JP6071247B2 - 自動タップ切替装置付き工事用変圧器及び柱上変圧器の取替工法 - Google Patents

Description

本発明は、配電線に設置された柱上変圧器の取替（揚替）工事を無停電状態で行う際に使用される自動タップ切替装置付き工事用変圧器、及び、この工事用変圧器を用いた柱上変圧器の取替工法に関するものである。

工事用変圧器は、特許文献１や特許文献２に記載されているように、例えば６ｋＶの配電線に設置された柱上変圧器を無停電状態で取り替える際に使用されている。この場合、特許文献２の図７に示されるごとく、工事用変圧器は、既設の柱上変圧器と一時的に並列接続され、両変圧器が並列運転状態となる。

取り替えるべき柱上変圧器が所定の変圧比で負荷側に給電している場合に、並列接続される工事用変圧器の変圧比が柱上変圧器と異なっていると、両変圧器の二次（低圧）巻線の端子間電圧に差が発生し、これらの二次巻線を含む閉回路に横流（循環電流）が流れることになる。そして、この横流の値が大きいと、変圧器の故障や劣化の原因となる。

ここで、並列接続された複数台の変圧器間の横流を抑制する従来技術としては、例えば特許文献３が知られている。
すなわち、特許文献３では、複数台の負荷時タップ切替器付き変圧器が並列運転されている場合に、送電端に設けた位相角計測部により電圧、電流の位相角変化幅を設定値と比較してタップずれを検出し、その状態を表示したり、タップを修正する等の処理を行っている。

特開平７−２２０９５８号公報（段落［００１１］〜［００１７］、図１等）。 特許第３１２４５８４号公報（段落［００３５］〜［００３７］、図７等）。 特許第２６０８８１８号公報（段落［０００８］、図４等）。

しかしながら、通常、工事用変圧器はタップ切替機能を備えていないため、柱上変圧器の取替工事を行う場合に、特許文献３に記載されているような従来技術を適用してタップずれ（変圧比のずれ）を修正することはできない。
そこで本発明の解決課題は、柱上変圧器の取替工事を行う際に変圧比の相違を自動的に修正し、柱上変圧器及び工事用変圧器の二次巻線を含む閉回路の横流を低減するようにした自動タップ切替装置付き工事用変圧器、及び、柱上変圧器の取替工法を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る自動タップ切替装置付き工事用変圧器は、配電線に接続された既設の柱上変圧器を取り替える際に前記柱上変圧器と並列運転するために前記配電線に接続される工事用変圧器であって、一次巻線のタップを自動的に切り替え可能とした自動タップ切替装置付き工事用変圧器において、
前記配電線に開閉手段を介して接続される一次巻線と、
前記柱上変圧器の二次側に接続するための二次巻線と、
前記タップを切り替えるタップ切替手段と、
前記二次巻線の電圧を検出する二次電圧検出手段と、
前記タップ切替手段を介して検出した現在の整定タップ、前記柱上変圧器の二次巻線端子間電圧検出値、及び、前記二次電圧検出手段による自己の二次巻線端子間電圧検出値が入力されて演算処理及び前記タップ切替手段の切替制御を行う制御手段と、を備え、
前記制御手段は、自己の二次巻線端子間電圧検出値と前記柱上変圧器の二次巻線端子間電圧検出値との比に現在の整定タップとを乗じて前記柱上変圧器のタップを推定し、この推定タップに自己の整定タップが一致するように、前記タップ切替手段によって一次巻線のタップを切り替えるものである。

請求項２に係る自動タップ切替装置付き工事用変圧器は、請求項１に記載した自動タップ切替装置付き工事用変圧器において、
前記制御手段は、前記柱上変圧器の二次巻線端子間電圧検出値と自己の二次巻線端子間電圧検出値との差が所定値以下になったら表示部を動作させて前記柱上変圧器の取替準備完了を表示するものである。

