JP6716961B2 - 切換開閉器の動作可能回数相当量の演算方法及び演算システム - Google Patents
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Description
本発明は、切換開閉器の動作可能回数相当量の演算方法及び演算システムに関する。
電力会社では、顧客に電気を供給する場合、変電所に設置されている変圧器によって、高電圧を、所定の電圧に変換している。こうした状態において、例えば昼間のように、顧客による電力需要が多くなると、電圧が規定値よりも下がる。逆に、夜間のように、顧客による電力需要が少なくなると、電圧が規定値よりも上がる。
このような場合に対応するため、変圧器に負荷時タップ切換装置を設け、この負荷時タップ切換装置によりタップを切り換えて、電圧が規定内になるように、電圧を調整している（例えば、特許文献１参照）。
このような場合に対応するため、変圧器に負荷時タップ切換装置を設け、この負荷時タップ切換装置によりタップを切り換えて、電圧が規定内になるように、電圧を調整している（例えば、特許文献１参照）。
この負荷時タップ切換装置は切換動作を行う切換開閉器を備えるが、切換開閉器は、負荷電流の開閉を行うアーク接触子が摩耗するため、所定回数切り換えを行うと、交換が必要となる。
この交換時期は、直接的にはアーク接触子の摩耗量に依存するが、構造状摩耗量の確認は困難である。このため、切換開閉器の動作回数をカウントし、所定の回数になると切換開閉器を交換している。
切換開閉器の交換までの動作可能回数（寿命）は、例えば、機械的動作可能回数として８０万回、電気的動作可能回数としては，２０万回と１０万回の２種類がある。
この交換時期は、直接的にはアーク接触子の摩耗量に依存するが、構造状摩耗量の確認は困難である。このため、切換開閉器の動作回数をカウントし、所定の回数になると切換開閉器を交換している。
切換開閉器の交換までの動作可能回数（寿命）は、例えば、機械的動作可能回数として８０万回、電気的動作可能回数としては，２０万回と１０万回の２種類がある。
しかし、この電気的動作可能回数とは、定格ステップ電圧及び定格通過電流の元での動作可能回数である。通常、切換開閉器は定格電流以下の電流で使用されている。このため、切換開閉器は、電気的動作可能回数の動作回数が２０（もしくは、１０）万回を過ぎても使用可能な場合が多く、実際はまだ使用可能な状態であるにも関わらず、交換されている。
本発明は、より実際の状態に即した切換開閉器の動作可能回数相当量の演算方法及び演算システムを提供することを目的とする。
（１）本発明は、負荷時タップ切換装置における切換開閉器の動作可能回数相当量の演算方法であって、無電圧状態で１タップ切り換えごとに始動及び停止させながら動作サイクル切換を繰り返したときの動作可能回数である機械的動作可能回数から、切り換えを行うごとに、機械的劣化回数である１と、電気的劣化による前記機械的劣化回数に相当する数とを足した数を引くことで、動作可能回数相当量を演算する、演算方法である。
（２）前記電気的劣化による前記機械的劣化回数に相当する数は、定格電流に対する、切り換え時の負荷電流の割合を考慮して求めてもよい。
（３）前記電気的劣化による前記機械的劣化回数に相当する数であるＮＩｍは、切り換えｍ回目のときの負荷電流をＩｍ、定格電流をＩｎとしたときに、
以下の式
ＮＩｍ＝（Ｉｍ２／２０００００Ｉｎ２）×６０００００
もしくは、
ＮＩｍ＝（Ｉｍ２／１０００００Ｉｎ２）×７０００００
のいずれかの式で求めてもよい。
以下の式
ＮＩｍ＝（Ｉｍ２／２０００００Ｉｎ２）×６０００００
もしくは、
ＮＩｍ＝（Ｉｍ２／１０００００Ｉｎ２）×７０００００
のいずれかの式で求めてもよい。
（４）前記電気的劣化による前記機械的劣化回数に相当する数であるＮＩｍは、切り換えｍ回目のときの負荷電流をＩｍ、定格電流をＩｎとしたときに、
以下の式
ＮＩｍ＝（Ｉｍ／２０００００Ｉｎ）×６０００００
もしくは、
ＮＩｍ＝（Ｉｍ／１０００００Ｉｎ）×７０００００
のいずれかの式で求めてもよい。
以下の式
ＮＩｍ＝（Ｉｍ／２０００００Ｉｎ）×６０００００
もしくは、
ＮＩｍ＝（Ｉｍ／１０００００Ｉｎ）×７０００００
のいずれかの式で求めてもよい。
