JP6057679B2

JP6057679B2 - 負荷時タップ切換器

Info

Publication number: JP6057679B2
Application number: JP2012253048A
Authority: JP
Inventors: 桂左明山口; 晋男山下; 有次三原; 重芳古川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2032-11-19
Also published as: JP2014103197A

Description

本発明は、負荷時タップ切換器に関する。

負荷時タップ切換器の構成を開示した先行文献として、特開２００１−２１７１３０号公報(特許文献１)、特開平１１−５４３４２号公報(特許文献２)、および、特開昭５５−１３２０２１号公報(特許文献３)がある。

特許文献１に記載された負荷時タップ切換器においては、切換開閉器にはカムの回転により主バルブを開閉する開閉機構と、駆動軸の回転に対して一定の時間遅れて回転する従動部を有する空転機構とが設けられている。従動部には切換接点が取付けられる。また、空転機構の回転によりどちらか一方が切換接点と接触するように２個１対の固定接点が配置される。固定接点は、切換接点側に突出した板状部材から構成され、その基端部に固定電極が取付けられ、先端部に切換接点に接する端子部が設けられている。

特許文献２に記載された負荷時タップ切換器においては、切換開閉器を駆動する蓄勢装置における圧縮バネの蓄勢エネルギーの釈放を司るラッチの先端部にボルトおよびナットを設け、ラッチを引き外し駆動する引き外し爪とラッチとの間の長さを調節する。これにより、ラッチの引き外しのタイミング調整を行ない、切換開閉器の接点の切換時間を適正値に修止する。

特許文献３に記載された負荷時タップ切換器用切換開閉器は、蓄勢機構と、この蓄勢機構を介さずに駆動されるべきスイッチ群と、蓄勢機構を介して駆動されるべきスイッチ群とを有する。この負荷時タップ切換器用切換開閉器においては、蓄勢機構の入力側あるいは出力側の何れか一方の動きを、他方の側へ導く伝達機構を設けることにより、蓄勢機構を介さずに駆動されるべきスイッチ群と蓄勢機構を介して駆動されるべきスイッチ群とを、共に上記他方の側に配設して駆動されるようにしている。

特開２００１−２１７１３０号公報特開平１１−５４３４２号公報特開昭５５−１３２０２１号公報

特許文献３に記載の負荷時タップ切換器用切換開閉器ように蓄勢機構を跨ぐ伝達アームを用いると、切換開閉器の構成が複雑になるとともに、負荷時タップ切換器の小型化を図るうえで障害となる。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で小型化された負荷時タップ切換器を提供することを目的とする。

本発明に基づく負荷時タップ切換器は、負荷時に負荷電流を遮断して変圧器のタップ巻線の一のタップから隣接する他のタップに電気的接続を切り換える切換開閉器、および、タップ巻線のタップを選択するタップ選択器が、タップ巻線のタップと中性点との間に設けられた負荷時タップ切換器である。タップ選択器は、上記一のタップに電気的に接続された第１可動接点および上記他のタップに電気的に接続された第２可動接点を有する。切換開閉器は、第１可動接点と電気的に接続された第１固定接点、第２可動接点と電気的に接続された第２固定接点、および、第１固定接点または第２固定接点と択一的に接離自在な第３可動接点を有する第１補助スイッチを備える。また、切換開閉器は、第１可動接点と電気的に接続された第３固定接点、第２可動接点と電気的に接続された第４固定接点、および、第３固定接点または第４固定接点と択一的に接離自在な第４可動接点を有する第２補助スイッチを備える。さらに、切換開閉器は、第３可動接点と上記中性点との間に接続された限流抵抗器と、限流抵抗器と上記中性点との間に接続された抵抗真空バルブと、第４可動接点と上記中性点との間に接続された主真空バルブと、直線状に延在して外部より供給される駆動力により回動する駆動軸と、駆動軸に入力側が連結された蓄勢機構とを備える。駆動軸は、蓄勢機構を貫通するように延在している。第１補助スイッチは、蓄勢機構から見て第２補助スイッチ側に位置している。第１補助スイッチの第３可動接点は駆動軸に連結されている。第２補助スイッチの第４可動接点は蓄勢機構の出力側に連結されている。

本発明によれば、負荷時タップ切換器を簡易な構成で小型化できる。

３台の負荷時タップ切換器が組み込まれた参考例の変圧器の回路図である。負荷時タップ切換器に印加される交流電圧、および、負荷時タップ切換器を流れる負荷電流の振幅および周期を示すグラフである。本実施形態に係る負荷時タップ切換器の切換開閉器の構成を示す模式的な断面図である。本実施形態に係る負荷時タップ切換器の切換開閉器の第１補助スイッチの構成を示す断面図である。図４のＶ−Ｖ線矢印方向から見た図である。図４のＶＩ−ＶＩ線矢印方向から見た図である。本実施形態に係る蓄勢機構の構成を示す分解斜視図である。Ａ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。Ｂ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。Ｃ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。Ｄ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。Ｅ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。Ｆ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。Ｇ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。Ｈ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。Ｉ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。Ｊ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。Ｋ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。Ｌ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。奇数側タップから偶数側タップに切り換える際の切換シーケンス図である。偶数側タップから奇数側タップに切り換える際の切換シーケンス図である。

