JP3342805B2 - 変圧器タップ切替装置 - Google Patents

変圧器タップ切替装置

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JP3342805B2 JP19085596A JP19085596A JP3342805B2 JP 3342805 B2 JP3342805 B2 JP 3342805B2 JP 19085596 A JP19085596 A JP 19085596A JP 19085596 A JP19085596 A JP 19085596A JP 3342805 B2 JP3342805 B2 JP 3342805B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧配電線に利用
される変圧器のタップを無停電で切替えるための変圧器
タップ切替装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電力を供給するための配電線路は、通常
6600V(以下高圧という)の電圧で電力を送り、一
般家庭もしくは事業者に分配するときは210Vもしく
は105Vに変換するため、柱上変圧器を設置してい
る。一方、高圧側の電圧は負荷の変動や配電線路の特性
などによって変化し、その値は6300V〜6900V
となる。
【0003】例えば、6600Vを210Vに変換する
柱上変圧器において、高圧側が6900Vになっている
と同一の変圧比では低圧側は約220Vとなり、一般家
庭や事業者の電気機器に悪影響を与えるなどの不具合を
生じる可能性がある。このような問題を解決するため、
柱上変圧器では内部の結線を変えることにより変圧比が
変更できるようになっている。
【0004】従来の変圧比の変更は、一次巻線に設けら
れた中間タップを接続している短絡バーの接続を変えて
行なっている。図6はこの従来技術を示すものであり、
Tは6kVの柱上変圧器、T1は一次巻線、T2は二次
巻線、20は一次巻線T1に設けられた複数の中間タッ
プ、21はこれらの中間タップ20が接続されたタップ
台、22は中間タップどおしを接続する短絡バーであ
る。
【0005】上記構成において、複数(図示例では8
個)の中間タップ20のうち所定の2個をタップ台21
上で短絡バー22により接続することで、高圧側の一次
電圧が変化した場合でも二次側電圧を一定に保ってい
る。この従来技術では、一次電圧が6900Vの時に中
間タップ,を、6750Vの時に,を、660
0Vの時に,を、6450Vの時に,を、63
00Vの時に,を、6150Vの時に,を、6
000Vの時に,を短絡バー22によって接続し、
二次巻線T2の両端電圧を210Vに維持している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した短絡バー22
によるタップ切替え作業は、安全上、停電状態で行なわ
なくてはならず、一般家庭や事業者に多大な迷惑をかけ
ていた。この作業を無停電で行なうには、接続されてい
る短絡バー22をはずす前に変更後の位置に別の短絡バ
ー22を接続し、その後、変更前の短絡バー22をはず
さなくてはならない。
【0007】しかし、この方法では一時的に3つの中間
タップが短絡されることになり、巻線が短絡状態になっ
て大電流が流れ、巻線を焼損するおそれがある。よっ
て、巻線を焼損しないで無停電でタップを切替えるに
は、3つのタップの短絡時間を短時間に抑える必要があ
る。しかるに、このような作業を活線状態において人間
の手で行なうのは不可能である。
【0008】このため、上記タップの切替え操作を短時
間のうちに無停電状態で行うには、開閉器2台と制御装
置、その他の付属機器が必要になり、これらの大掛かり
な設備をすべての変圧器に備えるには莫大な費用を必要
としていた。
【0009】そこで本発明は、無停電状態でのタップ切
替えを簡単な構成でしかも安価に実現することができる
変圧器タップ切替装置を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1記載の発明は、変圧器の一次巻線に設けら
れた複数の中間タップのうち、コモンとなる第1の中間
タップの接続先を第2の中間タップと第3の中間タップ
との間で切り替えて一次巻線の巻数を変化させるように
した変圧器タップ切替装置において、第1の中間タップ
