JP4130497B2 - 負荷時タップ切換器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタップ切換方式として１個の限流抵抗、２個の真空バルブとこの真空バルブに直列に接続した１組の切換スイッチを用いて主に電力用変圧器タップ巻線のタップを負荷時に切換えて電圧調整を行う負荷時タップ切換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地下変電所は安全性を高めるため、従来の油入機器からＳＦ6 ガスを用いたガス絶縁機器に移行してきている。このような変電所内に設置される変圧器も同様で、この変圧器に取付けられる負荷時タップ切換器もガス絶縁が採用されている。
【０００３】
周知のように負荷時タップ切換器は、負荷時に電圧調整を可能とする機器で、多頻度の電流遮断が行われる。従って、ガス中での電流遮断はガスを分解させることから、有害ガスの発生を招くなど保守の利便性に難点が生じる。
【０００４】
最近ではこれらの不具合を解消するために、真空バルブが用いられるようになってきたが、この真空バルブはコンパクトな絶縁容器の中で電流遮断を行い、高温となることからセラミック材が用いられ、また可動接点には多頻度の伸縮に耐え、且つ高真空を維持するための金属ベローズなどの高靭性の材料を用いているので、製作費が高価になる。
【０００５】
そこで、機器の信頼性を高め、且つ安価に製作するには最小要素によって基本要素を確保する必要がある。
負荷時タップ切換器も同様でこの要求を満足するものとして、１抵抗２バルブ方式を採用したものが知られている。これは１個の限流抵抗と２個の真空バルブ及び１組の切換スイッチで構成される。
【０００６】
図９は切換回路、図１０は動作シーケンスをそれぞれ示すもので、まず図９により切換回路の構成について説明する。
図９（Ａ）において、Ｔ１，Ｔ２は変圧器巻線のタップ、Ｍ１，Ｍ２はタップ選択器の可動接点で、可動接点Ｍ１は奇数タップ選択用、可動接点Ｍ２は偶数タップ選択用である。ＳＡ，ＳＢは可動接点Ｍ１，Ｍ２に各々直列接続された切換スイッチＳの固定接点、Ｓｍはコモン接点ＳＣと固定接点ＳＡまたはＳＢを橋絡する可動接点、Ｈは一端がコモン接点ＳＣに接続され、他端が中性点Ｎに接続された主バルブである。
【０００７】
また、Ｒはタップ間の循環電流を制限する限流抵抗で、一端は固定接点ＳＢに接続されている。
さらに、Ｗは一端が限流抵抗Ｒの他端に接続された抵抗バルブで、この抵抗バルブＷの他端は主バルブＨと同様に中性点Ｎに接続され、１抵抗２バルブ方式の回路を構成している。
【０００８】
次に上記のような構成の負荷時タップ切換器の作用を図９（Ａ）〜（Ｆ）及び図１０を用いて説明する。
図１０において、太線部は電流通電状態を示し、細線は無電流状態を示す。また、（Ａ）〜（Ｆ）の各動作点の回路状態は図９（Ａ）〜（Ｆ）に対応して示されている。
【０００９】
図９（Ａ）はタップＴ１での運転状態を示し、負荷電流ＩL はタップＴ１、可動接点Ｍ１、固定接点ＳＡ、可動接点Ｓｍ、コモン接点ＳＣ、主バルブＨを通して流れる。
【００１０】
このような状態からタップＴ２への切換動作は次のようになる。
（１）まず、抵抗バルブＷが閉じると図９（Ｂ）に示すようにタップＴ１とＴ２との間で循環電流Ｉｃが流れる。
（２）次に主バルブＨを開き、負荷電流を遮断すると図９（Ｃ）に示すようにタップＴ２、可動接点Ｍ２，限流抵抗Ｒ及び抵抗バルブＷの回路に電流が移る。
（３）主バルブＨが開いた後、一定時間経過すると図９（Ｄ）に示すように無電流状態で切換スイッチＳの可動接点Ｓｍが動作を開始する。図はその動作の中間位置を示す。
（４）そして、切換スイッチＳの可動接点Ｓｍがさらに移動し、図９（Ｅ）に示すように相手固定接点ＳＢに投入した時点で動作を完了する。この間負荷電流ＩL は抵抗バルブＷの回路を流れ続ける。
（５）この状態で、再び主バルブＨが動作し閉路すると図９（Ｆ）に示すように負荷電流ＩL が抵抗バルブＷの回路から、主バルブＨの回路に移り、タップＴ２への切換を完了して運転状態となる。
【００１１】
図８は前述した１抵抗２バルブ方式の従来の負荷時タップ切換器の構成例を示し、本図では主バルブ及び抵抗バルブの構造は省略されている。
図８に示すように、絶縁筒１９は外周面側から適宜の間隔を存して設けられた複数個のサポート１８により保持されている。この絶縁筒１９の内周面に３等配にして固定接点ＳＡ，ＳＢ及びコモン接点ＳＣがそれぞれ上下方向に取付けられている。
【００１２】
また、絶縁筒１９の中心部には駆動軸２が軸方向に設けられ、この駆動軸２にはアーム２１が取付けられ、その先端にローラ２３が回動自在に取付けられている。
【００１３】
さらに、絶縁筒１９の一部に設けられた開口部より絶縁筒内に回動端部を臨ませてリンク２２が設けられ、このリンク２２はベアリング３４を介して所定のサポート１８に回動自在に支持されている。このリンク２２には回動端部側にＶ形溝３５と回動端近傍の中央に細長溝３６がそれぞれ設けられ、Ｖ形溝３５にはアーム２１の先端に取付けられたローラ２３が転動自在に係合され、駆動軸２の回動に伴ってリンク２２が断続的に回動可能に構成されている。
【００１４】
一方、可動部５０は絶縁筒１９内に駆動軸２を中心に回動可能に設けられ、前述した固定接点ＳＡ，ＳＢと接触又は開離する可動接点Ｓｍが接点サポート５３に３等配にしてそれぞれ取付けられている。
【００１５】
また、この可動部５０にはアーム５１が固定され、このアーム５１の先端にはローラ５２が回動自在に取付けられ、このローラ５２が回動リンク２２に設けられている細長溝３６に沿って転動することにより、可動部全体が回動可能になっている。
【００１６】
このように構成した切換スイッチＳの動作を説明する。
駆動軸２には図示していないが主バルブ及び抵抗バルブを開閉するカムが取付けられ、このカムの回動により両バルブを開閉させる。