以下、本発明の一実施形態に係る負荷時タップ切換器について図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

まず、本実施形態に係る負荷時タップ切換器が組み込まれる変圧器の参考例について説明する。

図１は、２台の負荷時タップ切換器が組み込まれた参考例の変圧器の回路図である。図１に示すように、変圧器９０に複数のタップ切換器が並列に接続されて組み込まれる場合がある。参考例においては、それぞれ負荷時タップ切換器を含む２つの巻線グループが並列に接続されている。

第１の巻線グループにおいては、負荷時タップ切換器９５が、変圧器の主巻線９１とタップ巻線９２の一のタップとを電気的に接続する。第２の巻線グループにおいては、負荷時タップ切換器９６が、変圧器の主巻線９３とタップ巻線９４の一のタップとを電気的に接続する。

図２は、負荷時タップ切換器に印加される交流電圧、および、負荷時タップ切換器を流れる負荷電流の振幅および周期を示すグラフである。図２においては、縦軸に電流および電圧の振幅、横軸に電流および電圧の角変位を示している。

図１に示すように２台の負荷時タップ切換器９５，９６を含む変圧器９０においては、各負荷時タップ切換器９５，９６の切換開閉器の動作を完全に同期することが難しく、それぞれの切換開閉器の動作に時間差が生じる。

図２に示すように、２点鎖線ａで示す波形の交流電圧が第１および第２の巻線グループに印加された場合、第１および第２の巻線グループには実線ｂで示す交流波形の定条項の負荷電流が流れる。

たとえば、負荷時タップ切換器９５が負荷時タップ切換器９６より先行して切り換わった場合、第１の巻線グループの巻線の長さに対して第２の巻線グループの巻線の長さが瞬間的に異なるため、第１の巻線グループと第２の巻線グループとの間に電位差が生じる。

すると、図２に示すように、１点鎖線ｃで示す直流成分の過渡項が、第１の巻線グループの定条項の負荷電流に重畳される。その結果、粗点線ｄに示す交流波形の負荷電流が第１の巻線グループに流れる。

負荷時タップ切換器は、交流電流の０点にて真空バルブが負荷電流を遮断するものであるため、粗点線ｄに示す交流波形の負荷電流のように０点以下に振幅が偏った負荷電流を切断することは難しい。この負荷電流の振幅の偏りは、変圧器９０にサージ電流が侵入した場合にも起こりうる。

なお、直流成分の過渡項は、正の値を有することもあり、この過渡項が定条項の負荷電流に重畳されて負荷電流の振幅が０点以上に偏ると、負荷時タップ切換器によって負荷電流を切断することが難しくなる。

本実施形態に係る負荷時タップ切換器は、負荷電流の振幅が０点の上方または下方に偏ることを抑制して、負荷電流を安定して遮断することができるように構成されている。

以下、本実施形態に係る負荷時タップ切換器の構成について説明する。本実施形態に係る負荷時タップ切換器は、負荷時に負荷電流を遮断して変圧器のタップ巻線の一のタップから隣接する他のタップに電気的接続を切り換える切換開閉器１００、および、タップ巻線のタップを選択するタップ選択器が、タップ巻線のタップと中性点Ｎとの間に設けられた負荷時タップ切換器である。

図３は、本実施形態に係る負荷時タップ切換器の切換開閉器の構成を示す模式的な断面図である。図４は、本実施形態に係る負荷時タップ切換器の切換開閉器の第１補助スイッチの構成を示す断面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線矢印方向から見た図である。図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線矢印方向から見た図である。

図３，４に示すように、本実施形態に係る負荷時タップ切換器の切換開閉器１００は、直線状に延在して外部より供給される駆動力により回動する駆動軸１１０と、駆動軸１１０に入力側が連結された蓄勢機構１２０とを備える。

駆動軸１１０は、蓄勢機構１２０を貫通するように延在している。駆動軸１１０の上端側に、駆動軸１１０の軸中心に対して偏心している偏心板１１１が取り付けられている。駆動軸１１０において偏心板１１１より下方の軸部が、後述する第１補助スイッチＳ１への入力軸１１０ａとなる。本実施形態においては、駆動軸１１０を一体で構成したが、これに限られず、偏心板１１１より上方の軸部と入力軸１１０ａとを別体で形成し、それらを互いに同軸状に連結することにより駆動軸を構成してもよい。

蓄勢機構１２０の詳細な構成については後述するが、蓄勢機構１２０は、圧縮ばねを収容する巻上ケース１２１および蓄勢ケース１２２を含む。蓄勢機構１２０の出力側には、切換クランクと連結されて筒形状を有する筒状部１３１が設けられている。切換クランクは、蓄勢ケース１２２と係合しており、蓄勢ケース１２２の動作と連動して動作する。

蓄勢機構１２０の下方に、主真空バルブ１６０および抵抗真空バルブ１７０が配置されている。主真空バルブ１６０および抵抗真空バルブ１７０の各々においては、遮断要素として真空容器内に互いに接離可能な一対の電極が配置されている。主真空バルブ１６０および抵抗真空バルブ１７０は、筒状部１３１に連結されている。