請求項３に係る柱上変圧器の取替工法は、配電線に接続された既設の柱上変圧器を新たな柱上変圧器に取り替える際に、一次巻線のタップを自動的に切り替え可能とした自動タップ切替装置付き工事用変圧器を前記柱上変圧器と並列に接続して柱上変圧器を取り替える取替工法において、
前記配電線に前記工事用変圧器の一次巻線を接続し、かつ、前記工事用変圧器及び前記柱上変圧器の二次巻線同士を非接続状態として、
制御手段により、前記工事用変圧器の二次巻線端子間電圧検出値と前記柱上変圧器の二次巻線端子間電圧検出値との比を前記工事用変圧器の現在の整定タップに乗じて前記柱上変圧器のタップを推定し、この推定タップに前記工事用変圧器の整定タップが一致するようにタップ切替手段を動作させて前記工事用変圧器の一次巻線のタップを切り替え、
前記柱上変圧器の二次巻線端子間電圧検出値と前記工事用変圧器の二次巻線端子間電圧検出値との差が所定値以下になった後に既設の柱上変圧器を新たな柱上変圧器に取り替えるものである。

本発明によれば、柱上変圧器及び工事用変圧器の並列運転時における横流を抑制し、柱上変圧器の取替作業を無停電状態で迅速かつ安全に行うことができる。

本発明の実施形態の使用状態を示す構成図である。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。図１は、この実施形態に係る自動タップ切替装置付き工事用変圧器の使用状態を示す構成図である。
図１において、１０１，１０２は例えば６ｋＶの配電線であり、これらの配電線１０１，１０２には、接続線１０３ａ，１０３ｂを介して既設の柱上変圧器２００の一次側端子２１１ａ，２１１ｂがそれぞれ接続されている。ここで、本実施形態における自動タップ切替装置付き工事用変圧器（以下、単に工事用変圧器ともいう）３００は、柱上変圧器２００を新たな柱上変圧器に取り替える際に使用される。なお、柱上変圧器２００と工事用変圧器３００とは、一次側の各タップに対する変圧比が等しいものとする。
ここで、取替対象となる柱上変圧器は、自動タップ切替装置の有無を問わない。

柱上変圧器２００の本体容器２５０には、一次巻線２０１及び二次巻線２０２が内蔵されており、一次巻線２０１の端部は一方の一次側端子２１１ａに接続され、各タップ２０３は他方の一次側端子２１１ｂに接続されるようになっている。２６０は蓋を示す。

工事用変圧器３００は、柱上変圧器２００と並列に接続されるものであり、一対の配電線１０１，１０２には、接続線１０４ａ，１０４ｂを介して工事用変圧器３００の一次側端子３１１ａ，３１１ｂがそれぞれ接続されている。
工事用変圧器３００の本体容器３５０には、一次巻線３０１及び二次巻線３０２が内蔵されており、一次巻線３０１の端部は開閉器部３０４を介して一方の一次側端子３１１ａに接続され、タップ３０３は開閉器部３０４を介して他方の一次側端子３１１ｂに接続されるようになっている。３６０は蓋を示す。

また、本体容器３５０には制御装置３０５、タップ切替部３０６及び二次電圧検出部３０７が内蔵されている。
制御装置３０５は、ＣＰＵ等からなる演算部、電源部、表示部等を備えている。この制御装置３０５には、柱上変圧器２００の二次側端子２１２ａ，２１２ｂからリード線３１３を介して検出した柱上変圧器２００の二次巻線端子間電圧Ｖ_２と、二次電圧検出部３０７により検出した工事用変圧器３００の二次巻線端子間電圧Ｖ_３が入力されると共に、タップ切替部３０６において位置センサ（図示せず）により検出した現在の整定タップＫ_３が入力されている。

制御装置３０５では、これらの入力情報に基づいて工事用変圧器３００の最適な整定タップＫ_３を求め、必要に応じてタップ切替部３０６を操作することによりタップを切り替える。
制御装置３０５の動作を含めた工事用変圧器３００の使用方法は、以下の通りである。