（５）本発明は、負荷時タップ切換装置における切換開閉器の動作可能回数相当量の演算システムであって、無電圧状態で１タップ切り換えごとに始動、停止させながら動作サイクル切換を繰り返したときの動作可能回数である機械的動作可能回数から、切り換えを行うごとに、機械的劣化回数である１と、電気的劣化による前記機械的劣化回数に相当する数とを足した数を引くことで、動作可能回数相当量を演算する演算部を備える演算システムである。
（６）前記動作可能回数相当量を表示する表示部を備えてもよい。
本発明によれば、より実際の状態に即した切換開閉器の動作可能回数相当量の演算方法及び演算システムを提供することができる。
図１は本実施形態の負荷時タップ切換装置３における切換開閉器４の動作可能回数相当量演算システム１を含む電圧調整システム２を示す図である。
電圧調整システム２は、配電用変電所に設置されているものであり、切換開閉器４を含む負荷時タップ切換装置３と、９０リレー（電圧調整継電器）５と、動作可能回数相当量演算システム１とを備える。
電圧調整システム２は、配電用変電所に設置されているものであり、切換開閉器４を含む負荷時タップ切換装置３と、９０リレー（電圧調整継電器）５と、動作可能回数相当量演算システム１とを備える。
負荷時タップ切換装置３は、電気の供給を停止することなく、一次側もしくは２次側の電圧を切り換えるための複数のタップ（図示を省略）を備えている。負荷時タップ切換装置３は、タップを切り換えることにより、二次側の電圧を変更する。
すなわち、負荷時タップ切換装置３は、二次側からの送出電圧が適正な電圧、例えば法律に定められている標準電圧（１０１±６Ｖ）又はこの標準電圧付近になるように、切換開閉器４の制御でタップを切り換え、二次側からの送出電圧を調整する。
すなわち、負荷時タップ切換装置３は、二次側からの送出電圧が適正な電圧、例えば法律に定められている標準電圧（１０１±６Ｖ）又はこの標準電圧付近になるように、切換開閉器４の制御でタップを切り換え、二次側からの送出電圧を調整する。
切換開閉器４は、負荷時タップ切換装置３に備えられている。切換開閉器４は、９０リレー５から送られてくる切換信号に応じて、負荷時タップ切換装置３のタップを切り換えて、二次側の送出電圧が適正になるように調整する。
９０リレー５は、一次側の入力電圧を監視し、当該電圧が所定の不感帯の範囲から外れている場合には切換開閉器４に対してタップ切換指令を出力する。
本実施形態において、９０リレー５は、一次側の入力電圧のみならず、一次側の電流値Ｉｍも計測する。なお、９０リレー５からのタップ切換動作信号が発生されたＴ秒後に、切換開閉器４は動作する。このため、９０リレー５は、動作信号発信のＴ秒後において、一次側より流れる電流値Ｉｍを計測する。
本実施形態において、９０リレー５は、一次側の入力電圧のみならず、一次側の電流値Ｉｍも計測する。なお、９０リレー５からのタップ切換動作信号が発生されたＴ秒後に、切換開閉器４は動作する。このため、９０リレー５は、動作信号発信のＴ秒後において、一次側より流れる電流値Ｉｍを計測する。
（動作可能回数相当量演算システム）
動作可能回数相当量演算システム１は、演算部１１と表示部１２とを備える。
演算部１１は、９０リレー５が計測した電流値Ｉｍを用いて、切換開閉器４の動作可能回数相当量を演算する。
動作可能回数相当量演算システム１は、演算部１１と表示部１２とを備える。
演算部１１は、９０リレー５が計測した電流値Ｉｍを用いて、切換開閉器４の動作可能回数相当量を演算する。
動作可能回数相当量とは、切換開閉器４が動作可能な、演算した時点以降の残りの切換回数に相当する量である。動作可能回数相当量は、切換開閉器４が動作可能な実際の回数よりは大きい数値であり、後述する機械的動作可能回数に換算した場合の回数である。
なお、電流値Ｉｍが一定の場合は、動作可能回数相当量を、実際の動作可能回数に変換も可能である。
なお、電流値Ｉｍが一定の場合は、動作可能回数相当量を、実際の動作可能回数に変換も可能である。
表示部１２は、切換開閉器４が切り替えた回数と、演算部１１により演算された動作可能回数相当量を表示する。
作業者は、定期的に表示部１２を観察し、表示された動作可能回数相当量がゼロに近くなったところで、切換開閉器４を取り換える。
作業者は、定期的に表示部１２を観察し、表示された動作可能回数相当量がゼロに近くなったところで、切換開閉器４を取り換える。