主真空バルブ１６０および抵抗真空バルブ１７０の下方に、第１補助スイッチＳ１および第２補助スイッチＳ２が配置されている。第１補助スイッチＳ１は、第２補助スイッチＳ２の下方に位置している。すなわち、第１補助スイッチＳ１は、蓄勢機構１２０から見て第２補助スイッチＳ２側に位置している。

図３には図示していないが、図４に示すように、第１補助スイッチＳ１と第２補助スイッチＳ２との間には、切換開閉器１００の骨格をなすフレーム１０１が位置している。フレーム１０１は、水平方向に延在する水平部と、水平部から鉛直下方に延出した鉛直部１０１ａを含む。鉛直部１０１ａは、平面視において同心円状に６箇所配置されている。

第１補助スイッチＳ１は、第１固定接点１９１，１９３，１９５、第２固定接点１９２，１９４，１９６、および、第１固定接点１９１，１９３，１９５または第２固定接点１９２，１９４，１９６と択一的に接離自在な第３可動接点を有する。

第３可動接点は、フレーム１０１の鉛直部１０１ａに固定された共用固定端子部１８０と、入力軸１１０ａに変速機構１４６を介して連結された第１可動端子部１４１とを含む。

第１可動端子部１４１は、入力軸１１０ａの軸中心を中心に回動する。第１可動端子部１４１は、中心から水平方向に放射状に延びる半径部１４２と、半径部１４２の外周部に取り付けられた端子部１４３，１４４，１４５と、半径部１４２と入力軸１１０ａとを連結するピニオン機構などの変速機構１４６とを含む。

半径部１４２は、その中心を入力軸１１０ａに貫通されている。端子部１４３，１４４，１４５は、半径部１４２を貫通して半径部１４２の上下両方に位置している。図５，６に示すように、端子部１４３，１４４，１４５の各々は、同一円周上において互いに等間隔に位置している。変速機構１４６は、入力軸１１０ａによる駆動回転を変速して半径部１４２に伝達する機能を有しているが、入力軸１１０ａによる駆動回転を変速する必要がない場合には変速機構１４６を設けなくてよい。

図５に示すように、第３可動接点の共用固定端子部１８０は、第１共用固定端子部１８１、第２共用固定端子部１８２および第３共用固定端子部１８３からなる。第１共用固定端子部１８１には、３相交流電流のうちの第１相の交流電流が流れるリード１８１ａが接続されている。第２共用固定端子部１８２には、３相交流電流のうちの第２相の交流電流が流れるリード１８２ａが接続されている。第３共用固定端子部１８３には、３相交流電流のうちの第３相の交流電流が流れるリード１８３ａが接続されている。

第１共用固定端子部１８１は、平面視において、第１相の交流電流が流れる第１固定接点１９１および第２固定接点１９２と重なるように配置されている。第２共用固定端子部１８２は、平面視において、第２相の交流電流が流れる第１固定接点１９３および第２固定接点１９４と重なるように配置されている。第３共用固定端子部１８３は、平面視において、第３相の交流電流が流れる第１固定接点１９５および第２固定接点１９６と重なるように配置されている。

図６に示すように、第１固定接点１９１，１９３，１９５および第２固定接点１９２，１９４，１９６は、入力軸１１０ａの軸中心を中心とした同一円周上において互いに離れて位置している。第１固定接点１９１，１９３，１９５および第２固定接点１９２，１９４，１９６は、フレーム１０１の６箇所の鉛直部１０１ａにそれぞれ固定されている。

第１固定接点１９１，１９３，１９５と第２固定接点１９２，１９４，１９６とは、交互に等間隔に配置されている。本実施形態においては、第１固定接点１９１から左回りに順に、第２固定接点１９２、第１固定接点１９５、第２固定接点１９６、第１固定接点１９３、および、第２固定接点１９４が配置されている。

第１固定接点１９１は、第１相の交流電流が流れるリード１９１ａに接続され、後述する第１可動接点５０に電気的に接続されている。第２固定接点１９２は、第１相の交流電流が流れるリード１９２ａに接続され、後述する第２可動接点６０に電気的に接続されている。

第１固定接点１９３は、第２相の交流電流が流れるリード１９３ａに接続され、後述する第１可動接点５０に電気的に接続されている。第２固定接点１９４は、第２相の交流電流が流れるリード１９４ａに接続され、後述する第２可動接点６０に電気的に接続されている。

第１固定接点１９５は、第３相の交流電流が流れるリード１９５ａに接続され、後述する第１可動接点５０に電気的に接続されている。第２固定接点１９６は、第３相の交流電流が流れるリード１９６ａに接続され、後述する第２可動接点６０に電気的に接続されている。

図５，６に示すように、第１可動端子部１４１は矢印１または矢印２で示す方向に回動する。端子部１４３，１４４，１４５の上面は、共用固定端子部１８０の下面と摺接する。端子部１４３，１４４，１４５の下面は、第１固定接点１９１，１９３，１９５および第２固定接点１９２，１９４，１９６の上面と摺接する。

端子部１４３，１４４，１４５が、共用固定端子部１８０と、第１固定接点１９１，１９３，１９５および第２固定接点１９２，１９４，１９６のいずれか１つとの両方に接しているときに、第３可動接点が導通している。端子部１４３，１４４，１４５が、第１固定接点１９１，１９３，１９５および第２固定接点１９２，１９４，１９６のいずれとも接していないとき、第３可動接点は導通していない。