まず、柱上変圧器２００が既設されている配電線１０１，１０２に、接続線１０４ａ，１０４ｂを介して工事用変圧器３００の一次側端子３１１ａ，３１１ｂをそれぞれ接続する。この時点で、二次側端子３１２ａ，３１２ｂはまだ開放されている。
次に、工事用変圧器３００の開閉器部３０４を手動操作し、一次巻線３０１を接続線１０４ａ，１０４ｂすなわち配電線１０１，１０２に接続する。これにより、二次巻線３０２には一次側のタップ３０３に応じた交流電圧が誘導されるので、制御装置３０５には、二次電圧検出部３０７を介して制御電源が供給される。
制御装置３０５は、二次巻線端子間電圧Ｖ_３を測定すると共に、タップ切替部３０６の位置センサによりタップ３０３の現在値（整定タップＫ_３）を検出する。

次いで、リード線３１３を柱上変圧器２００の二次側端子２１２ａ，２１２ｂに接続し、柱上変圧器２００の二次巻線端子間電圧Ｖ_２を制御装置３０５により検出する。
そして、前述した工事用変圧器３００の二次巻線端子間電圧Ｖ_３及び整定タップＫ_３と、柱上変圧器２００の二次巻線端子間電圧Ｖ_２とを用いて、数式１により柱上変圧器２００の一次巻線２０１のタップ２０３の現在値（推定タップＫ_２）を推定する。
［数式１］
Ｋ_２＝Ｋ_３×（Ｖ_３／Ｖ_２）

なお、柱上変圧器２００のタップ２０３の現在値を知るには、作業員が蓋２６０を開放して目視により確認する方法が考えられるが、蓋２６０の開閉作業には高圧部分への接近を伴うため好ましくなく、本体容器２５０内の絶縁油が吸湿したり、異物が混入したりする恐れがある。これに対し、本実施形態では、制御装置３０５が数式１の演算によってタップＫ_２を推定しているため、上記のような問題を生じることはない。

次に、制御装置３０５は、工事用変圧器３００の整定タップＫ_３と柱上変圧器２００の推定タップＫ_２とを比較する。このとき、両タップＫ_２，Ｋ_３が一致していれば、理論的には、二次巻線端子間電圧Ｖ_２，Ｖ_３に差がないはずであるから、図１に破線で示す経路Ｃに横流が流れるおそれはない。
また、整定タップＫ_３が推定タップＫ_２と相違する場合には、制御装置３０５がタップ切替部３０６を駆動し、整定タップＫ_３が推定タップＫ_２に一致するようにタップを切り替える。
上記のような動作により、柱上変圧器２００と工事用変圧器３００とを並列に接続する前の段階で、両変圧器２００，３００のタップＫ_２，Ｋ_３を一致させ、二次巻線端子間電圧Ｖ_２，Ｖ_３を等しくすることができる。

なお、制御装置３０５は、二次巻線端子間電圧Ｖ_２，Ｖ_３の差（Ｖ_２−Ｖ_３）を監視しており、この電圧差（Ｖ_２−Ｖ_３）が所定値以下になったら表示部のＬＥＤ等を点灯させ、両変圧器２００，３００のタップＫ_２，Ｋ_３の一致、言い換えれば、柱上変圧器２００の取替準備完了を表示する。

その後、作業者は上記表示部により電圧差（Ｖ_２−Ｖ_３）が所定値以下（横流を生じない値）であることを確認し、柱上変圧器２００の二次側端子２１２ａ，２１２ｂと工事用変圧器３００の二次側端子３１２ａ，３１２ｂとを接続線３１４によりそれぞれ接続する。このとき、破線で示す経路Ｃに横流は流れず、二次側端子２１２ａ，３１２ａ間や二次側端子２１２ｂ，３１２ｂ間にアークを生じる恐れもない。