【００１７】
いま、図８の状態から駆動軸２が回動すると、アーム２１も回動すると同時にローラ２３がリンク２２のＶ形溝３５内を移動する。このローラ２３がＶ形溝３５内を移動開始後、直ちに抵抗バルブＷおよび主バルブＨが開く（図９（Ｃ））。
【００１８】
以降ローラ２３がＶ形溝３５の頂点３５ａに到達するまでの間、アーム２１は溝３５ｂを空転動作を行い、主バルブＨが開いた後の消弧時間を確保する。そして、ローラ２３が頂点３５ａに達するとＶ形溝３５の反対側円弧面に当接してリンク２２を回動させる。同時に細長溝３６、ローラ５２、アーム５１及び接点サポート５３に３等配して配置されている可動接点Ｓｍが移動し、固定接点ＳＡからＳＢへ切換える。
【００１９】
この可動接点Ｓｍが固定接点ＳＢに切換完了した時点では、ローラ２３はＶ形溝３５の反対側の円弧面３５ｃに達しており、それ以降の回動ではリング２２は回動せず、ローラ２３は空転動作を行う（図９（Ｅ））。
そして、この空転動作完了間隙で主バルブＨが閉じ、切換動作を完了する（図９（Ｆ））。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の切換スイッチＳの構造においては、次のような難点がある。
（１）駆動源から回動エネルギを受けて駆動軸２及びアーム２１が回動すると、ローラ２３がＶ形溝３５を介してリンク２２を回動せしめ、そしてその負荷となる切換スイッチＳの可動部５０を回動させて切換動作が行われるが、ローラ２３がＶ形溝３５の頂点３５ａに当接した際、弾性衝突現象が生じる。この衝突によって駆動軸２から伝達される駆動源の回動エネルギは大きな損失を伴い、回転速度がその分低下することになる。このため、可動部５０に所定の回転速度を付与するには、この損失エネルギ分に見合ったエネルギを駆動源に加算する必要があるため、大形化する。
（２）Ｖ形溝３５の頂点３５ａにローラ２３が衝突すると、両者に衝突速度に見合った衝撃力が作用する。この衝撃力に耐えるようにローラ２３の支持部材を製作する必要が生じるため、大形化する。
（３）駆動軸２、アーム２１、ローラ２３は駆動源側の装置内に設けられた鎖錠装置により両動作終端に停止（静止）させ、静止の状態となっている。しかし、リンク２２、可動部５０はＶ形溝３５の円弧形溝３５ｂ，３５ｃとローラ２３によって動作が拘束されている。
【００２１】
このローラ２３を回動させるため、ローラ外径と円弧溝の溝幅には０．２〜０．５mm程度のギャップを持たせておく必要がある。この場合、細長溝３６とローラ５２も同様にローラ外径と細長溝の溝幅には０．２〜０．５mm程度のギャップを持たせておく必要がある。
【００２２】
変圧器運転時には周知の通り、励磁振動を伴い、可動部５０の周辺も同様にこの振動を受ける。可動部５０は可動接点Ｓｍの接触摩擦力及び回動中心部の軸受部の摩擦力は受けているものの、何ずれも微小なもので可動部５０を拘束するには至らず、常に振動を受けている。この振動荷重は円弧溝３５ｂ、３５ｃとローラ２３との接触点で繰返し、受けることになる。
【００２３】
また、長年月運転を継続すると、この接触点に応力が集中し、疲労破壊（フレッテングコロージョン）を起こし、ついには切換動作不能に至ることも想定される。
（４）可動部５０は両終端において自由振動を伴うため、可動接点と固定接点との間にチャタリングを起こすことも考えられる。
【００２４】
以上のようなことから、装置全体が大形化し、高価になる難点がある。
本発明は上記のような問題点を解消するためなされたもので、装置全体を小形化できると共に、安価に製作することができる負荷時タップ切換器を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段により構成された切換スイッチを備えた負荷時タップ切換器とするものである。
請求項１に対応する発明は、絶縁筒内に、変圧器タップ巻線に有する複数個のタップに各々接続された固定接点及びコモン接点上を摺動しながら前記固定接点間を切換接続する可動接点を備えた切換スイッチと、この切換スイッチの前記コモン接点と隣接する一方のタップとの間に直列接続して設けられた１個の限流インピーダンス及び２個の真空バルブと、前記２個の真空バルブを外部より与えられる駆動力により開閉する真空バルブ開閉機構と、前記切換スイッチを作動させ、且つ前記真空バルブ開閉機構により前記２個の真空バルブが開閉すると隣接するタップ間に流れる循環電流を前記限流インピーダンスにより限流し隣接するタップを選択して切換接続させる切換スイッチ作動機構と、駆動軸に直結したアーム、このアームに取り付けたローラがリンクに形成されたＶ形溝に回動自在に係合し、このＶ形溝の頂点近傍のみ前記ローラによってリンクを回動せしめ、他の両側溝部では前記真空バルブのしゃ断動作との間に時間差を持たせるための空転動作を行なわせる構成とし、負荷電流をしゃ断する真空バルブがしゃ断動作を終了するまで前記切換スイッチを作動させないように前記真空バルブ開閉機構と切換スイッチ作動機構との間に時間差を持たせる空転機構とを具備した負荷時タップ切換器において、前記リンクのＶ形溝の頂点近傍で動作する前記切換スイッチの可動部の円周端に複数個の可動接点を保持する接点サポートを形成し、この接点サポートの回動方向の両端面にそれぞれ当接するように、少なくとも左緩衝部と右緩衝部なる一対の緩衝装置を配設する一方、この緩衝装置は、前記接点サポートに押出力を与える受板と作用力源となるばねを複数個配置し、前記ばねの弾性力を作用方向に案内する案内棒を設け、その弾性力による反力を受けて押出力及びエネルギ吸収作用が可能なように前記絶縁筒の内周面に受台を配設して構成することにより、前記切換スイッチの可動部が動作開始時には初速度を与え、動作終端では前記可動部の回転エネルギを吸収するように作用し、さらに前記接点サポートの静止時には前記接点サポートに押圧力を与えることにより変圧器の励磁振動による自由動作をしないようにしたものである。
