のポンプ１４ｂを停止させるよう
指示する停止指示回路４７と、透過率が設定値に達しな
い時、ポンプ１４ｂの運転を継続させるよう制御する浄
油機制御回路４８と、この制御回路４８の出力信号を受
けて、浄油に要する時間を計時し、絶縁油の汚損の程度
を求める汚損度算出回路４９とを有している。表示回路
５０は、前記算出された汚損度を表示する汚損度表示回
路５６を有している。

【００７２】次に、本実施例の作用について説明する。
本実施例は、入口側油導管１２中を流れる絶縁油７の汚
損度により、光通透過部８５ａ，８５ｂを透過して受光
部８２が受ける光量が変化することを利用したものであ
る。

【００７３】この油汚損度検出部Ｓ４により検出された
光情報は、図３に示す処理装置ＰＵに入力され、入力回
路２０でディジタル化され、さらに、演算回路３０にお
いて透過率が算出される。算出された透過率は、図４に
示す透過率判定部４２ｇにおいて、予め設定された基準
値と比較される。なお、前記基準値は、許容限界に対応
する透過率の１倍に設定してある。

【００７４】ここで、基準値に達しない場合、すなわ
ち、汚損度が基準値の１倍を越える場合には、浄油機制
御回路４８で活線浄油機１５を運転継続させ、基準値以
下になるまで停止させないようになっている。これは、
絶縁油７の状態を常に十分な絶縁耐力を有する状態に保
持することを意味し、絶縁低下などに起因する事故を未
然に防止する作用を担うものである。

【００７５】他に、油汚損度検出部Ｓ４としては、図６
に示すもののように、入口側油導管１２の中に一対の電
極８３，８４を設けて構成されるものでもよい。これ
は、電圧を加えることで、該電極８３，８４間を通過す
る絶縁油７の耐電圧値を検出器８８により検出すること
によって、油の汚損度を検出する。これによっても、図
５に示す油汚損度検出部と同様の効果が得られる。

【００７６】なお、本実施例において、汚損度算出回路
４９により算出された汚損度により、切換開閉器ＤＳ内
で、絶縁油を異常に汚損する現象が発生していることを
検知することができる。すなわち、絶縁油自体が新しい
ものである場合には、その異常な汚損は、内部での異
常、特に、異常アークやアーク継続によって生じている
と考えることができる。従って、この汚損度の監視のみ
により、運転監視システムを構成することができる。

【００７７】もっとも、前記した図１に示すように、圧
力検出等の監視と組み合せることが好ましい。さらに、
前記した図１に示すように、圧力検出、操作軸歪および
伝動軸歪と、この汚損度とを組み合せればより好まし
い。

【００７８】次に、本願発明のさらに他の一実施例につ
いて説明する。本実施例は、一般的な負荷時タップ切換
器に適用されるものである。

【００７９】図８に、本実施例の構成の概要を示す。図
８において、本実施例が適用される負荷時タップ切換器
は、変圧器のタップ巻線２のタップ３を選択器ＴＳと、
固定接触子７１および可動接触子７２を有する切換開閉
器ＤＳとを有する。この負荷時タップ切換器に適用され
る監視システムは、負荷電流Ｉ０を計測する任意線路端
位置に設けられる電流検出部Ｓ５と、この電流検出部Ｓ
５により検出した電流を処理する処理装置ＰＵとにより
構成される。

【００８０】前記電流検出部Ｓ５としては、例えば、変
流器が使用される。

【００８１】前記処理装置ＰＵは、前記した各実施例と
同様に、図７に示すハードウェアにより構成することが
できる。この処理装置ＰＵは、機能的には、入力回路２
０と、演算回路３０と、判定回路４０と、表示回路５０
とを有して構成される。

【００８２】入力回路２０は、前記した各実施例におけ
る機の他、電流信号をサンプリングすると共に、ディジ
タル化する機能を有する。

【００８３】演算回路３０は、前記した各実施例におけ
る機能の他、接触子消耗量を算出する機能、およびそれ
までの接触子消耗量を記憶保持する機能を有する。

【００８４】判定回路４０は、図９に示すように、上述
した図４に示すものとほぼ同じ構成である。相違する点
は、オア回路４３の後段に、接触子消耗量判定部６０を
設けて構成されることである。