第２補助スイッチＳ２は、第１可動接点５０と電気的に接続された後述する第３固定接点２０、第２可動接点６０と電気的に接続された後述する第４固定接点３０、および、第３固定接点２０または第４固定接点３０と択一的に接離自在な第４可動接点を有する。

第４可動接点は、蓄勢機構１２０の出力側に連結されている。第３固定接点２０および第４固定接点３０は、入力軸１１０ａの軸中心を中心とした同一円周上において互いに離れて位置している。第４可動接点は、筒状部１３１の軸中心を中心に回動する第２可動端子部１５１を含む。

上記の構成により、主真空バルブ１６０、抵抗真空バルブ１７０および第２補助スイッチＳ２は、蓄勢機構１２０の出力によって動作する。第１補助スイッチＳ１は、蓄勢機構１２０を介さずに駆動軸１１０の駆動力によって動作する。よって、蓄勢機構１２０の蓄勢中に第１補助スイッチＳ１が動作するため、第２補助スイッチＳ２に比較して第１補助スイッチＳ１が常に先行して動作する。

以下、本実施形態に係る負荷時タップ切換器の蓄勢機構の構成について説明する。
図７は、本実施形態に係る蓄勢機構の構成を示す分解斜視図である。図７に示すように、２つの圧縮ばね１２４が、巻上ケース１２１と蓄勢ケース１２２との間に収容される。巻上ケース１２１および蓄勢ケース１２２は、案内シャフト１２３に案内されて互いに摺動するように構成されている。

巻上ケース１２１は、その上部に偏心板１１１の周面と摺接する突起部を有する。また、巻上ケース１２１は、上下方向に貫通した開口１２１ｈを有する。さらに、巻上ケース１２１は、側方に引き外し爪１２１ａ、および、引き外し爪１２１ａが形成された側面に隣接する両側面から下方に突出した案内シャフト用孔部１２１ｂを有する。

蓄勢ケース１２２は、その下面から突出した駆動ボス１２２ａを有する。駆動ボス１２２ａは、案内シャフト１２３の軸方向と交差する方向に延びる溝部を有している。

また、蓄勢ケース１２２は、底部の両端から立設して互いに対向した一対の立設部１２２ｂを有する。立設部１２２ｂは、案内シャフト用孔部１２１ｂの外形より大きな切欠部１２２ｃをそれぞれ２つ有する。さらに、蓄勢ケース１２２は、上下方向に貫通した開口１２２ｈを有する。

圧縮ばね１２４および段付ブシュ１２９に挿通させた案内シャフト１２３が、蓄勢ケース１２２の立設部１２２ｂ同士に跨るように配置される。

段付ブシュ１２９は、大径部１２９ａと小径部１２９ｂとを含む。大径部１２９ａの外径は、圧縮ばね１２４の外径より大きい。小径部１２９ｂの外径は、案内シャフト用孔部１２１ｂの内径より小さい。段付ブシュ１２９の内径は、案内シャフト１２３の直径より僅かに大きい。

段付ブシュ１２９においては、大径部１２９ａが圧縮ばね１２４と接し、かつ、小径部１２９ｂが案内シャフト用孔部１２１ｂの内側に位置するように配置される。

巻上ケース１２１の案内シャフト用孔部１２１ｂは、段付ブシュ１２９の小径部１２９ｂおよび案内シャフト１２３に挿通される。互いに対向している案内シャフト用孔部１２１ｂ同士の向き合っている内側面は、段付ブシュ１２９の大径部１２９ａの側面と接している。

蓄勢ケース１２２の下方に、切換クランク１２５が配置されている。切換クランク１２５は、回動中心となる孔部１２５ｈを有する。孔部１２５ｈには、入力軸１１０ａが遊挿されている。

また、切換クランク１２５は、その上面から突出した円柱状の突起１２５ａを有する。突起１２５ａは、駆動ボス１２２ａの溝部内に挿入される。切換クランク１２５は、切換クランク１２５の周方向の一方への回転を規制する第１ストッパ１２６、および、切換クランク１２５の周方向の他方への回転を規制する第２ストッパ１２７と着脱自在に係合している。

第１ストッパ１２６は、巻上ケース１２１の引き外し爪１２１ａから押圧されることにより切換クランク１２５の回転規制を解除する第１ロック解除部１２６ａを上部に有する。第２ストッパ１２７は、巻上ケース１２１の引き外し爪１２１ａから押圧されることにより切換クランク１２５の回転規制を解除する第２ロック解除部１２７ａを上部に有する。第１ストッパ１２６と第２ストッパ１２７とは、連動して動作するように引張ばね１２８で互いに連結されている。

切換クランク１２５の下部は、筒状部１３１と連結されている。筒状部１３１の内径は、入力軸１１０ａの直径より僅かに大きい。筒状部１３１は、切換クランク１２５と一緒に回動する。

巻上ケース１２１の開口１２１ｈと、蓄勢ケース１２２の開口１２２ｈと、切換クランク１２５の孔部１２５ｈとは、蓄勢機構１２０を貫通するように同一直線上に位置している。この構成により、入力軸１１０ａを、開口１２１ｈ、開口１２２ｈおよび孔部１２５ｈを貫通するように配置することができる。