【００２８】
従って、上記請求項１に対応する発明の負荷時タップ切換器にあっては、可動部を構成する接点サポートにその動作両終端において当接する緩衝装置を設け、この装置は可動部が動作開始する点、すなわちローラがＶ形溝の頂点に衝突する直前において可動部を回転方向に押出すように作用せしめ、終端位置直前では反対方向の緩衝装置が接点サポートの反対面に当接し、上記とは逆に可動部の回転エネルギを吸収する作用を行わせる機能を持たせることにより、従来の技術課題を解決することができる。
【００２９】
すなわち、衝突によるエネルギーの損失は衝突直前で可動部からリンクに初速度を与えることで損失を最小限に止める。その結果、ローラが当接する際に生ずる衝撃力が緩和され、コンパクトにまとめられる。
【００３０】
また、両終端位置では一方の緩衝装置によって可動部に押出力を与えているので、Ｖ形溝とローラとの間の接触点にはこの押出力による荷重が作用しており、変圧器励磁振動を受けても振動荷重は受けない。
さらに、動作両終端においてはエネルギを吸収するように作用するため、自由振動は回避され、可動接点のチャタリング防止に有効である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明による負荷時タップ切換器の第１の実施の形態における切換スイッチＳの構成を示し、図２は図１の緩衝装置の詳細な構成を示すもので、図８と同一部品には同一符号を付して説明する。
【００３２】
図１において、絶縁筒１９は外周面側から適宜の間隔を存して設けられた複数個のサポート１８により保持されている。この絶縁筒１９の内周面に３等配にして固定接点ＳＡ，ＳＢ及びコモン接点ＳＣがそれぞれ上下方向に取付けられている。
【００３３】
また、絶縁筒１９の中心部には駆動源に連結されて主バルブ及び抵抗バルブを開閉する駆動軸２が軸方向に設けられ、この駆動軸２にはアーム２１が２個のキー５４を介して取付けられ、その先端にローラ２３が回動自在に取付けられている。
【００３４】
さらに、絶縁筒１９の一部に設けられた開口部より絶縁筒内に回動端部を臨ませてリンク２２が設けられ、このリンク２２はベアリング３４を介して所定のサポート１８に回動自在に支持されている。このリンク２２には回動端部側にＶ形溝３５と回動端近傍の中央に細長溝３６がそれぞれ設けられ、Ｖ形溝３５にはアーム２１の先端に取付けられたローラ２３が転動自在に係合され、駆動軸２の回動に伴ってリンク２２が断続的に回動可能に構成されている。
【００３５】
一方、可動部５０は絶縁筒１９内に駆動軸２を中心に回動可能に設けられ、前述した固定接点ＳＡ，ＳＢと接触又は開離する左右一対の可動接点ＳｍがＹ形状に形成された接点サポート５３に３等配にしてそれぞれ取付けられている。
【００３６】
また、この可動部５０にはアーム５１が固定され、このアーム５１の先端にはローラ５２が回動自在に取付けられ、このローラ５２が回動リンク２２に設けられている細長溝３６に沿って転動し、可動部全体が回動することにより可動接点Ｓｍが固定接点ＳＡ，ＳＢとコモン接点Ｓｃに橋絡、接触して通電経路を形成するようになっている。
【００３７】
さらに、３等配して配置された固定接点ＳＡ，ＳＢの相互間に対応する絶縁筒１９の内周面の２か所に形成された支持ブロックに右緩衝部１０１と左緩衝部１０２からなる緩衝装置１００がそれぞれ設けられている。
【００３８】
この緩衝装置１００は図２に示すように、右緩衝部１０１と左緩衝部１０２を支持ブロックに受台１０６を介してそれぞれ支持されている。これらの緩衝部１０１，１０２は接点サポート５３に接し、ばね１０５の押出力を接点サポート５３に伝達する受板１０３と、この受板１０３を作用方向に案内する案内棒１０４と押出力の源となるばね１０５によって構成されている。
【００３９】
従って、可動部５０が駆動され、可動接点Ｓｍが固定接点ＳＡに接触しているときは、接点サポート５３のＹ形辺の図示右側面に右緩衝部１０１が圧接し、逆に固定接点ＳＢに接触したときは左緩衝部１０２が圧接する。
【００４０】
また、圧接している側はばね１０５によって押出す方向にばね力が作用し、他方（図１では左緩衝部１０２）は自由な状態になっており、次の動作に備えている。
【００４１】
次にこのように構成された切換スイッチＳの動作及び機能を図３乃至図７を用いて説明する。
図３は可動接点Ｓｍが固定接点ＳＡに接触した状態、即ち図９（Ａ）の回路図での運転状態である。可動部５０の接点サポート５３の一辺は右緩衝部１０１に圧接して押出力Ａを受け、その力を接点サポート５３、アーム５１を経てローラ５２へ、さらにリンク２２の細長溝３６からＶ形溝３５の円弧形溝３５ｂを経てローラ２３に接触荷重を与え、変圧器の励磁振動程度では自由動作が行われないようになっている。
【００４２】
このような状態にあるとき、図４に示すようにタップ切換指令を受けて駆動軸２が回動すると、アーム２１が矢視方向（図示反時計方向）に回動し、このアーム２１の回動によりローラ２３はリンク２２のＶ形溝３５の円弧形溝３５ｂに沿って回動し、頂点３５ａまで達する。この回動動作中に駆動軸２に連結されたバルブ駆動部によって抵抗バルブＷが閉じ、次いで主バルブＨが開いて負荷電流を遮断し、抵抗回路に移行する（図９（Ｃ）の回路図）。
【００４３】
ローラ２３がリンク２２のＶ形溝３５の円弧形溝３５ｂから外れ、頂点３５ａの直前に達するとそれまでローラ２３によって回動を拘束していたリンク２２は押出力Ａによって矢視方向に回動を開始する。これまでのローラ２３の回動は切換スイッチＳの可動部５０へは何んら影響を与えず空転動作する。
【００４４】