の接続先を第2の中間タップと第3の中間タップとの間
で切り替えるべく互いに連動して逆論理でオン/オフす
る二接点からなる切替スイッチと、前記二接点のうちの
一方の接点に並列に接続され、この接点により接続され
る第1の中間タップと第2または第3の中間タップとの
間の電圧よりも低い電圧で通電を開始する非線形通電素
子と、を備えたものである。
【0011】 また、請求項2記載の発明は、変圧器の
一次巻線に設けられた複数の中間タップの内、コモンと
なる第1の中間タップの接続先を第2の中間タップと第
3の中間タップとの間で切り替えて一次巻線の巻数を変
化させるようにした変圧器タップ切替装置において、第
1の中間タップの接続先を第2の中間タップと第3の中
間タップとの間で切り替えるべく互いに逆論理でオン/
オフする第1接点と第2接点、及び、互いに逆論理でオ
ン/オフする第3接点と第4接点からなり、これらの四
接点がすべて連動する切替スイッチと、第2接点に直列
に接続され、この接点により接続される第1の中間タッ
プと第2の中間タップとの間の電圧よりも低い電圧で通
電を開始する第1の非線形通電素子と、第4接点に直列
に接続され、この接点により接続される第1の中間タッ
プと第3の中間タップとの間の電圧よりも低い電圧で通
電を開始する第2の非線形通電素子と、を備えたもので
ある。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図1は本発明の第1実施形態を示してい
る。図において、20Cは変圧器の一次巻線に設けられ
た複数の中間タップのうち、第1の中間タップとしての
コモンの中間タップであり、例えば図6の中間タップ
に相当する。
【0013】また、20Bは中間タップと最初接続さ
れている第2の中間タップであり、例えば図6の中間タ
ップに相当する。20Aは切替え先の第3の中間タッ
プであり、例えば図6の中間タップに相当する。
【0014】前記中間タップ20A,20B,20Cの
間には、切替スイッチSが接続されている。この切替ス
イッチSは、中間タップ20A,20Cを接続する接点
SAと、中間タップ20B,20Cを接続する接点SB
とを備えており、これらの接点SA,SBは連動してい
ると共に、互いに逆論理でオン/オフするものである。
【0015】更に、切替スイッチSに対して並列に、詳
しくは接点SBに並列に、非線形通電素子としてのガス
アレスタArが接続されている。このガスアレスタAr
は、中間タップ20Bと中間タップ20Cとの間の電圧
(線路電圧)よりも低い電圧で通電を開始する特性を持
つ。
【0016】次に、この実施形態の動作を説明する。始
めに、図1に示す如く接点SBがオン、接点SAがオフ
であるとすると、中間タップ20B,20Cが接続され
た状態であり、変圧器の一次側電圧は6600Vとなっ
ている。いま、一次電圧が上昇し、6750Vにタップ
を切替える必要が生じたら、切替スイッチSを動作さ
せ、接点SBをオフ、接点SAをオンする。
【0017】このとき、接点SBがオフし始めて接点S
Aがオンするまでの間は、両接点SA,SBがオフとな
る期間が発生するが、接点SBに並列に接続されたガス
アレスタArは線路電圧よりも低い電圧で放電を開始す
るので、接点SBがオフし始めた時から中間タップ20
B,20C間が導通状態となる。
【0018】その後、接点SAがオンするため中間タッ
プ20A,20Cが接続され、変圧器の一次電圧は67
50Vに切替わる。従って、一次電圧を6600Vから
6750Vに切替える際に、変圧器の二次側が停電する
ことがなくなるものである。
【0019】逆に、6750Vから6600Vへの切替
時には、はじめに接点SAがオン、接点SBがオフであ
り、中間タップ20A,20Cが接続された状態で変圧
器の一次側電圧は6750Vとなっている。一次電圧が
低下して6600Vにタップを切替える必要が生じた
ら、切替スイッチSを動作させ、接点SAをオフ、接点
SBをオンする。
【0020】このとき、接点SBがオンする以前にガス
アレスタArが放電を開始するので、中間タップ20
B,20C間が導通状態となる。その後、接点SBのオ
ンにより中間タップ20B,20Cが完全に接続され、
変圧器の一次電圧は6600Vに切替わる。よって、一
次電圧を6750Vから6600Vに切替える際にも、
変圧器の二次側が停電することはない。ここで、接点S
Bがオンした時点で接点SAはオフしているため、接点