以下、蓄勢機構１２０の動作について説明する。図７においては、巻上ケース１２１が図中の最も右奥側に移動している状態を示している。

図７に示すように、駆動軸１１０が矢印３で示す方向に回転すると、偏心板１１１も矢印３で示す方向に回転する。また、入力軸１１０ａは、矢印５で示す方向に回転する。すると、巻上ケース１２１の突起部が偏心板１１１の周面と摺接しつつ図中の左前側に押圧される。その結果、巻上ケース１２１が、案内シャフト１２３により案内されて図中の矢印６で示すように左前側に移動する。

このとき、図中の右奥側に位置する段付ブシュ１２９は、巻上ケース１２１とともに左前側に移動する。一方、左前側に位置する段付ブシュ１２９は、蓄勢ケース１２２の立設部１２２ｂと接しているため移動することができない。

また、蓄勢ケース１２２においては、駆動ボス１２２ａが切換クランク１２５の突起１２５ａと係合しており、その切換クランク１２５は第２ストッパ１２７によって係止されているため、移動を規制されている。

このように蓄勢ケース１２２が停止した状態で巻上ケース１２１が移動することにより、圧縮ばね１２４が２つの段付ブシュ１２９により押圧されて圧縮する。この圧縮ばね１２４の圧縮力が蓄勢力となる。

さらに、駆動軸１１０が回転して巻上ケース１２１が図中の左前側に移動すると、巻上ケース１２１の引き外し爪１２１ａが、第２ストッパ１２７の第２ロック解除部１２７ａを押圧する。その結果、第２ストッパ１２７が切換クランク１２５から離脱する。

第２ストッパ１２７が離脱した切換クランク１２５は回動自在となる。その結果、蓄勢ケース１２２の移動の規制が解除されるため、圧縮ばね１２４の圧縮力によって蓄勢ケース１２２が図中の左前側へ移動する。

蓄勢ケース１２２が移動することにより、駆動ボス１２２ａおよび突起１２５ａを介して切換クランク１２５に回転力が伝達される。その結果、切換クランク１２５および筒状部１３１が、入力軸１１０ａを中心に図中の矢印４で示す方向に回転する。

巻上ケース１２１が右奥側に移動する場合には、同様の動作により切換クランク１２５および筒状部１３１が、入力軸１１０ａを中心に図中の矢印４で示す方向とは逆方向に回転する。

上記のように、入力軸１１０ａには、第１補助スイッチＳ１の第３可動接点が変速機構い１４６を介して連結されている。筒状部１３１には、第２補助スイッチＳ２の第４可動接点、主真空バルブ１６０および抵抗真空バルブ１７０が連結されている。

よって、駆動軸１１０の回転と同時に第１補助スイッチＳ１が作動し、蓄勢機構１２０によって遅れて、第２補助スイッチＳ２、主真空バルブ１６０および抵抗真空バルブ１７０が作動する。

以下、本実施形態に係る負荷時タップ切換器の切換シーケンスについて説明する。なお、下記の説明においては、第１相の交流電流が流れる回路について説明するが、第２相および第３相の交流電流が流れる回路についても同様である。

図８〜図１４および図２０においては、奇数側タップから偶数側タップに切り換える際の切換シーケンスを示している。図１４〜図１９，図８および図２１においては、偶数側タップから奇数側タップに切り換える際の切換シーケンスを示している。

図８は、Ａ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。図９は、Ｂ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。図１０は、Ｃ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。図１１は、Ｄ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。図１２は、Ｅ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。図１３は、Ｆ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。図１４は、Ｇ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。

図１５は、Ｈ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。図１６は、Ｉ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。図１７は、Ｊ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。図１８は、Ｋ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。図１９は、Ｌ状態にある負荷時タップ切換器の第１相の回路図である。

図２０は、奇数側タップから偶数側タップに切り換える際の切換シーケンス図である。図２１は、偶数側タップから奇数側タップに切り換える際の切換シーケンス図である。図２０，２１においては、接続されて通電している部分をハッチング部、および、接続されているが通電していない部分を白抜き部にして示している。

図８〜図１９に示すように、変圧器のタップ巻線１０から奇数側タップ１１および偶数側タップ１２が引き出されている。負荷時タップ切換器は、奇数側タップ１１に電気的に接続された第１可動接点５０、および、偶数側タップ１２に電気的に接続された第２可動接点６０を有するタップ選択器を含んでいる。

上記のとおり、第１補助スイッチＳ１は、第１固定接点１９１、第２固定接点１９２および第３可動接点１４０を有する。第１固定接点１９１は、第１可動接点５０と電気的に接続されている。第２固定接点１９２は、第２可動接点６０と電気的に接続されている。第３可動接点１４０は、第１可動端子部１４１および第１共用固定端子部１８１を有して、第１固定接点１９１および第２固定接点１９２に接離自在である。

第２補助スイッチＳ２は、第３固定接点２０、第４固定接点３０および第４可動接点を有する。第３固定接点２０は、第１可動接点５０と電気的に接続されている。第４固定接点３０は、第２可動接点６０と電気的に接続されている。第４可動接点は、第２可動端子部１５１および第２固定端子部４０を有して、第３固定接点２０および第４固定接点３０に接離自在である。