やがて、ローラ２３はリンク２２のＶ形溝３５の頂点３５ａを越えて、他方の円弧形溝３５ｂに衝突すると、この時リンク２２は図５に示すように押出力Ａによって可動部５０は図示矢印Ｂ方向の回動力を受け、回動を開始するため、衝撃力は大幅に低減され、可動部５０をスムーズに回動させ始める。
【００４５】
さらに、可動部５０がローラ２３の動力を受けて回動すると可動接点Ｓｍは図６に示すように固定接点ＳＡから離れ（図９（Ｄ）の回路図）、固定接点ＳＢに接触する。この接触と同時に接点サポート５３の他辺面が左緩衝部１０２に当接し、押出力Ａを回転力Ｂに対向して逆らい、左緩衝部１０２が回動力Ｂの回動エネルギを吸収し始める。
【００４６】
さらに、図７に示すように可動部５０が回動してローラ２３がリンク２２のＶ形溝３５の円弧形溝３５ｃの端部に達すると、可動接点Ｓｍが固定接点ＳＢの所定位置に接触して静止する。
【００４７】
この際、回動力Ｂの回動エネルギは左緩衝部１０２の押出力が吸収エネルギとなって吸収し、消滅、停止する。静止状態になると左緩衝部１０２の押出力Ａが接点サポート５３に作用する状態となって図３に示した状態と同じになり、切換動作を終了する。このとき、ローラ２３がリンク２２のＶ形溝３５の円弧形溝３５ｃを回動中に主バルブＨが閉じ、固定接点ＳＢでの運転状態となる（図９（Ｆ）の回路図）。
【００４８】
このように本発明の実施の形態によれば、１抵抗２バルブ方式の切換スイッチに前述した構成の緩衝装置１００を設けることにより、次のような作用効果を得ることができる。
（１）ローラ２３がリンク２２を回動し始める直前においては、緩衝部の押出力Ａによって初期回動速度が接点サポート５３を経てリンク２２に与えられているので、ローラ２３の衝突時の衝撃力が大幅に減少する。
【００４９】
したがって、ローラ２３の支持部材は汎用品を用いることが可能となり、安価に製作できる。また、力の大きさが不確定な衝撃力を緩和させることができるので、過度の疲労強度を見込む必要がなくなり、全体をコンパクトに製作することができる。
【００５０】
さらに、衝突時の回動エネルギの損失によって従動側となる可動部５０に所定の速度を与えるためには原動側のエネルギを増加させなければならないが、その必要がなくなり、その上可動部５０に安定した回動速度を与える利点がある。
（２）可動接点Ｓｍが固定接点ＳＡ，ＳＢの何ずれかに投入、静止状態にあっても緩衝部１０１，１０２からの押出力Ａが常に作用するため、Ｖ形溝３５とローラ２３及び細長溝３６とローラ５２にても力が作用し、変圧器の励磁振動によって自由動作を行うので、両者の接触点への繰返し集中荷重によるフレッテングコロージョン（応力腐食）現象を起こすことも完全に解消でき、信頼性を高めることができる。
（３）切換動作終端においては、可動部５０の回動エネルギを吸収する作用をなし、安定した停止及び静止状態が得られるので、固定及び可動接点のチャタリング現象を解消でき、安定した接触状態を得ることができる。
【００５１】
以上は固定接点ＳＡからＳＢへの切換動作について述べたが、これとは逆方向の動作についても前述と同様に機能するので、ここではその説明を省略する。
上記実施の形態では２組の緩衝装置１００を取付けた例を示したが、可動部５０の回動エネルギによっては１組でもよく、また不足する場合には３組取付けることも可能である。このような構成としても前述した実施の形態と全く同様の機能となる。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、装置全体を小形化できると共に、安価に製作することができる負荷時タップ切換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による負荷時タップ切換器の実施の形態における切換スイッチを示す平面図。
【図２】同実施の形態における緩衝装置を示す断面図。
【図３】同実施の形態において、運転状態にあるときの切換スイッチの平面図。
【図４】同実施の形態において、タップ切換指令を受けて動作を開始したときの切換スイッチの平面図。
【図５】同実施の形態において、動作開始後の第１の動作過程を示す切換スイッチの平面図。
【図６】同実施の形態において、第２の動作過程を示す切換スイッチの平面図。
【図７】同実施の形態において、切換動作が終了するまでの動作過程を示す切換スイッチの平面図。
【図８】従来の負荷時タップ切換器の切換スイッチを示す平面図。
【図９】１抵抗２バルブ方式の切換スイッチの回路図。
【図１０】同切換スイッチの切換動作を説明するためのシーケンス図。
【符号の説明】
Ｓ……切換スイッチ
Ｓｍ……可動接点
ＳＡ，ＳＢ……固定接点
５０……可動部
５３……接点サポート
１００……緩衝装置
１０１……右緩衝部
１０２……左緩衝部
１０３……受板
１０４……案内棒
１０５……ばね
１０６……受台
【発明の属する技術分野】
本発明はタップ切換方式として１個の限流抵抗、２個の真空バルブとこの真空バルブに直列に接続した１組の切換スイッチを用いて主に電力用変圧器タップ巻線のタップを負荷時に切換えて電圧調整を行う負荷時タップ切換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地下変電所は安全性を高めるため、従来の油入機器からＳＦ6 ガスを用いたガス絶縁機器に移行してきている。このような変電所内に設置される変圧器も同様で、この変圧器に取付けられる負荷時タップ切換器もガス絶縁が採用されている。
【０００３】
周知のように負荷時タップ切換器は、負荷時に電圧調整を可能とする機器で、多頻度の電流遮断が行われる。従って、ガス中での電流遮断はガスを分解させることから、有害ガスの発生を招くなど保守の利便性に難点が生じる。
【０００４】