次に、動作可能回数相当量演算システム１の演算部１１で行われる動作可能回数相当量の演算について説明する。
切換開閉器４は、負荷電流の開閉でアーク接触子が摩耗するため、摩耗量が規定以上となると交換が必要となる。しかし、構造上摩耗量の確認が困難である。このため、動作回数を基準とした、機械的動作可能回数と電気的動作可能回数という概念を導入する。
機械的動作可能回数とは、無電圧状態で１タップ切り換えごとに始動、停止させながら動作サイクル切換を繰り返したときの動作可能回数である。
電気的動作可能回数とは、定格ステップ電圧及び定格通過電流のもとで、所定の電気的耐用切換に相当する回数だけ開閉させたときの動作可能回数である。
すなわち、機械的動作可能回数は無負荷で切換した場合の動作可能回数、電気的動作可能回数は定格電流で切り換えをした場合の動作可能回数である。
電気的動作可能回数とは、定格ステップ電圧及び定格通過電流のもとで、所定の電気的耐用切換に相当する回数だけ開閉させたときの動作可能回数である。
すなわち、機械的動作可能回数は無負荷で切換した場合の動作可能回数、電気的動作可能回数は定格電流で切り換えをした場合の動作可能回数である。
例えば、切換開閉器４の機械的動作可能回数は８０万回、電気的動作可能回数は２０（もしくは、１０）万回である。したがって、切換開閉器４は、従来、電気的動作可能回数の２０（もしくは、１０）万回で交換されている。
しかし、電気的動作可能回数は、定格電流が流れていた場合の動作可能回数相当量である。実際は、定格電流以下の電流値が使用されているので、切換開閉器４の実際に使用可能な回数は２０（もしくは、１０）万回より多い。
しかし、電気的動作可能回数は、定格電流が流れていた場合の動作可能回数相当量である。実際は、定格電流以下の電流値が使用されているので、切換開閉器４の実際に使用可能な回数は２０（もしくは、１０）万回より多い。
（第１実施形態）
機械的動作可能回数Ｌｍは、概算として以下の式で求められる。
Ｌｍ＝Ｎｍ＋Ｉ０２×Ｒ×ｔ０×Ｎｍ・・・・・（１）
ここで、
Ｉ０：負荷時タップ切換装置の切換電流（０Ａ）
Ｒ：抵抗
ｔ０：アーク時間（アーク時間 ０秒）
Ｎｍ：機械的な動作回数（８０００００）
であるので、これらを（１）式に代入すると、
Ｌｍ＝８０００００＋０２×Ｒ×０×８０００００
となり、すなわち、
Ｌｍ＝８０００００・・・・（１）’
となる。
機械的動作可能回数Ｌｍは、概算として以下の式で求められる。
Ｌｍ＝Ｎｍ＋Ｉ０２×Ｒ×ｔ０×Ｎｍ・・・・・（１）
ここで、
Ｉ０：負荷時タップ切換装置の切換電流（０Ａ）
Ｒ：抵抗
ｔ０：アーク時間（アーク時間 ０秒）
Ｎｍ：機械的な動作回数（８０００００）
であるので、これらを（１）式に代入すると、
Ｌｍ＝８０００００＋０２×Ｒ×０×８０００００
となり、すなわち、
Ｌｍ＝８０００００・・・・（１）’
となる。
電気的動作可能回数Ｌｅは、概算として以下の式で求められる。
Ｌｅ＝Ｎｎ＋Ｉｎ２×Ｒ×ｔｎ×Ｎｎ・・・・・（２）
ここで、
Ｉｎ：負荷時タップ切換装置の定格電流
Ｒ：抵抗
ｔｎ：アーク時間（定格電流時のアーク時間）
Ｎｎ：電気的な動作回数（２０００００もしくは１０００００）
であるので、これらを（２）式に代入すると、
Ｌｅ＝２０００００＋Ｉｎ２×Ｒ×ｔｎ×２０００００＝２０００００＋２０００００Ｉｎ２Ｒｔｎ
（もしくは、Ｌｅ＝１０００００＋Ｉｎ２×Ｒ×ｔｎ×１０００００＝１０００００Ｉｎ２Ｒｔｎ）
となる。
Ｌｅ＝Ｎｎ＋Ｉｎ２×Ｒ×ｔｎ×Ｎｎ・・・・・（２）
ここで、
Ｉｎ：負荷時タップ切換装置の定格電流
Ｒ：抵抗
ｔｎ：アーク時間（定格電流時のアーク時間）
Ｎｎ：電気的な動作回数（２０００００もしくは１０００００）
であるので、これらを（２）式に代入すると、
Ｌｅ＝２０００００＋Ｉｎ２×Ｒ×ｔｎ×２０００００＝２０００００＋２０００００Ｉｎ２Ｒｔｎ
（もしくは、Ｌｅ＝１０００００＋Ｉｎ２×Ｒ×ｔｎ×１０００００＝１０００００Ｉｎ２Ｒｔｎ）
となる。
さらに、Ｒは絶縁油中で開閉するため電流値に関係なく一定とする。