第３可動接点１４０と中性点Ｎとの間に限流抵抗器７０が接続されている。限流抵抗器７０と中性点Ｎとの間に抵抗真空バルブ１７０が接続されている。第４可動接点と中性点Ｎとの間に主真空バルブ１６０が接続されている。

まず、接続されるタップを奇数側タップ１１から偶数側タップ１２に切り換える切換シーケンスについて説明する。

図８，２０に示すように、Ａ状態においては、第１補助スイッチＳ１の第３可動接点１４０は、第１固定接点１９１に接続している。第２補助スイッチＳ２の第４可動接点１５０は、第３固定接点２０に接続している。主真空バルブ１６０は、開状態になっている。抵抗真空バルブ１７０は、閉状態になっている。負荷電流Ｉ_Lは、奇数側タップ１１から、第２補助スイッチＳ２の第３固定接点２０および主真空バルブ１６０を通過して中性点Ｎに流れている。

図９，２０に示すように、Ｂ状態においては、第１補助スイッチＳ１が切り換わって、第３可動接点１４０は第２固定接点１９２に接続する。第２補助スイッチＳ２の第４可動接点１５０は、第３固定接点２０に接続している。主真空バルブ１６０は、開状態になっている。抵抗真空バルブ１７０は、閉状態になっている。負荷電流Ｉ_Lは、奇数側タップ１１から、第２補助スイッチＳ２の第３固定接点２０および主真空バルブ１６０を通過して中性点Ｎに流れている。

図１０，２０に示すように、Ｃ状態においては、第１補助スイッチＳ１の第３可動接点１４０は、第２固定接点１９２に接続している。第２補助スイッチＳ２の第４可動接点１５０は、第３固定接点２０に接続している。主真空バルブ１６０は、開状態になっている。抵抗真空バルブ１７０は、開状態に切り換わる。負荷電流Ｉ_Lは、奇数側タップ１１から、第２補助スイッチＳ２の第３固定接点２０および主真空バルブ１６０を通過して中性点Ｎに流れている。

この状態においては短絡経路が形成され、循環電流Ｉ_cが、第３固定接点２０、主真空バルブ１６０、抵抗真空バルブ１７０、限流抵抗器７０および第２固定接点１９２を通過して、奇数側タップ１１と偶数側タップ１２との間で流れている。このとき、奇数側タップ１１と偶数側タップ１２との間に、タップ間ステップ電圧Ｕ_sが発生している。循環電流Ｉ_cの電流値は、限流抵抗器７０の抵抗値をＲとすると、Ｕ_s／Ｒで表される。

図１１，２０に示すように、Ｄ状態においては、第１補助スイッチＳ１の第３可動接点１４０は、第２固定接点１９２に接続している。第２補助スイッチＳ２の第４可動接点１５０は、第３固定接点２０に接続している。主真空バルブ１６０は、負荷電流Ｉ_Lおよび循環電流Ｉ_cを遮断して閉状態に切り換わる。このとき、主真空バルブ１６０内の電極間で発生する交流電流のアークは、電流値の０点にて消弧する。また、抵抗真空バルブ１７０は、開状態になっている。負荷電流Ｉ_Lは、偶数側タップ１２から、第１補助スイッチＳ１の第２固定接点１９２、限流抵抗器７０および抵抗真空バルブ１７０を通過して中性点Ｎに流れている。

図１２，２０に示すように、Ｅ状態においては、第１補助スイッチＳ１の第３可動接点１４０は、第２固定接点１９２に接続している。第２補助スイッチＳ２が切り換わって、第４可動接点１５０は第４固定接点３０に接続する。主真空バルブ１６０は、閉状態になっている。抵抗真空バルブ１７０は、開状態になっている。負荷電流Ｉ_Lは、偶数側タップ１２から、第１補助スイッチＳ１の第２固定接点１９２、限流抵抗器７０および抵抗真空バルブ１７０を通過して中性点Ｎに流れている。

図１３，２０に示すように、Ｆ状態においては、第１補助スイッチＳ１の第３可動接点１４０は、第２固定接点１９２に接続している。第２補助スイッチＳ２の第４可動接点１５０は、第４固定接点３０に接続している。主真空バルブ１６０は、開状態に切り換わる。抵抗真空バルブ１７０は、開状態になっている。負荷電流Ｉ_Lは、偶数側タップ１２から、第２補助スイッチＳ２の第４固定接点３０および主真空バルブ１６０を通過して中性点Ｎに流れている。

図１４，２０に示すように、Ｇ状態においては、第１補助スイッチＳ１の第３可動接点１４０は、第２固定接点１９２に接続している。第２補助スイッチＳ２の第４可動接点１５０は、第４固定接点３０に接続している。主真空バルブ１６０は、開状態になっている。抵抗真空バルブ１７０は、閉状態に切り換わる。負荷電流Ｉ_Lは、偶数側タップ１２から、第２補助スイッチＳ２の第４固定接点３０および主真空バルブ１６０を通過して中性点Ｎに流れている。