最近ではこれらの不具合を解消するために、真空バルブが用いられるようになってきたが、この真空バルブはコンパクトな絶縁容器の中で電流遮断を行い、高温となることからセラミック材が用いられ、また可動接点には多頻度の伸縮に耐え、且つ高真空を維持するための金属ベローズなどの高靭性の材料を用いているので、製作費が高価になる。
【０００５】
そこで、機器の信頼性を高め、且つ安価に製作するには最小要素によって基本要素を確保する必要がある。
負荷時タップ切換器も同様でこの要求を満足するものとして、１抵抗２バルブ方式を採用したものが知られている。これは１個の限流抵抗と２個の真空バルブ及び１組の切換スイッチで構成される。
【０００６】
図９は切換回路、図１０は動作シーケンスをそれぞれ示すもので、まず図９により切換回路の構成について説明する。
図９（Ａ）において、Ｔ１，Ｔ２は変圧器巻線のタップ、Ｍ１，Ｍ２はタップ選択器の可動接点で、可動接点Ｍ１は奇数タップ選択用、可動接点Ｍ２は偶数タップ選択用である。ＳＡ，ＳＢは可動接点Ｍ１，Ｍ２に各々直列接続された切換スイッチＳの固定接点、Ｓｍはコモン接点ＳＣと固定接点ＳＡまたはＳＢを橋絡する可動接点、Ｈは一端がコモン接点ＳＣに接続され、他端が中性点Ｎに接続された主バルブである。
【０００７】
また、Ｒはタップ間の循環電流を制限する限流抵抗で、一端は固定接点ＳＢに接続されている。
さらに、Ｗは一端が限流抵抗Ｒの他端に接続された抵抗バルブで、この抵抗バルブＷの他端は主バルブＨと同様に中性点Ｎに接続され、１抵抗２バルブ方式の回路を構成している。
【０００８】
次に上記のような構成の負荷時タップ切換器の作用を図９（Ａ）〜（Ｆ）及び図１０を用いて説明する。
図１０において、太線部は電流通電状態を示し、細線は無電流状態を示す。また、（Ａ）〜（Ｆ）の各動作点の回路状態は図９（Ａ）〜（Ｆ）に対応して示されている。
【０００９】
図９（Ａ）はタップＴ１での運転状態を示し、負荷電流ＩL はタップＴ１、可動接点Ｍ１、固定接点ＳＡ、可動接点Ｓｍ、コモン接点ＳＣ、主バルブＨを通して流れる。
【００１０】
このような状態からタップＴ２への切換動作は次のようになる。
（１）まず、抵抗バルブＷが閉じると図９（Ｂ）に示すようにタップＴ１とＴ２との間で循環電流Ｉｃが流れる。
（２）次に主バルブＨを開き、負荷電流を遮断すると図９（Ｃ）に示すようにタップＴ２、可動接点Ｍ２，限流抵抗Ｒ及び抵抗バルブＷの回路に電流が移る。
（３）主バルブＨが開いた後、一定時間経過すると図９（Ｄ）に示すように無電流状態で切換スイッチＳの可動接点Ｓｍが動作を開始する。図はその動作の中間位置を示す。
（４）そして、切換スイッチＳの可動接点Ｓｍがさらに移動し、図９（Ｅ）に示すように相手固定接点ＳＢに投入した時点で動作を完了する。この間負荷電流ＩL は抵抗バルブＷの回路を流れ続ける。
（５）この状態で、再び主バルブＨが動作し閉路すると図９（Ｆ）に示すように負荷電流ＩL が抵抗バルブＷの回路から、主バルブＨの回路に移り、タップＴ２への切換を完了して運転状態となる。
【００１１】
図８は前述した１抵抗２バルブ方式の従来の負荷時タップ切換器の構成例を示し、本図では主バルブ及び抵抗バルブの構造は省略されている。
図８に示すように、絶縁筒１９は外周面側から適宜の間隔を存して設けられた複数個のサポート１８により保持されている。この絶縁筒１９の内周面に３等配にして固定接点ＳＡ，ＳＢ及びコモン接点ＳＣがそれぞれ上下方向に取付けられている。
【００１２】
また、絶縁筒１９の中心部には駆動軸２が軸方向に設けられ、この駆動軸２にはアーム２１が取付けられ、その先端にローラ２３が回動自在に取付けられている。
【００１３】
さらに、絶縁筒１９の一部に設けられた開口部より絶縁筒内に回動端部を臨ませてリンク２２が設けられ、このリンク２２はベアリング３４を介して所定のサポート１８に回動自在に支持されている。このリンク２２には回動端部側にＶ形溝３５と回動端近傍の中央に細長溝３６がそれぞれ設けられ、Ｖ形溝３５にはアーム２１の先端に取付けられたローラ２３が転動自在に係合され、駆動軸２の回動に伴ってリンク２２が断続的に回動可能に構成されている。
【００１４】
一方、可動部５０は絶縁筒１９内に駆動軸２を中心に回動可能に設けられ、前述した固定接点ＳＡ，ＳＢと接触又は開離する可動接点Ｓｍが接点サポート５３に３等配にしてそれぞれ取付けられている。
【００１５】
また、この可動部５０にはアーム５１が固定され、このアーム５１の先端にはローラ５２が回動自在に取付けられ、このローラ５２が回動リンク２２に設けられている細長溝３６に沿って転動することにより、可動部全体が回動可能になっている。
【００１６】
このように構成した切換スイッチＳの動作を説明する。
駆動軸２には図示していないが主バルブ及び抵抗バルブを開閉するカムが取付けられ、このカムの回動により両バルブを開閉させる。
【００１７】
いま、図８の状態から駆動軸２が回動すると、アーム２１も回動すると同時にローラ２３がリンク２２のＶ形溝３５内を移動する。このローラ２３がＶ形溝３５内を移動開始後、直ちに抵抗バルブＷおよび主バルブＨが開く（図９（Ｃ））。
【００１８】
以降ローラ２３がＶ形溝３５の頂点３５ａに到達するまでの間、アーム２１は溝３５ｂを空転動作を行い、主バルブＨが開いた後の消弧時間を確保する。そして、ローラ２３が頂点３５ａに達するとＶ形溝３５の反対側円弧面に当接してリンク２２を回動させる。同時に細長溝３６、ローラ５２、アーム５１及び接点サポート５３に３等配して配置されている可動接点Ｓｍが移動し、固定接点ＳＡからＳＢへ切換える。
【００１９】
この可動接点Ｓｍが固定接点ＳＢに切換完了した時点では、ローラ２３はＶ形溝３５の反対側の円弧面３５ｃに達しており、それ以降の回動ではリング２２は回動せず、ローラ２３は空転動作を行う（図９（Ｅ））。
そして、この空転動作完了間隙で主バルブＨが閉じ、切換動作を完了する（図９（Ｆ））。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の切換スイッチＳの構造においては、次のような難点がある。