またｔｎは電流値で変化するが、切換開閉の機械的時間は電流に関係なく一定のためアーク時間も一定とする。ここで、正確には負荷電流や動作タイミングにより抵抗Ｒ、アーク時間ｔｎは変化するが、後述の動作可能回数計算を簡素化するため、負荷電流や動作タイミングによる抵抗Ｒ、アーク時間ｔｎの変化を考慮せず定格時と同じとして考えて抵抗、アーク時間を省略した。なお、ここでは、Ｒ，ｔｎを定数として１を用いたが、１以外の場合は、その値を用いてＬｅを算出する。
Ｒ，ｔｎを定数として１とすると、（２）式は、
Ｌｅ＝２０００００＋２０００００Ｉｎ２・・・・（２）’
（もしくは、Ｌｅ＝１０００００＋１０００００Ｉｎ２）
となる。
またｔｎは電流値で変化するが、切換開閉の機械的時間は電流に関係なく一定のためアーク時間も一定とする。ここで、正確には負荷電流や動作タイミングにより抵抗Ｒ、アーク時間ｔｎは変化するが、後述の動作可能回数計算を簡素化するため、負荷電流や動作タイミングによる抵抗Ｒ、アーク時間ｔｎの変化を考慮せず定格時と同じとして考えて抵抗、アーク時間を省略した。なお、ここでは、Ｒ，ｔｎを定数として１を用いたが、１以外の場合は、その値を用いてＬｅを算出する。
Ｒ，ｔｎを定数として１とすると、（２）式は、
Ｌｅ＝２０００００＋２０００００Ｉｎ２・・・・（２）’
（もしくは、Ｌｅ＝１０００００＋１０００００Ｉｎ２）
となる。
機械的動作可能回数、電気的動作可能回数において、切り換えによるエネルギー総量は変わらないとすれば、Ｌｍ＝Ｌｅであるので（１）’＝（２）’とすると、
８０００００＝２０００００＋２０００００Ｉｎ２
（もしくは、８０００００＝１０００００＋１０００００Ｉｎ２）
すなわち、
６０００００＝２０００００Ｉｎ２
（もしくは、７０００００＝１０００００Ｉｎ２）
であるので、機械的動作可能回数６０００００（もしくは、７０００００）回は、定格電流で２０００００（もしくは、１０００００）回切り換えたときのエネルギー量に等しいと考えられる。
８０００００＝２０００００＋２０００００Ｉｎ２
（もしくは、８０００００＝１０００００＋１０００００Ｉｎ２）
すなわち、
６０００００＝２０００００Ｉｎ２
（もしくは、７０００００＝１０００００Ｉｎ２）
であるので、機械的動作可能回数６０００００（もしくは、７０００００）回は、定格電流で２０００００（もしくは、１０００００）回切り換えたときのエネルギー量に等しいと考えられる。
従って、動作可能回数の最大値を機械的動作可能回数の８０００００回とすると、切換開閉器４における動作可能回数相当量Ｘは、以下の式で表すことができる。
Ｘ＝８０００００−（１＋ＮＩ１）−（１＋ＮＩ２）−・・・（１＋ＮＩｍ）
・・・（３）
Ｘ＝８０００００−（１＋ＮＩ１）−（１＋ＮＩ２）−・・・（１＋ＮＩｍ）
・・・（３）
ここで、ＮＩｍは、切り換えｍ回目における切換時における、電気的理由によるダメージの、機械的動作可能回数に相当する量である。この切り換えｍ回目のときの負荷電流をＩｍとすると、
ＮＩｍ＝（Ｉｍ２／２０００００Ｉｎ２）×６０００００・・・（４）
（もしくは、ＮＩｍ＝（Ｉｍ２／１０００００Ｉｎ２）×７０００００）
である。
ＮＩｍ＝（Ｉｍ２／２０００００Ｉｎ２）×６０００００・・・（４）
（もしくは、ＮＩｍ＝（Ｉｍ２／１０００００Ｉｎ２）×７０００００）
である。
ここで、例えば、負荷電流値Ｉｍが一定だとすると、動作可能回数相当量Ｘは、
Ｘ＝８０００００−Σ｛１＋３（Ｉｍ／Ｉｎ）２｝・・・・・（３）’
（もしくは、Ｘ＝８０００００−Σ｛１＋７（Ｉｍ／Ｉｎ）２｝）
切換開閉器の動作可能回数（新品の切換開閉器の動作可能回数相当量）をＹとすると、
０＝８０００００―Ｙ｛１＋３（Ｉｍ／Ｉｎ）２｝
（もしくは、０＝８０００００−Ｙ｛１＋７（Ｉｍ／Ｉｎ）２｝）
であるので、
Ｙ＝８０００００／｛（１＋３（Ｉｍ／Ｉｎ）２｝・・・・・（５）
（もしくは、Ｙ＝８０００００／｛（１＋７（Ｉｍ／Ｉｎ）２｝）
となる。
Ｘ＝８０００００−Σ｛１＋３（Ｉｍ／Ｉｎ）２｝・・・・・（３）’
（もしくは、Ｘ＝８０００００−Σ｛１＋７（Ｉｍ／Ｉｎ）２｝）
切換開閉器の動作可能回数（新品の切換開閉器の動作可能回数相当量）をＹとすると、
０＝８０００００―Ｙ｛１＋３（Ｉｍ／Ｉｎ）２｝
（もしくは、０＝８０００００−Ｙ｛１＋７（Ｉｍ／Ｉｎ）２｝）
であるので、
Ｙ＝８０００００／｛（１＋３（Ｉｍ／Ｉｎ）２｝・・・・・（５）
（もしくは、Ｙ＝８０００００／｛（１＋７（Ｉｍ／Ｉｎ）２｝）
となる。