上記のＡ状態からＧ状態までの切換シーケンスにより、接続されるタップが、奇数側タップ１１から偶数側タップ１２に切り換えられる。

次に、接続されるタップを偶数側タップ１２から奇数側タップ１１に切り換える切換シーケンスについて説明する。

図１４，２１に示すＧ状態から、図１５，２１に示すように、Ｈ状態においては、第１補助スイッチＳ１が切り換わって、第３可動接点１４０は第１固定接点１９１に接続する。第２補助スイッチＳ２の第４可動接点１５０は、第４固定接点３０に接続している。主真空バルブ１６０は、開状態になっている。抵抗真空バルブ１７０は、閉状態になっている。負荷電流Ｉ_Lは、偶数側タップ１２から、第２補助スイッチＳ２の第４固定接点３０および主真空バルブ１６０を通過して中性点Ｎに流れている。

図１６，２１に示すように、Ｉ状態においては、第１補助スイッチＳ１の第３可動接点１４０は、第１固定接点１９１に接続している。第２補助スイッチＳ２の第４可動接点１５０は、第３固定接点２０に接続している。主真空バルブ１６０は、開状態になっている。抵抗真空バルブ１７０は、開状態になっている。負荷電流Ｉ_Lは、偶数側タップ１２から、第２補助スイッチＳ２の第４固定接点３０および主真空バルブ１６０を通過して中性点Ｎに流れている。

この状態においては短絡経路が形成され、循環電流Ｉ_cが、第４固定接点３０、主真空バルブ１６０、抵抗真空バルブ１７０、限流抵抗器７０および第１固定接点１９１を通過して、偶数側タップ１２と奇数側タップ１１との間で流れている。このとき、偶数側タップ１２と奇数側タップ１１との間に、タップ間ステップ電圧Ｕ_sが発生している。循環電流Ｉ_cの電流値は、限流抵抗器７０の抵抗値をＲとすると、Ｕ_s／Ｒで表される。

図１７，２１に示すように、Ｊ状態においては、第１補助スイッチＳ１の第３可動接点１４０は、第１固定接点１９１に接続している。第２補助スイッチＳ２の第４可動接点１５０は、第４固定接点３０に接続している。主真空バルブ１６０は、負荷電流Ｉ_Lおよび循環電流Ｉ_cを遮断して閉状態に切り換わる。このとき、主真空バルブ１６０内の電極間で発生する交流電流のアークは、電流値の０点にて消弧する。また、抵抗真空バルブ１７０は、開状態になっている。負荷電流Ｉ_Lは、奇数側タップ１１から、第１補助スイッチＳ１の第１固定接点１９１、限流抵抗器７０および抵抗真空バルブ１７０を通過して中性点Ｎに流れている。

図１８，２１に示すように、Ｋ状態においては、第１補助スイッチＳ１の第３可動接点１４０は、第１固定接点１９１に接続している。第２補助スイッチＳ２が切り換わって、第４可動接点１５０は第３固定接点２０に接続する。主真空バルブ１６０は、閉状態になっている。抵抗真空バルブ１７０は、開状態になっている。負荷電流Ｉ_Lは、奇数側タップ１１から、第１補助スイッチＳ２の第１固定接点１９１、限流抵抗器７０および抵抗真空バルブ１７０を通過して中性点Ｎに流れている。

図１９，２１に示すように、Ｌ状態においては、第１補助スイッチＳ１の第３可動接点１４０は、第１固定接点１９１に接続している。第２補助スイッチＳ２の第４可動接点１５０は、第３固定接点２０に接続している。主真空バルブ１６０は、開状態に切り換わる。抵抗真空バルブ１７０は、開状態になっている。負荷電流Ｉ_Lは、奇数側タップ１１から、第２補助スイッチＳ２の第３固定接点２０および主真空バルブ１６０を通過して中性点Ｎに流れている。

最後に、図８，２１に示すようにＡ状態にする。上記のＧ状態からＡ状態までの切換シーケンスにより、接続されるタップが、偶数側タップ１２から奇数側タップ１１に切り換えられる。

上記のように、奇数側タップ１１から偶数側タップ１２に切り換える際、および、偶数側タップ１２から奇数側タップ１１に切り換える際の両方において、主真空バルブ１６０、抵抗真空バルブ１７０および第２補助スイッチＳ２より第１補助スイッチＳ１が先行して切り換わることにより、負荷電流Ｉ_Lに必ず循環電流Ｉ_Cを重畳させることができる。

その結果、たとえば、図２に示すように、１点鎖線ｃで示す直流波形の循環電流Ｉ_Cが第１の巻線グループに流れる。すると、図２中の粗点線ｄに示す交流波形の負荷電流のように０点以下に振幅が偏った負荷電流に循環電流Ｉ_Cを重畳させて振幅を大きくし、細点線ｅで示すように０点を跨ぐように振幅する交流電流を得ることができる。これにより、主真空バルブ１６０において電流値の０点で確実に消孤することができ、負荷時タップ切換器にて安定して負荷電流を遮断することができる。

本実施形態の負荷時タップ切換器においては、入力軸１１０ａが蓄勢機構１２０を貫通するように配置し、入力軸１１０ａを中心にして第１補助スイッチＳ１の第３可動接点１４０の第１可動端子部１４１が回動する。第１可動端子部１４１は、同一円周上に配置された共用固定端子部１８０と、第１固定接点１９１，１９３，１９５または第２固定接点１９２，１９４，１９６と摺接する。