【００８５】表示回路５０は、接触子交換時期表示部５
７を付加したことの他は、前記図４に示したものと同じ
構成である。

【００８６】次に、本実施例の作用について説明する。

【００８７】まず、電流検出部Ｓ５で検出された電流信
号は入力回路２０に送られ、ディジタル値に変換され、
演算回路３０に送られる。この演算回路３０では、タッ
プ切換毎に接触子７１，７２の消耗量が算出される。そ
の演算結果は、前記圧力検出部Ｓ１、操作軸歪検出部Ｓ
２等からの結果と共に、判定回路４０に導かれる。これ
と同時に、接触子交換時期表示部５７に送られ、接触子
の交換時期を表示する。これよって、計画的交換作業な
ど運営上の便宜をはかることができる。

【００８８】次に、前記演算回路３０における接触子消
耗量の算出は、つぎのように行なわれる。

【００８９】すなわち、接触子消耗量は切換電流のｎ乗
（一般にｎ≒1.6）に比例することが実験的に知られて
いる。そこで負荷の変動に比例するタップ切換毎の電流
値を知ることにより、その都度の接触子消耗量を求める
ことができる。これを積算することで、精度の高い消耗
量累計がわかる。

【００９０】ここで、ｉ回目における１回の切り換え時
の接触子消耗量をΔＷ_iとし、その時の電流をＩ_iとする
とΔＷ_iは次式で求められる。

【００９１】

【数４】

【００９２】つぎに、(ｉ−１)回目までの累計消耗量を
Ｗ_i-1とすると、ｉ回目における累計消耗量Ｗ_iは、次式
により求まる。

【００９３】

【数５】

【００９４】従って、タップ切り換え毎に電流を測定
し、これによりΔＷ_iを求め、これを順次累積加算する
ことにより、消耗量の総計が求まる。

【００９５】ところで、切換回数が大きくなり、接触子
の消耗量が多くなったり、接触子間の消耗量のアンバラ
ンス量が多くなってくると、切換開閉器の接触子のオン
−オフ時間、すなわちシーケンス時間が長くなり、タッ
プ切換時の発生アークが伸びる方向になる。この現象を
利用するのが、前記接触子消耗量判定部６０である。前
記結果を接触子消耗判定部６０に送ることで、もし、切
換開閉器ＤＳ内の正常時より高い圧力の上昇が生じた場
合、それが接触子消耗量大により、アーク伸びの発生確
率の高い状態でそうなったのか、反対にほとんど新品の
状態であるにもかかわらず、軸の固渋などによりタップ
切換速度が遅くなって生じたのか、現象の推定もでき、
より信頼性の高い判定ができる。

【００９６】前記した実施例は、接触子消耗量の算出を
行なう機能の他、前記した他の実施例の機能を組み合せ
た例であるが、本実施例固有の接触子消耗量の算出機能
のみにより監視システムを構成することも可能である。

【００９７】

【発明の効果】本発明によれば、タップ切換に伴なう圧
力、歪汚損等の各種変化の検出部を設け、検出値を基準
値と比較判定することで、切換開閉器と伝動部などの駆
動系に関する不具合を事前に予測し、負荷時タップ切換
器の事故を未然に防止可能な運転監視システムを提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本願発明の負荷時タップ切換器の運転
監視システムの構成を示すブロック図。