式（５）において、定格電流値Ｉｎ＝２００Ａとしたときの切換開閉器の動作可能回数Ｙと負荷電流値Ｉｍとの関係を下の表１及び図２に示す。
図示するように、負荷電流値Ｉｍが定格電流値Ｉｎと同じ２００Ａの場合、動作可能回数Ｙは、２００，０００回である。
すなわち、上述の定格ステップ電圧及び定格通過電流のもとで、所定の電気的耐用切換に相当する回数だけ開閉させたときの動作可能回数である電気的動作可能回数と等しい。
しかし、負荷電流値Ｉｍが１００Ａの場合、動作可能回数Ｙは、約４５７，１４３回となる。
負荷電流値Ｉｍが５０Ａの場合、動作可能回数Ｙは、約６７３，６８４回となる。
なお、負荷電流値Ｉｍが０Ａの場合は、動作可能回数Ｙは機械的動作可能回数である８００，０００となる。
すなわち、上述の定格ステップ電圧及び定格通過電流のもとで、所定の電気的耐用切換に相当する回数だけ開閉させたときの動作可能回数である電気的動作可能回数と等しい。
しかし、負荷電流値Ｉｍが１００Ａの場合、動作可能回数Ｙは、約４５７，１４３回となる。
負荷電流値Ｉｍが５０Ａの場合、動作可能回数Ｙは、約６７３，６８４回となる。
なお、負荷電流値Ｉｍが０Ａの場合は、動作可能回数Ｙは機械的動作可能回数である８００，０００となる。
表１及び図２は、負荷電流値Ｉｍを一定とした場合の動作可能回数Ｙであるが、実際は電流値Ｉｍは変動しているので、切換毎に、切り換え時の電流値Ｉｍをもとに、前回の動作可能回数相当量から、切り換えｍ回目の切換時によって低下した動作可能回数相当量（１＋ＮＩｍ）を引く。
Ｘｍ＝Ｘｍ−１−（１＋ＮＩｍ）・・・・・（３）’’
そして、演算された今回の動作可能回数相当量Ｘｍを、累積動作回数ｍとともに動作可能回数相当量を表示する。
Ｘｍ＝Ｘｍ−１−（１＋ＮＩｍ）・・・・・（３）’’
そして、演算された今回の動作可能回数相当量Ｘｍを、累積動作回数ｍとともに動作可能回数相当量を表示する。
本実施形態によると、動作可能回数は、負荷電流の値が小さくなると増加する。したがって、実際の負荷電流を基に動作可能回数相当量Ｘを演算することで、より正確な動作可能回数相当量Ｘを得ることができる。したがって、切換開閉器の動作可能回数がまだ十分ある状態にもかかわらず交換するといった事態を回避することができる。
本実施形態は、切換開閉器４の開閉時の電流値Ｉｍを測定して記録し、電気的動作可能回数の定格電流と動作回数のエネルギー量と比較して切換開閉器４におけるアーク接触子の摩耗量を推定することができる。
変圧器の停電やスイッチ室の抜油を行わなくても、表示部１２による表示により、切換開閉器４におけるアーク接触子の摩耗量が推定できる。したがって、電気的動作可能回数の動作回数を超えて使用可能かどうかを判定することができる。
また、表示部１２に表示された切換開閉器の動作可能回数相当量は、定期巡視等で記録し保存するようにし、表示部１２等が故障してデータが消滅しても、巡視記録にデータがるようにするのが好ましい。
９０リレー５に動作可能回数相当量の演算システム１を内蔵すれば、さらに小スペース化ができる。
本実施形態は、切換開閉器４の開閉時の電流値Ｉｍを測定して記録し、電気的動作可能回数の定格電流と動作回数のエネルギー量と比較して切換開閉器４におけるアーク接触子の摩耗量を推定することができる。
変圧器の停電やスイッチ室の抜油を行わなくても、表示部１２による表示により、切換開閉器４におけるアーク接触子の摩耗量が推定できる。したがって、電気的動作可能回数の動作回数を超えて使用可能かどうかを判定することができる。
また、表示部１２に表示された切換開閉器の動作可能回数相当量は、定期巡視等で記録し保存するようにし、表示部１２等が故障してデータが消滅しても、巡視記録にデータがるようにするのが好ましい。
９０リレー５に動作可能回数相当量の演算システム１を内蔵すれば、さらに小スペース化ができる。
（第２実施形態）
機械的動作可能回数は、概算として、上述の式（１）と等価な式として、以下の式でも求められる。
Ｌｍ＝Ｎｍ＋Ｖｓ×Ｉ０×ｔ０×Ｎｍ・・・・・（６）
ここで、
Ｉ０：負荷時タップ切換装置の切り換える電流（０Ａ）
Ｖｓ：定格ステップ電圧
ｔ０：アーク時間（アーク時間 ０秒）
Ｎｍ：機械的動作可能回数の動作回数（８０００００）
であるので、これらを（６）式に代入すると、
すなわち、
Ｌｍ＝８０００００・・・・（６）’