（１）駆動源から回動エネルギを受けて駆動軸２及びアーム２１が回動すると、ローラ２３がＶ形溝３５を介してリンク２２を回動せしめ、そしてその負荷となる切換スイッチＳの可動部５０を回動させて切換動作が行われるが、ローラ２３がＶ形溝３５の頂点３５ａに当接した際、弾性衝突現象が生じる。この衝突によって駆動軸２から伝達される駆動源の回動エネルギは大きな損失を伴い、回転速度がその分低下することになる。このため、可動部５０に所定の回転速度を付与するには、この損失エネルギ分に見合ったエネルギを駆動源に加算する必要があるため、大形化する。
（２）Ｖ形溝３５の頂点３５ａにローラ２３が衝突すると、両者に衝突速度に見合った衝撃力が作用する。この衝撃力に耐えるようにローラ２３の支持部材を製作する必要が生じるため、大形化する。
（３）駆動軸２、アーム２１、ローラ２３は駆動源側の装置内に設けられた鎖錠装置により両動作終端に停止（静止）させ、静止の状態となっている。しかし、リンク２２、可動部５０はＶ形溝３５の円弧形溝３５ｂ，３５ｃとローラ２３によって動作が拘束されている。
【００２１】
このローラ２３を回動させるため、ローラ外径と円弧溝の溝幅には０．２〜０．５mm程度のギャップを持たせておく必要がある。この場合、細長溝３６とローラ５２も同様にローラ外径と細長溝の溝幅には０．２〜０．５mm程度のギャップを持たせておく必要がある。
【００２２】
変圧器運転時には周知の通り、励磁振動を伴い、可動部５０の周辺も同様にこの振動を受ける。可動部５０は可動接点Ｓｍの接触摩擦力及び回動中心部の軸受部の摩擦力は受けているものの、何ずれも微小なもので可動部５０を拘束するには至らず、常に振動を受けている。この振動荷重は円弧溝３５ｂ、３５ｃとローラ２３との接触点で繰返し、受けることになる。
【００２３】
また、長年月運転を継続すると、この接触点に応力が集中し、疲労破壊（フレッテングコロージョン）を起こし、ついには切換動作不能に至ることも想定される。
（４）可動部５０は両終端において自由振動を伴うため、可動接点と固定接点との間にチャタリングを起こすことも考えられる。
【００２４】
以上のようなことから、装置全体が大形化し、高価になる難点がある。
本発明は上記のような問題点を解消するためなされたもので、装置全体を小形化できると共に、安価に製作することができる負荷時タップ切換器を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段により構成された切換スイッチを備えた負荷時タップ切換器とするものである。
請求項１に対応する発明は、絶縁筒内に、変圧器タップ巻線に有する複数個のタップに各々接続された固定接点及びコモン接点上を摺動しながら前記固定接点間を切換接続する可動接点を備えた切換スイッチと、この切換スイッチの前記コモン接点と隣接する一方のタップとの間に直列接続して設けられた１個の限流インピーダンス及び２個の真空バルブと、前記２個の真空バルブを外部より与えられる駆動力により開閉する真空バルブ開閉機構と、前記切換スイッチを作動させ、且つ前記真空バルブ開閉機構により前記２個の真空バルブが開閉すると隣接するタップ間に流れる循環電流を前記限流インピーダンスにより限流し隣接するタップを選択して切換接続させる切換スイッチ作動機構と、駆動軸に直結したアーム、このアームに取り付けたローラがリンクに形成されたＶ形溝に回動自在に係合し、このＶ形溝の頂点近傍のみ前記ローラによってリンクを回動せしめ、他の両側溝部では前記真空バルブのしゃ断動作との間に時間差を持たせるための空転動作を行なわせる構成とし、負荷電流をしゃ断する真空バルブがしゃ断動作を終了するまで前記切換スイッチを作動させないように前記真空バルブ開閉機構と切換スイッチ作動機構との間に時間差を持たせる空転機構とを具備した負荷時タップ切換器において、前記リンクのＶ形溝の頂点近傍で動作する前記切換スイッチの可動部の円周端に複数個の可動接点を保持する接点サポートを形成し、この接点サポートの回動方向の両端面にそれぞれ当接するように、少なくとも左緩衝部と右緩衝部なる一対の緩衝装置を配設する一方、この緩衝装置は、前記接点サポートに押出力を与える受板と作用力源となるばねを複数個配置し、前記ばねの弾性力を作用方向に案内する案内棒を設け、その弾性力による反力を受けて押出力及びエネルギ吸収作用が可能なように前記絶縁筒の内周面に受台を配設して構成することにより、前記切換スイッチの可動部が動作開始時には初速度を与え、動作終端では前記可動部の回転エネルギを吸収するように作用し、さらに前記接点サポートの静止時には前記接点サポートに押圧力を与えることにより変圧器の励磁振動による自由動作をしないようにしたものである。
【００２８】
従って、上記請求項１に対応する発明の負荷時タップ切換器にあっては、可動部を構成する接点サポートにその動作両終端において当接する緩衝装置を設け、この装置は可動部が動作開始する点、すなわちローラがＶ形溝の頂点に衝突する直前において可動部を回転方向に押出すように作用せしめ、終端位置直前では反対方向の緩衝装置が接点サポートの反対面に当接し、上記とは逆に可動部の回転エネルギを吸収する作用を行わせる機能を持たせることにより、従来の技術課題を解決することができる。
【００２９】
すなわち、衝突によるエネルギーの損失は衝突直前で可動部からリンクに初速度を与えることで損失を最小限に止める。その結果、ローラが当接する際に生ずる衝撃力が緩和され、コンパクトにまとめられる。
【００３０】
また、両終端位置では一方の緩衝装置によって可動部に押出力を与えているので、Ｖ形溝とローラとの間の接触点にはこの押出力による荷重が作用しており、変圧器励磁振動を受けても振動荷重は受けない。