【図２】 図２は本願発明の負荷時タップ切換器の運転
監視システムの構成に使用する監視装置の構成を示すブ
ロック図。

【図３】 図３は本願発明の負荷時タップ切換器および
その運転監視システムの一実施例の構成を示す説明図。

【図４】 図４は本願発明の監視システムにおける判定
回路および表示回路の一実施例の機能構成示すブロック
図。

【図５】 図５は本願発明の負荷時タップ切換器の運転
監視システムの他の実施例の構成要素の一部を示す要部
断面図。

【図６】 図６は本願発明の負荷時タップ切換器の運転
監視システムの他の実施例の構成要素の一部を示す要部
断面図。

【図７】 図７は本願発明の監視システムの構成に使用
できるハードウェアの構成の一例を示すブロック図。

【図８】 図８は本願発明の監視システムのさらに他の
実施例の構成を示す説明図。

【図９】 図９は前記実施例を含む本願発明の監視シス
テムの構成に使用できる判定回路および表示回路の他の
実施例を示すブロック図。

【図１０】 図１０は従来の負荷時タップ切換器の構成
を示す説明図。

【図１１】 図１１は圧力の時間変化を示すグラフ。

【図１２】 図１２は操作軸歪の時間変化を示すグラ
フ。

【図１３】 図１３は伝動軸歪の時間変化を示すグラ
フ。

【符号の説明】

ＬＴＣ…負荷時タップ切換器、ＴＳ…タップ選択器、Ｄ
Ｓ…切換開閉器、Ｓ１…圧力検出部、Ｓ２…操作軸歪検
出部、Ｓ３…伝動軸歪検出部、Ｓ４…油汚損度検出部、
Ｓ５…電流検出部、ＤＭ…電動操作機構、１…変圧器タ
ンク、２…タップ巻線、３…タップ、６…操作軸、１０
…伝動軸、１５…活線浄油機、２０…入力回路、３０…
演算回路、４０…判定回路、５０…表示回路、４１ａ〜
４１ｃ…検出信号有無判定部、４２ａ〜４２ｆ…異常有
無判定部、５１…切換開閉器警報回路、５２…駆動系警
報回路、５３…タップ切換ロック回路、５４…検出信号
無し表示回路、５５…正常表示部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 清 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所 国分工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01F 29/00 - 29/14

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伝動体を介して伝達される駆動力によ
   り、操作体を駆動操作して、タップ切り換え操作が行わ
   れる切換開閉器を有する負荷時タップ切換器の運転監視
   システムであって、 タップ巻線のタップ切り換え時の電流を検出する電流検
   出部を有する検出手段と、 該電流値に基づいて、切換開閉器の接触子の消耗量を算
   出し、該算出結果に基づいて、接触子の消耗を監視する
   機能を有する監視手段とを備え、前記監視手段は、切換
   開閉器の接触子の消耗量を算出するに際し、１回の切換
   時の接触子消耗量をΔＷ_i、その時の電流をＩ_i、（ｉ−
   １）回目までの累計消耗量をＷ_i-1として、ｉ回目にお
   ける累計消耗量Ｗ_iを、 【数１】 により演算して求めるものであることを特徴とする負荷
   時タップ切換器の運転監視システム。
2. 【請求項２】 伝動体を介して伝達される駆動力によ
   り、操作体を駆動操作して、タップ切り換え操作が行わ
   れる切換開閉器を有する負荷時タップ切換器の運転監視
   システムであって、 前記切換開閉器の器内圧力の変化を検出する圧力検出
   部、前記操作体に発生する歪を検出する操作体歪検出
   部、および、前記伝動体に発生する歪を検出する伝動体
   歪検出部のうち、少なくとも圧力検出部を有し、かつ、
   タップ巻線のタップ切り換え時の電流を検出する電流検
   出部を有する検出手段と、 前記検出手段の検出信号に基づいて、運転状態を監視す
   る監視手段とを備え、 前記監視手段は、電流検出部により検出される電流値に
   基づいて、切換開閉器の接触子の消耗量を算出して、接
   触子の消耗を監視すると共に、前記圧力検出部により検
   出された圧力に異常がある場合に、前記接触子の消耗と
   の関係を判別する機能を有して構成されることを特徴と
   する負荷時タップ切換器の運転監視システム。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記負荷時タップ切
   換器が切換開閉器内の絶縁油を浄化する活線浄油機を備
   える場合において、 絶縁油の汚損度を検出する油汚損度検出部と、 油汚損度検出部の検出信号に基づいて、油汚損度を監視
   して、活線浄油機の動作の制御を処理する処理装置とを
   さらに備え、 前記油汚損度検出部は、前記活線浄油機に送られる絶縁
   油に光を投射する発光部と、絶縁油を透過した発光部か
   らの光を受光する受光部とを有し、 前記処理装置は、前記油汚損度検出部の検出信号を取り
   込んで、これに基づいて、絶縁油の光透過率を求めると
   共に、この光透過率を予め設定した基準値と比較して、
   その結果に応じて、活線浄油機の運転を行なうか否かを
   判定するものであることを特徴とする負荷時タップ切換
   器の運転監視システム。
4. 【請求項４】 請求項２または３において、前記監視手
   段は、切換開閉器の接触子の消耗量を算出するに際し、
   １回の切換時の接触子消耗量をΔＷ_i、その時の電流を
   Ｉ_i、（ｉ−１）回目までの累計消耗量をＷ_i-1として、
   ｉ回目における累計消耗量Ｗ_iを、 【数２】 により演算して求めるものである、負荷時タップ切換器
   の運転監視システム。