機械的動作可能回数は、概算として、上述の式（１）と等価な式として、以下の式でも求められる。
Ｌｍ＝Ｎｍ＋Ｖｓ×Ｉ０×ｔ０×Ｎｍ・・・・・（６）
ここで、
Ｉ０：負荷時タップ切換装置の切り換える電流（０Ａ）
Ｖｓ：定格ステップ電圧
ｔ０：アーク時間（アーク時間 ０秒）
Ｎｍ：機械的動作可能回数の動作回数（８０００００）
であるので、これらを（６）式に代入すると、
すなわち、
Ｌｍ＝８０００００・・・・（６）’
電気的動作可能回数は、概算として上述の式（２）と等価な式として、以下の式で求められる。
Ｌｅ＝Ｎｎ＋Ｖｓ×Ｉｎ×ｔｎ×Ｎｎ・・・・（７）
ここで、
Ｉｎ：負荷時タップ切換装置の定格電流
Ｖｓ：定格ステップ電圧
ｔｎ：アーク時間（定格電流時のアーク時間）
Ｎｎ：電気的動作可能回数の動作回数
であるので、これらを（７）式に代入すると、
Ｌｅ＝２０００００＋Ｖｓ×Ｉｎ×ｔｎ×２０００００
Ｌｅ＝２０００００＋２０００００ＶｓＩｎｔｎ
（もしくは、Ｌｅ＝１０００００＋Ｖｓ×Ｉｎ×ｔｎ×１０００００
Ｌｅ＝１０００００＋１０００００ＶｓＩｎｔｎ）
となる。
さらに、ステップ電圧は、系統電圧のため、多少の変動はあるものの略一定とし、定格ステップ電圧とする。またアーク時間も一定とするとする。ここで、正確には負荷電流や動作タイミングによりステップ電圧Ｖｓ、アーク時間ｔｎが変化するが、後述の動作可能回数計算を簡素化するため、負荷電流や動作タイミングによるステップ電圧Ｖｓ、アーク時間ｔｎの変化を考慮せず定格時と同じとして考えて抵抗、アーク時間を省略した。なお、ここでは、Ｖｓ，ｔｎを定数として１を用いたが、１以外の場合は、その値を用いてＬｅを算出する。
Ｖｓ，ｔｎを定数として１とすると、（７）式は
Ｌｅ＝２０００００＋２０００００Ｉｎ・・・・（７）’
（もしくは、Ｌｅ＝１０００００＋１０００００Ｉｎ）
Ｌｅ＝Ｎｎ＋Ｖｓ×Ｉｎ×ｔｎ×Ｎｎ・・・・（７）
ここで、
Ｉｎ：負荷時タップ切換装置の定格電流
Ｖｓ：定格ステップ電圧
ｔｎ：アーク時間（定格電流時のアーク時間）
Ｎｎ：電気的動作可能回数の動作回数
であるので、これらを（７）式に代入すると、
Ｌｅ＝２０００００＋Ｖｓ×Ｉｎ×ｔｎ×２０００００
Ｌｅ＝２０００００＋２０００００ＶｓＩｎｔｎ
（もしくは、Ｌｅ＝１０００００＋Ｖｓ×Ｉｎ×ｔｎ×１０００００
Ｌｅ＝１０００００＋１０００００ＶｓＩｎｔｎ）
となる。
さらに、ステップ電圧は、系統電圧のため、多少の変動はあるものの略一定とし、定格ステップ電圧とする。またアーク時間も一定とするとする。ここで、正確には負荷電流や動作タイミングによりステップ電圧Ｖｓ、アーク時間ｔｎが変化するが、後述の動作可能回数計算を簡素化するため、負荷電流や動作タイミングによるステップ電圧Ｖｓ、アーク時間ｔｎの変化を考慮せず定格時と同じとして考えて抵抗、アーク時間を省略した。なお、ここでは、Ｖｓ，ｔｎを定数として１を用いたが、１以外の場合は、その値を用いてＬｅを算出する。
Ｖｓ，ｔｎを定数として１とすると、（７）式は
Ｌｅ＝２０００００＋２０００００Ｉｎ・・・・（７）’
（もしくは、Ｌｅ＝１０００００＋１０００００Ｉｎ）
機械的動作可能回数、電気的動作可能回数において、切り換えによるエネルギー総量はかわらないとすれば、Ｌｍ＝Ｌｅであるので（６）’＝（７）’とすると、
８０００００＝２０００００＋２０００００Ｉｎ
（もしくは、８０００００＝１０００００＋１０００００Ｉｎ）
すなわち、
６０００００＝２０００００Ｉｎ
（もしくは、７０００００＝１０００００Ｉｎ）
であるので機械的動作可能回数６０００００（もしくは、７０００００）回は定格電流を２０００００（もしくは、１０００００）回切り換えたエネルギー量に等しいと考えられる。
８０００００＝２０００００＋２０００００Ｉｎ
（もしくは、８０００００＝１０００００＋１０００００Ｉｎ）
すなわち、
６０００００＝２０００００Ｉｎ
（もしくは、７０００００＝１０００００Ｉｎ）
であるので機械的動作可能回数６０００００（もしくは、７０００００）回は定格電流を２０００００（もしくは、１０００００）回切り換えたエネルギー量に等しいと考えられる。
従って、動作可能回数相当量の最大値を機械的動作可能回数の８０００００回とすると、切換開閉器４における動作可能回数相当量Ｘは、以下の式で表すことができる。