SA,SB間が短絡するおそれはない。
【0021】なお、前述した6600Vから6750V
への切替時において、ガスアレスタArが放電した後
は、接点SAが導通しガスアレスタArが自己消弧して
切替えが完了するはずであるが、ガスアレスタArが自
己消弧するまでの間に、ガスアレスタArの静電容量と
巻線のインダクタンスとが共振して、巻線とガスアレス
タArと接点SAとの閉回路に大電流が流れ、ガスアレ
スタArが自己消弧せずに焼損してしまうおそれがあ
る。そこで、本発明の第2の実施形態では、ガスアレス
タArに直列に接点を設け、動作したガスアレスタAr
に流れている電流を強制的に遮断するようにした。
【0022】 図2はこの実施形態を示しており、切替
スイッチSXは、中間タップ20A,20Cに接続され
第1接点SA1と、中間タップ20B,20Cに接続
される第3接点SA2と、第1接点SA1と逆論理でオ
ン/オフする第2接点SB1と、第3接点SA2と逆論
理でオン/オフする第4接点SB2とを備えている。な
お、接点SA1,SA2、及び、接点SB1,SB2は
いずれも連動接点である。
【0023】前記接点SB1の一端は中間タップ20C
に接続され、その他端と中間タップ20Bとの間には、
第1の非線形通電素子であるガスアレスタAr1が接続
されている。また、接点SB2の一端は中間タップ20
Cに接続され、その他端と中間タップ20Aとの間に
は、第2の非線形通電素子であるガスアレスタAr2が
接続されている。なお、接点SA1とSB1との切替
時、及び、接点SA2とSB2との切替時には必ず両接
点がオフになる期間があると共に、ガスアレスタAr
1,Ar2が直列に接続された接点SB1,SB2は共
にオンとなる若干の時間があるものとする。
【0024】次いで、この実施形態の動作を説明する。
例えば接点SA2がオン、接点SA1がオフの状態から
接点SA2をオフ、接点SA1をオンにして変圧器の一
次電圧を6600Vから6750Vに切替えるとする。
接点SA2がオンからオフに移行するとき接点SA1は
オフ、接点SB1はオン、接点SB2はオフであるた
め、ガスアレスタAr1が放電して動作状態にあり、中
間タップ20B,20Cは接続状態を維持する。
【0025】続いて、接点SB2がオンした時点では、
ガスアレスタAr2が未だ不動作状態にある。この時点
では接点SB1は依然としてオンであり、この接点SB
1と動作状態のガスアレスタAr1とを介して中間タッ
プ20B,20C間が接続されている。
【0026】その後、接点SB1がオフするとガスアレ
スタAr1が自己消弧し、それ以前の接点SB2のオン
により放電を開始したガスアレスタAr2及び接点SB
2を介して、中間タップ20A,20C間が接続され
る。このとき、接点SA2はオフしているので、中間タ
ップ20B,20C間は開放されている。
【0027】ガスアレスタAr2が動作状態で接点SA
1がオンになると、接点SB1がオフ、接点SA2もオ
フ、接点SB2はオンであるため、ガスアレスタAr2
は動作状態を維持するがガスアレスタAr1はすでに自
己消弧しているので、中間タップ20A,20B間が短
絡されることはない。その後、ガスアレスタAr2は自
己消弧するため、中間タップ20A,20C間は接点S
A1のみを介して接続されることになり、変圧器の一次
電圧が6750Vに切替わることになる。
【0028】この実施形態によれば、中間タップの切替
時に動作したガスアレスタを含む通電経路が直列接点の
オフによってその後、遮断されるため、巻線のインダク
タンスとガスアレスタの静電容量とによる共振電流が遮
断されてガスアレスタを保護することができる。図3は
図2におけるタップ切替えのタイミングを示しており、
図3(a)は6600V→6750Vの切替え時、図3
(b)は6750V→6600Vの切替え時である。
【0029】図2に示した回路を他の中間タップ,
,にも同様に設けることにより、6000Vから6
900Vまで各種の一次電圧に応じたタップ切替えが可
能になる。なお、実際の運用は6600V〜6750V
の切替えが最も多い。
【0030】図4、図5は図2の実施形態を柱上変圧器
に適用した際の使用状態を示している。図4において、
24は本実施形態のタップ切替装置、23は中間タップ
端子台、Tは変圧器、31はその鉄心、32は変圧器巻
線、33はケース、34は絶縁油である。図5はタップ