この構成により、蓄勢機構１２０を跨ぐ伝達アームを用いることなく駆動軸１１０の動力を入力軸１１０ａに伝達できるため、負荷時タップ切換器の構成を簡易にして小型化を図ることができる。

また、共用固定端子部１８０を用いることにより、各相の偶数タップ用および奇数タップ用の固定接点を別々に設けた場合に比較して、接点の数を削減できるとともに、第１可動端子部１４１が正転および反転のいずれに回転した場合にも第３可動接点１４０の回路を構成することができる。

なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１０，９２，９４タップ巻線、１１奇数側タップ、１２偶数側タップ、２０第３固定接点、３０第４固定接点、４０第２固定端子部、５０第１可動接点、６０第２可動接点、７０限流抵抗器、９０変圧器、９１，９３主巻線、９５，９６負荷時タップ切換器、１００切換開閉器、１０１フレーム、１０１ａ鉛直部、１１０駆動軸、１１０ａ入力軸、１１１偏心板、１２０蓄勢機構、１２１巻上ケース、１２１ａ引き外し爪、１２１ｂ案内シャフト用孔部、１２１ｈ，１２２ｈ開口、１２２蓄勢ケース、１２２ａ駆動ボス、１２２ｂ立設部、１２２ｃ切欠部、１２３案内シャフト、１２４圧縮ばね、１２５切換クランク、１２５ａ突起、１２５ｈ孔部、１２６第１ストッパ、１２６ａ第１ロック解除部、１２７第２ストッパ、１２７ａ第２ロック解除部、１２９段付ブシュ、１２９ａ大径部、１２９ｂ小径部、１３１筒状部、１４０第３可動接点、１４１第１可動端子部、１４２半径部、１４３，１４４，１４５端子部、１４６変速機構、１５０第４可動接点、１５１第２可動端子部、１６０主真空バルブ、１７０抵抗真空バルブ、１８０共用固定端子部、１８１第１共用固定端子部、１８１ａ，１８２ａ，１８３ａ，１９１ａ，１９２ａ，１９３ａ，１９４ａ，１９５ａ，１９６ａリード、１８２第２共用固定端子部、１８３第３共用固定端子部、１９１，１９３，１９５第１固定接点、１９２，１９４，１９６第２固定接点、Ｎ中性点、Ｓ１第１補助スイッチ、Ｓ２第２補助スイッチ。

Claims

負荷時に負荷電流を遮断して変圧器のタップ巻線の一のタップから隣接する他のタップに電気的接続を切り換える切換開閉器、および、前記タップ巻線のタップを選択するタップ選択器が、前記タップ巻線のタップと中性点との間に設けられた負荷時タップ切換器であって、
前記タップ選択器は、前記一のタップに電気的に接続された第１可動接点および前記他のタップに電気的に接続された第２可動接点を有し、
前記切換開閉器は、
前記第１可動接点と電気的に接続された第１固定接点、前記第２可動接点と電気的に接続された第２固定接点、および、前記第１固定接点または前記第２固定接点と択一的に接離自在な第３可動接点を有する第１補助スイッチと、
前記第１可動接点と電気的に接続された第３固定接点、前記第２可動接点と電気的に接続された第４固定接点、および、前記第３固定接点または前記第４固定接点と択一的に接離自在な第４可動接点を有する第２補助スイッチと、
前記第３可動接点と前記中性点との間に接続された限流抵抗器と、
前記限流抵抗器と前記中性点との間に接続された抵抗真空バルブと、
前記第４可動接点と前記中性点との間に接続された主真空バルブと、
直線状に延在して外部より供給される駆動力により回動する駆動軸と、
前記駆動軸に入力側が連結された蓄勢機構と
を備え、
前記駆動軸は、前記蓄勢機構を貫通するように延在し、
前記第１補助スイッチは、前記蓄勢機構から見て前記第２補助スイッチ側に位置し、
前記第１補助スイッチの前記第３可動接点は前記駆動軸に連結され、
前記第２補助スイッチの前記第４可動接点は前記蓄勢機構の出力側に連結されている、負荷時タップ切換器。
前記第１固定接点および前記第２固定接点は、前記駆動軸の軸中心を中心とした同一円周上において互いに離れて位置し、
前記第３可動接点は、前記駆動軸の軸中心を中心に回動する第１可動端子部を含み、
前記第３固定接点および前記第４固定接点は、前記駆動軸の前記軸中心を中心とした同一円周上において互いに離れて位置し、
前記蓄勢機構の出力側は、前記駆動軸の前記軸中心を軸中心として前記駆動軸が挿通された筒形状を有し、
前記第４可動接点は、前記筒形状の前記軸中心を中心に回動する第２可動端子部を含む、請求項１に記載の負荷時タップ切換器。
前記一のタップから前記他のタップに電気的接続を切り換える際、および、前記他のタップから前記一のタップに電気的接続を切り換える際の両方において、前記第１補助スイッチが、前記第２補助スイッチ、前記主真空バルブおよび前記抵抗真空バルブより先行して切り換わる、請求項１または２に記載の負荷時タップ切換器。