Ｘ＝８０００００−（１＋ＮＩ１）−（１＋ＮＩ２）−・・・（１＋ＮＩｍ） ・・・・（８）
Ｘ＝８０００００−（１＋ＮＩ１）−（１＋ＮＩ２）−・・・（１＋ＮＩｍ） ・・・・（８）
ここで、ＮＩｍは、切り換えｍ回目における切換時における、電気的な理由によるダメージの、機械的動作可能回数に相当する量である。この切り換えｍ回目のときの負荷電流をＩｍとすると、
ＮＩｍ＝（Ｉｍ／２０００００Ｉｎ）×６０００００・・・・（９）
（もしくは、ＮＩｍ＝（Ｉｍ／１０００００Ｉｎ）×７０００００）
である。
ＮＩｍ＝（Ｉｍ／２０００００Ｉｎ）×６０００００・・・・（９）
（もしくは、ＮＩｍ＝（Ｉｍ／１０００００Ｉｎ）×７０００００）
である。
ここで、例えば、負荷電流値Ｉｍが一定だとすると、動作可能回数相当量Ｘは、
Ｘ＝８０００００−Σ｛１＋３（Ｉｍ／Ｉｎ）｝・・・・・（８）’
（もしくは、Ｘ＝８０００００−Σ｛１＋７（Ｉｍ／Ｉｎ）｝）
切換開閉器の動作可能回数（新品の切換開閉器の動作可能回数相当量）をＹとすると、
０＝８０００００―Ｙ｛１＋３（Ｉｍ／Ｉｎ）｝
（もしくは、０＝８０００００―Ｙ｛１＋７（Ｉｍ／Ｉｎ）｝）
であるので、
Ｙ＝８０００００／｛（１＋３（Ｉｍ／Ｉｎ）｝・・・・・（１０）
（もしくは、Ｙ＝８０００００／｛（１＋７（Ｉｍ／Ｉｎ）｝）
となる。
Ｘ＝８０００００−Σ｛１＋３（Ｉｍ／Ｉｎ）｝・・・・・（８）’
（もしくは、Ｘ＝８０００００−Σ｛１＋７（Ｉｍ／Ｉｎ）｝）
切換開閉器の動作可能回数（新品の切換開閉器の動作可能回数相当量）をＹとすると、
０＝８０００００―Ｙ｛１＋３（Ｉｍ／Ｉｎ）｝
（もしくは、０＝８０００００―Ｙ｛１＋７（Ｉｍ／Ｉｎ）｝）
であるので、
Ｙ＝８０００００／｛（１＋３（Ｉｍ／Ｉｎ）｝・・・・・（１０）
（もしくは、Ｙ＝８０００００／｛（１＋７（Ｉｍ／Ｉｎ）｝）
となる。
式（１０）において、定格電流値Ｉｎ＝２００ＡとしたときのＹとＩｍとの関係を下の表２及び図３に示す。
すなわち、上述の定格ステップ電圧及び定格通過電流のもとで、所定の電気的耐用切換に相当する回数だけ開閉させたときの動作可能回数である電気的動作可能回数と等しい。
しかし、負荷電流値Ｉｍが１００Ａの場合、動作可能回数Ｙは、約３２０，０００回となる。
負荷電流値Ｉｍが５０Ａの場合、動作可能回数Ｙは、約４５７，１４３回となる。
なお、負荷電流値Ｉｍが０Ａの場合は、動作可能回数Ｙは機械的動作可能回数である８００，０００となる。
すなわち、第２実施形態においても、動作可能回数は、負荷電流の値が小さくなると、増加する。したがって、実際の負荷電流を基に動作可能回数相当量Ｘを演算することで、より正確な動作可能回数相当量Ｘを得ることができる。したがって、切換開閉器の動作可能回数がまだ十分ある状態にもかかわらず交換するといった事態を回避することができる。
１ 動作可能回数相当量演算システム
２ 電圧調整システム
３ 負荷時タップ切換装置
４ 切換開閉器
５ ９０リレー
１１ 演算部
１２ 表示部
２ 電圧調整システム
３ 負荷時タップ切換装置
４ 切換開閉器
５ ９０リレー
１１ 演算部
１２ 表示部
Claims (5)
- 負荷時タップ切換装置における切換開閉器の動作可能回数相当量の演算方法であって、
無電圧状態で１タップ切り換え毎に始動及び停止させながら動作サイクル切換を繰り返したときの動作可能回数である機械的動作可能回数から、
切り換えを行うごとに、
機械的劣化回数である１と、電気的劣化による前記機械的劣化回数に相当する数とを足した数を引くことで、動作可能回数相当量を演算する、演算方法において、
前記電気的劣化による前記機械的劣化回数に相当する数は、定格電流に対する、切り換え時の負荷電流の割合を考慮して求められ、
前記電気的劣化による前記機械的劣化回数に相当する数であるＮＩｍは、
切り換えｍ回目のときの負荷電流をＩｍ、
定格電流をＩｎとしたときに、
以下の式
ＮＩｍ＝（Ｉｍ ２ ／２０００００Ｉｎ ２ ）×６０００００
もしくは、
ＮＩｍ＝（Ｉｍ ２ ／１０００００Ｉｎ ２ ）×７０００００
のいずれかの式で求められる演算方法。 - 負荷時タップ切換装置における切換開閉器の動作可能回数相当量の演算方法であって、
無電圧状態で１タップ切り換え毎に始動及び停止させながら動作サイクル切換を繰り返したときの動作可能回数である機械的動作可能回数から、