さらに、動作両終端においてはエネルギを吸収するように作用するため、自由振動は回避され、可動接点のチャタリング防止に有効である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明による負荷時タップ切換器の第１の実施の形態における切換スイッチＳの構成を示し、図２は図１の緩衝装置の詳細な構成を示すもので、図８と同一部品には同一符号を付して説明する。
【００３２】
図１において、絶縁筒１９は外周面側から適宜の間隔を存して設けられた複数個のサポート１８により保持されている。この絶縁筒１９の内周面に３等配にして固定接点ＳＡ，ＳＢ及びコモン接点ＳＣがそれぞれ上下方向に取付けられている。
【００３３】
また、絶縁筒１９の中心部には駆動源に連結されて主バルブ及び抵抗バルブを開閉する駆動軸２が軸方向に設けられ、この駆動軸２にはアーム２１が２個のキー５４を介して取付けられ、その先端にローラ２３が回動自在に取付けられている。
【００３４】
さらに、絶縁筒１９の一部に設けられた開口部より絶縁筒内に回動端部を臨ませてリンク２２が設けられ、このリンク２２はベアリング３４を介して所定のサポート１８に回動自在に支持されている。このリンク２２には回動端部側にＶ形溝３５と回動端近傍の中央に細長溝３６がそれぞれ設けられ、Ｖ形溝３５にはアーム２１の先端に取付けられたローラ２３が転動自在に係合され、駆動軸２の回動に伴ってリンク２２が断続的に回動可能に構成されている。
【００３５】
一方、可動部５０は絶縁筒１９内に駆動軸２を中心に回動可能に設けられ、前述した固定接点ＳＡ，ＳＢと接触又は開離する左右一対の可動接点ＳｍがＹ形状に形成された接点サポート５３に３等配にしてそれぞれ取付けられている。
【００３６】
また、この可動部５０にはアーム５１が固定され、このアーム５１の先端にはローラ５２が回動自在に取付けられ、このローラ５２が回動リンク２２に設けられている細長溝３６に沿って転動し、可動部全体が回動することにより可動接点Ｓｍが固定接点ＳＡ，ＳＢとコモン接点Ｓｃに橋絡、接触して通電経路を形成するようになっている。
【００３７】
さらに、３等配して配置された固定接点ＳＡ，ＳＢの相互間に対応する絶縁筒１９の内周面の２か所に形成された支持ブロックに右緩衝部１０１と左緩衝部１０２からなる緩衝装置１００がそれぞれ設けられている。
【００３８】
この緩衝装置１００は図２に示すように、右緩衝部１０１と左緩衝部１０２を支持ブロックに受台１０６を介してそれぞれ支持されている。これらの緩衝部１０１，１０２は接点サポート５３に接し、ばね１０５の押出力を接点サポート５３に伝達する受板１０３と、この受板１０３を作用方向に案内する案内棒１０４と押出力の源となるばね１０５によって構成されている。
【００３９】
従って、可動部５０が駆動され、可動接点Ｓｍが固定接点ＳＡに接触しているときは、接点サポート５３のＹ形辺の図示右側面に右緩衝部１０１が圧接し、逆に固定接点ＳＢに接触したときは左緩衝部１０２が圧接する。
【００４０】
また、圧接している側はばね１０５によって押出す方向にばね力が作用し、他方（図１では左緩衝部１０２）は自由な状態になっており、次の動作に備えている。
【００４１】
次にこのように構成された切換スイッチＳの動作及び機能を図３乃至図７を用いて説明する。
図３は可動接点Ｓｍが固定接点ＳＡに接触した状態、即ち図９（Ａ）の回路図での運転状態である。可動部５０の接点サポート５３の一辺は右緩衝部１０１に圧接して押出力Ａを受け、その力を接点サポート５３、アーム５１を経てローラ５２へ、さらにリンク２２の細長溝３６からＶ形溝３５の円弧形溝３５ｂを経てローラ２３に接触荷重を与え、変圧器の励磁振動程度では自由動作が行われないようになっている。
【００４２】
このような状態にあるとき、図４に示すようにタップ切換指令を受けて駆動軸２が回動すると、アーム２１が矢視方向（図示反時計方向）に回動し、このアーム２１の回動によりローラ２３はリンク２２のＶ形溝３５の円弧形溝３５ｂに沿って回動し、頂点３５ａまで達する。この回動動作中に駆動軸２に連結されたバルブ駆動部によって抵抗バルブＷが閉じ、次いで主バルブＨが開いて負荷電流を遮断し、抵抗回路に移行する（図９（Ｃ）の回路図）。
【００４３】
ローラ２３がリンク２２のＶ形溝３５の円弧形溝３５ｂから外れ、頂点３５ａの直前に達するとそれまでローラ２３によって回動を拘束していたリンク２２は押出力Ａによって矢視方向に回動を開始する。これまでのローラ２３の回動は切換スイッチＳの可動部５０へは何んら影響を与えず空転動作する。
【００４４】
やがて、ローラ２３はリンク２２のＶ形溝３５の頂点３５ａを越えて、他方の円弧形溝３５ｂに衝突すると、この時リンク２２は図５に示すように押出力Ａによって可動部５０は図示矢印Ｂ方向の回動力を受け、回動を開始するため、衝撃力は大幅に低減され、可動部５０をスムーズに回動させ始める。
【００４５】
さらに、可動部５０がローラ２３の動力を受けて回動すると可動接点Ｓｍは図６に示すように固定接点ＳＡから離れ（図９（Ｄ）の回路図）、固定接点ＳＢに接触する。この接触と同時に接点サポート５３の他辺面が左緩衝部１０２に当接し、押出力Ａを回転力Ｂに対向して逆らい、左緩衝部１０２が回動力Ｂの回動エネルギを吸収し始める。
【００４６】
さらに、図７に示すように可動部５０が回動してローラ２３がリンク２２のＶ形溝３５の円弧形溝３５ｃの端部に達すると、可動接点Ｓｍが固定接点ＳＢの所定位置に接触して静止する。
【００４７】
この際、回動力Ｂの回動エネルギは左緩衝部１０２の押出力が吸収エネルギとなって吸収し、消滅、停止する。静止状態になると左緩衝部１０２の押出力Ａが接点サポート５３に作用する状態となって図３に示した状態と同じになり、切換動作を終了する。このとき、ローラ２３がリンク２２のＶ形溝３５の円弧形溝３５ｃを回動中に主バルブＨが閉じ、固定接点ＳＢでの運転状態となる（図９（Ｆ）の回路図）。