これにより、既設の柱上変圧器２００の二次側に接続されている負荷（図示せず）には、柱上変圧器２００及び工事用変圧器３００が並列に接続されることになり、両変圧器２００，３００の並列運転によって負荷への給電が行われる。従って、既設の柱上変圧器２００を取り替えるために配電線１０１，１０２から取り外しても負荷への給電に支障はなく、無停電状態での柱上変圧器の取替作業が可能になる。
なお、二次側端子２１２ａ，２１２ｂ及び３１２ａ，３１２ｂの接続作業は活線状態で行われるが、工事用変圧器３００の一次側と同様に二次側端子３１２ａ，３１２ｂ間にも開閉器部を設けることにより、上記接続作業を非活線状態で行うことができる。

上記のように、この実施形態によれば、柱上変圧器２００及び工事用変圧器３００の並列運転時における横流を低減することができ、柱上変圧器２００の取替作業を無停電状態で迅速かつ安全に行うことが可能である。

１０１，１０２：配電線
１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂ：接続線
２００：柱上変圧器
２０１：一次巻線
２０２：二次巻線
２０３：タップ
２１１ａ，２１１ｂ：一次側端子
２１２ａ，２１２ｂ：二次側端子
２５０：本体容器
２６０：蓋
３００：工事用変圧器
３０１：一次巻線
３０２：二次巻線
３０３：タップ
３０４：開閉器部
３０５：制御装置
３０６：タップ切替部
３０７：二次電圧検出部
３１１ａ，３１１ｂ：一次側端子
３１２ａ，３１２ｂ：二次側端子
３１３：リード線
３１４：接続線
３５０：本体容器
３６０：蓋

Claims (3)

1. 配電線に接続された既設の柱上変圧器を取り替える際に前記柱上変圧器と並列運転するために前記配電線に接続される工事用変圧器であって、一次巻線のタップを自動的に切り替え可能とした自動タップ切替装置付き工事用変圧器において、
   前記配電線に開閉手段を介して接続される一次巻線と、
   前記柱上変圧器の二次側に接続するための二次巻線と、
   前記タップを切り替えるタップ切替手段と、
   前記二次巻線の電圧を検出する二次電圧検出手段と、
   前記タップ切替手段を介して検出した現在の整定タップ、前記柱上変圧器の二次巻線端子間電圧検出値、及び、前記二次電圧検出手段による自己の二次巻線端子間電圧検出値が入力されて演算処理及び前記タップ切替手段の切替制御を行う制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、自己の二次巻線端子間電圧検出値と前記柱上変圧器の二次巻線端子間電圧検出値との比に現在の整定タップとを乗じて前記柱上変圧器のタップを推定し、この推定タップに自己の整定タップが一致するように、前記タップ切替手段によって一次巻線のタップを切り替えることを特徴とする自動タップ切替装置付き工事用変圧器。
2. 請求項１に記載した自動タップ切替装置付き工事用変圧器において、
   前記制御手段は、前記柱上変圧器の二次巻線端子間電圧検出値と自己の二次巻線端子間電圧検出値との差が所定値以下になったら表示部を動作させて前記柱上変圧器の取替準備完了を表示することを特徴とする自動タップ切替装置付き工事用変圧器。
3. 配電線に接続された既設の柱上変圧器を新たな柱上変圧器に取り替える際に、一次巻線のタップを自動的に切り替え可能とした自動タップ切替装置付き工事用変圧器を前記柱上変圧器と並列に接続して柱上変圧器を取り替える取替工法において、
   前記配電線に前記工事用変圧器の一次巻線を接続し、かつ、前記工事用変圧器及び前記柱上変圧器の二次巻線同士を非接続状態として、
   制御手段により、前記工事用変圧器の二次巻線端子間電圧検出値と前記柱上変圧器の二次巻線端子間電圧検出値との比を前記工事用変圧器の現在の整定タップに乗じて前記柱上変圧器のタップを推定し、この推定タップに前記工事用変圧器の整定タップが一致するようにタップ切替手段を動作させて前記工事用変圧器の一次巻線のタップを切り替え、
   前記柱上変圧器の二次巻線端子間電圧検出値と前記工事用変圧器の二次巻線端子間電圧検出値との差が所定値以下になった後に既設の柱上変圧器を新たな柱上変圧器に取り替えることを特徴とする柱上変圧器の取替工法。

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