切り換えを行うごとに、
機械的劣化回数である１と、電気的劣化による前記機械的劣化回数に相当する数とを足した数を引くことで、動作可能回数相当量を演算する、演算方法において、
前記電気的劣化による前記機械的劣化回数に相当する数は、定格電流に対する、切り換え時の負荷電流の割合を考慮して求められ、
前記電気的劣化による前記機械的劣化回数に相当する数であるＮＩｍは、
切り換えｍ回目のときの負荷電流をＩｍ、
定格電流をＩｎとしたときに、
以下の式
ＮＩｍ＝（Ｉｍ／２０００００Ｉｎ）×６０００００
もしくは、
ＮＩｍ＝（Ｉｍ／１０００００Ｉｎ）×７０００００
のいずれかの式で求められる演算方法。 - 負荷時タップ切換装置における切換開閉器の動作可能回数相当量の演算システムであって、
無電圧状態で１タップ切り換えごとに始動、停止させながら動作サイクル切換を繰り返したときの動作可能回数である機械的動作可能回数から、
切り換えを行うごとに、機械的劣化回数である１と、電気的劣化による前記機械的劣化回数に相当する数とを足した数を引くことで、動作可能回数相当量を演算する演算部を備え、
前記演算部は、
前記電気的劣化による前記機械的劣化回数に相当する数を、定格電流に対する、切り換え時の負荷電流の割合を考慮して求め、
前記電気的劣化による前記機械的劣化回数に相当する数であるＮＩｍを、
切り換えｍ回目のときの負荷電流をＩｍ、
定格電流をＩｎとしたときに、
以下の式
ＮＩｍ＝（Ｉｍ ２ ／２０００００Ｉｎ ２ ）×６０００００
もしくは、
ＮＩｍ＝（Ｉｍ ２ ／１０００００Ｉｎ ２ ）×７０００００
のいずれかの式で求める演算システム。 - 負荷時タップ切換装置における切換開閉器の動作可能回数相当量の演算システムであって、
無電圧状態で１タップ切り換えごとに始動、停止させながら動作サイクル切換を繰り返したときの動作可能回数である機械的動作可能回数から、
切り換えを行うごとに、機械的劣化回数である１と、電気的劣化による前記機械的劣化回数に相当する数とを足した数を引くことで、動作可能回数相当量を演算する演算部を備え、
前記演算部は、
前記電気的劣化による前記機械的劣化回数に相当する数を、定格電流に対する、切り換え時の負荷電流の割合を考慮して求め、
前記電気的劣化による前記機械的劣化回数に相当する数であるＮＩｍを、
切り換えｍ回目のときの負荷電流をＩｍ、
定格電流をＩｎとしたときに、
以下の式
ＮＩｍ＝（Ｉｍ／２０００００Ｉｎ）×６０００００
もしくは、
ＮＩｍ＝（Ｉｍ／１０００００Ｉｎ）×７０００００
のいずれかの式で求める演算システム。 - 前記動作可能回数相当量を表示する表示部を備える、
請求項３又は４に記載の演算システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016040581A JP6716961B2 (ja) | 2016-03-03 | 2016-03-03 | 切換開閉器の動作可能回数相当量の演算方法及び演算システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016040581A JP6716961B2 (ja) | 2016-03-03 | 2016-03-03 | 切換開閉器の動作可能回数相当量の演算方法及び演算システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017158341A JP2017158341A (ja) | 2017-09-07 |
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016040581A Active JP6716961B2 (ja) | 2016-03-03 | 2016-03-03 | 切換開閉器の動作可能回数相当量の演算方法及び演算システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6716961B2 (ja) |
-
2016
- 2016-03-03 JP JP2016040581A patent/JP6716961B2/ja active Active
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