【００４８】
このように本発明の実施の形態によれば、１抵抗２バルブ方式の切換スイッチに前述した構成の緩衝装置１００を設けることにより、次のような作用効果を得ることができる。
（１）ローラ２３がリンク２２を回動し始める直前においては、緩衝部の押出力Ａによって初期回動速度が接点サポート５３を経てリンク２２に与えられているので、ローラ２３の衝突時の衝撃力が大幅に減少する。
【００４９】
したがって、ローラ２３の支持部材は汎用品を用いることが可能となり、安価に製作できる。また、力の大きさが不確定な衝撃力を緩和させることができるので、過度の疲労強度を見込む必要がなくなり、全体をコンパクトに製作することができる。
【００５０】
さらに、衝突時の回動エネルギの損失によって従動側となる可動部５０に所定の速度を与えるためには原動側のエネルギを増加させなければならないが、その必要がなくなり、その上可動部５０に安定した回動速度を与える利点がある。
（２）可動接点Ｓｍが固定接点ＳＡ，ＳＢの何ずれかに投入、静止状態にあっても緩衝部１０１，１０２からの押出力Ａが常に作用するため、Ｖ形溝３５とローラ２３及び細長溝３６とローラ５２にても力が作用し、変圧器の励磁振動によって自由動作を行うので、両者の接触点への繰返し集中荷重によるフレッテングコロージョン（応力腐食）現象を起こすことも完全に解消でき、信頼性を高めることができる。
（３）切換動作終端においては、可動部５０の回動エネルギを吸収する作用をなし、安定した停止及び静止状態が得られるので、固定及び可動接点のチャタリング現象を解消でき、安定した接触状態を得ることができる。
【００５１】
以上は固定接点ＳＡからＳＢへの切換動作について述べたが、これとは逆方向の動作についても前述と同様に機能するので、ここではその説明を省略する。
上記実施の形態では２組の緩衝装置１００を取付けた例を示したが、可動部５０の回動エネルギによっては１組でもよく、また不足する場合には３組取付けることも可能である。このような構成としても前述した実施の形態と全く同様の機能となる。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、装置全体を小形化できると共に、安価に製作することができる負荷時タップ切換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による負荷時タップ切換器の実施の形態における切換スイッチを示す平面図。
【図２】同実施の形態における緩衝装置を示す断面図。
【図３】同実施の形態において、運転状態にあるときの切換スイッチの平面図。
【図４】同実施の形態において、タップ切換指令を受けて動作を開始したときの切換スイッチの平面図。
【図５】同実施の形態において、動作開始後の第１の動作過程を示す切換スイッチの平面図。
【図６】同実施の形態において、第２の動作過程を示す切換スイッチの平面図。
【図７】同実施の形態において、切換動作が終了するまでの動作過程を示す切換スイッチの平面図。
【図８】従来の負荷時タップ切換器の切換スイッチを示す平面図。
【図９】１抵抗２バルブ方式の切換スイッチの回路図。
【図１０】同切換スイッチの切換動作を説明するためのシーケンス図。
【符号の説明】
Ｓ……切換スイッチ
Ｓｍ……可動接点
ＳＡ，ＳＢ……固定接点
５０……可動部
５３……接点サポート
１００……緩衝装置
１０１……右緩衝部
１０２……左緩衝部
１０３……受板
１０４……案内棒
１０５……ばね
１０６……受台
Claims (1)
- 絶縁筒内に、
変圧器タップ巻線に有する複数個のタップに各々接続された固定接点及びコモン接点上を摺動しながら前記固定接点間を切換接続する可動接点を備えた切換スイッチと、
この切換スイッチの前記コモン接点と隣接する一方のタップとの間に直列接続して設けられた１個の限流インピーダンス及び２個の真空バルブと、
前記２個の真空バルブを外部より与えられる駆動力により開閉する真空バルブ開閉機構と、
前記切換スイッチを作動させ、且つ前記真空バルブ開閉機構により前記２個の真空バルブが開閉すると隣接するタップ間に流れる循環電流を前記限流インピーダンスにより限流し隣接するタップを選択して切換接続させる切換スイッチ作動機構と、
駆動軸に直結したアーム、このアームに取り付けたローラがリンクに形成されたＶ形溝に回動自在に係合し、このＶ形溝の頂点近傍のみ前記ローラによってリンクを回動せしめ、他の両側溝部では前記真空バルブのしゃ断動作との間に時間差を持たせるための空転動作を行なわせる構成とし、
負荷電流をしゃ断する真空バルブがしゃ断動作を終了するまで前記切換スイッチを作動させないように前記真空バルブ開閉機構と切換スイッチ作動機構との間に時間差を持たせる空転機構とを具備した負荷時タップ切換器において、
前記リンクのＶ形溝の頂点近傍で動作する前記切換スイッチの可動部の円周端に複数個の可動接点を保持する接点サポートを形成し、
この接点サポートの回動方向の両端面にそれぞれ当接するように、少なくとも左緩衝部と右緩衝部なる一対の緩衝装置を配設する一方、
この緩衝装置は、前記接点サポートに押出力を与える受板と作用力源となるばねを複数個配置し、前記ばねの弾性力を作用方向に案内する案内棒を設け、その弾性力による反力を受けて押出力及びエネルギ吸収作用が可能なように前記絶縁筒の内周面に受台を配設して構成することにより、
前記切換スイッチの可動部が動作開始時には初速度を与え、動作終端では前記可動部の回転エネルギを吸収するように作用し、さらに前記接点サポートの静止時には前記接点サポートに押圧力を与えることにより変圧器の励磁振動による自由動作をしないようにしたことを特徴とする負荷時タップ切換器。
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