切替装置24の構造を示しており、20は中間タップ、
25は切替スイッチSXを操作するための絶縁レバーで
ある。
【0031】本発明においては、ガスアレスタの通電開
始電圧を線路電圧より低くすることで切替スイッチS,
SXに低圧用スイッチを使用することができ、スイッチ
の小形化、低コスト化が可能になる。同時に、タップ切
替装置の小形化により従来の変圧器用ケースに収納する
ことができる。なお、タップ切替装置自体はアースに対
して高電圧となるので、図4に示したようにタップ切替
装置24を絶縁油34によりケース33に対して絶縁す
ることが必要である。
【0032】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、開閉器の
ように大掛かりな設備を用いることなく、中間タップの
切替時における変圧器二次側の停電を防ぐことができ
る。すなわち、切替スイッチ及び非線形通電素子からな
る簡単な構成で実現可能であるため、低コストで信頼性
の高いタップ切替装置を提供することができる。また、
非線形通電素子の動作時に共振による大電流が流れるの
を抑制し、非線形通電素子の焼損を未然に防止すること
が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示す回路図である。
【図2】本発明の第2実施形態を示す回路図である。
【図3】図2の動作を示すタイミングチャートである。
【図4】本発明の第2実施形態の使用状態を示す図であ
る。
【図5】本発明の第2実施形態を示す構成図である。
【図6】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
20,20A,20B,20C 中間タップ 23 中間タップ端子台 24 変圧器タップ切替装置 25 絶縁レバー 31 鉄心 32 変圧器巻線 33 ケース 34 絶縁油 S,SX 切替スイッチ SA,SA1,SA2,SB,SB1,SB2 接点 Ar,Ar1,Ar2 ガスアレスタ T 変圧器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−207613(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 29/04 502

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】変圧器の一次巻線に設けられた複数の中間
    タップのうち、コモンとなる第1の中間タップの接続先
    を第2の中間タップと第3の中間タップとの間で切り替
    えて一次巻線の巻数を変化させるようにした変圧器タッ
    プ切替装置において、 第1の中間タップの接続先を第2の中間タップと第3の
    中間タップとの間で切り替えるべく互いに連動して逆論
    理でオン/オフする二接点からなる切替スイッチと、 前記二接点のうちの一方の接点に並列に接続され、この
    接点により接続される第1の中間タップと第2または第
    3の中間タップとの間の電圧よりも低い電圧で通電を開
    始する非線形通電素子と、 を備えたことを特徴とする変圧器タップ切替装置。
  2. 【請求項2】変圧器の一次巻線に設けられた複数の中間
    タップの内、コモンとなる第1の中間タップの接続先を
    第2の中間タップと第3の中間タップとの間で切り替え
    て一次巻線の巻数を変化させるようにした変圧器タップ
    切替装置において、 第1の中間タップの接続先を第2の中間タップと第3の
    中間タップとの間で切り替えるべく互いに逆論理でオン
    /オフする第1接点と第2接点、及び、互いに逆論理で
    オン/オフする第3接点と第4接点からなり、これらの
    四接点がすべて連動する切替スイッチと、第2 接点に直列に接続され、この接点により接続される
    第1の中間タップと第2の中間タップとの間の電圧より
    も低い電圧で通電を開始する第1の非線形通電素子と、第4 接点に直列に接続され、この接点により接続される
    第1の中間タップと第3の中間タップとの間の電圧より
    も低い電圧で通電を開始する第2の非線形通電素子と、 を備えたことを特徴とする変圧器タップ切替装置。
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