JP7312723B2 - 負荷時タップ切換器及び電圧調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、変圧器のタップを切換スイッチにより切り換える負荷時タップ切換器及び該負荷時タップ切換器を含む電圧調整装置に関する。

いわゆる間接切換方式による電圧調整装置は、二次巻線が配電線に直列に接続される直列変圧器と、一次巻線が配電線に並列に接続され、二次巻線に複数のタップが設けられた調整変圧器と、該複数のタップを切り換えて直列変圧器の一次巻線に接続するタップ切換器とを備えている。

タップ切換器は、直列変圧器の一次巻線に接続するタップを切り換えるための切換スイッチと、タップ切換を行う過程でタップ間に流れる矯絡電流を制限する限流抵抗器等の限流素子と、該限流素子のタップ間への接続及び切り離しを行う矯絡用スイッチとを有する。限流抵抗器及び矯絡用スイッチは直列に接続されている。タップ切換器は、切換スイッチ及び矯絡用スイッチを所定のシーケンスでオンオフすることにより、調整変圧器から直列変圧器の一次巻線に印加する調整電圧の大きさ及び極性を切り換える。

限流抵抗器及び矯絡用スイッチの直列回路には、機械接点を有する電磁接触器等の開閉器が並列に接続されている（特許文献１参照）。この開閉器は、切換スイッチが制御不能になった場合及び配電線における短絡事故等の原因によってタップ切換器に大電流が流れた場合に閉路されるようになっている。この場合の機械接点としては、電源喪失の場合に閉路されるようにｂ接点（常閉接点）が用いられる。

特開平１１－３１２６１２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された開閉器は、形状が比較的大きく、且つ高価である上に、小容量の電圧調整装置に用いるには過剰な遮断容量を有するものであった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小規模且つ低コストの構成によって切換スイッチを保護することが可能な負荷時タップ切換器及び電圧調整装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る負荷時タップ切換器は、タップ付変圧器の１又は複数の巻線が有するタップを切り換えて選択するための切換スイッチを備え、前記巻線について選択されたタップを結線して単相又は３相の交流を出力する負荷時タップ切換器であって、前記交流の線間に接続された半導体スイッチと、常閉接点を有するリレーを含み、該常閉接点を介して供給される前記半導体スイッチの両端電圧に基づいて前記半導体スイッチを点弧させる点弧回路と、前記切換スイッチをオン／オフして前記タップを切り換えると共に、前記リレーを制御して前記常閉接点を開成及び閉成させる制御部と、前記交流の線電流を検出する電流検出部とを備え、前記制御部は、前記電流検出部の検出結果が所定の閾値より大きい場合、前記切換スイッチをオフすると共に、前記常閉接点を閉成させる。

本態様にあっては、タップ付変圧器の１又は複数の巻線が有するタップを制御部が切換スイッチで切り換えて選択し、選択されたタップが結線されて単相又は３相の交流が出力される。交流出力の線間には半導体スイッチの両端が接続されている。該半導体スイッチの点弧回路には自身に含まれるリレーの常閉接点を介して半導体スイッチの両端の電圧が供給される。交流出力の線電流が所定の閾値より大きい場合、制御部が切換スイッチをオフし、且つリレーの常閉接点を閉成させる。これにより、出力側から切換スイッチに過電流が流れた場合に、リレーの常閉接点が閉成されて点弧回路におけるリレーを除く回路に交流の線間電圧が供給されるため、点弧回路が半導体スイッチを点弧させる。即ち、オフした切換スイッチに流れていた過電流を半導体スイッチがバイパスするため、切換スイッチが過電流から保護される。

本発明の一態様に係る負荷時タップ切換器は、前記交流の線間に接続された限流抵抗器及び矯絡用スイッチの直列回路を更に備え、前記制御部は、前記矯絡用スイッチをオン／オフするようにしてあり、前記常閉接点を閉成させる場合、前記矯絡用スイッチをオン又はオフの何れかにする。

本態様にあっては、半導体スイッチを点弧させるためにリレーの常閉接点を閉成させる場合、切換スイッチをオフするのに加えて矯絡用スイッチをオン又はオフの何れかにする。矯絡用スイッチをオンした場合は、リレーの応答の遅れに伴って一時的に過電圧が発生することが防止される。矯絡用スイッチをオフした場合は、矯絡用スイッチが過電流から保護されると共に、過電流による過電圧が半導体スイッチの両端及び点弧回路に集中的に印加されて半導体スイッチがより速やかに点弧する。

本発明の一態様に係る負荷時タップ切換器は、前記点弧回路は、供給された電圧を分圧して前記半導体スイッチのゲートに印加する分圧回路を含む。

本態様にあっては、点弧回路に含まれるリレーの常閉接点を介して供給された電圧が分圧されて半導体スイッチのゲートに印加される。これにより、分圧比を適当に１に近付けた場合は、半導体スイッチの点弧角が０に近づくため、半導体スイッチによる切換スイッチの保護がより確実なものとなる。

本発明の一態様に係る負荷時タップ切換器は、前記半導体スイッチは、トライアック又は逆並列に接続されたサイリスタを含む。

本態様にあっては、双方向に導通するトライアック、又は単一方向に導通するサイリスタを逆並列に接続したサイリスタの組合せが半導体スイッチに含まれている。これにより、汎用的なトライアック又はサイリスタで構成された半導体スイッチが、双方向に導通可能となり、切換スイッチの保護に好適に用いられる。

本発明の一態様に係る負荷時タップ切換器は、前記タップ付変圧器は、１つの巻線を有する単巻変圧器である。

本態様にあっては、タップ付変圧器が単巻変圧器であるため、構成が簡略化されるが、タップ切換の制御は複巻変圧器を用いた場合と同様で済む。

本発明の一態様に係る負荷時タップ切換器は、単相又は３相の交流を電源から負荷に配電する配電線に二次巻線が直列に接続される直列変圧器と、上述の負荷時タップ切換器と、前記配電線に一次巻線が並列に接続された前記タップ付変圧器とを備え、前記直列変圧器は、前記負荷時タップ切換器が切り換えた前記タップ付変圧器のタップに一次巻線が接続される。

本態様にあっては、直列変圧器の二次巻線が配電線に直列接続され、タップ付変圧器の一次巻線が配電線に並列接続される。そして、負荷時タップ切換器が切り換えたタップ付変圧器のタップが直列変圧器の一次巻線に接続される。即ち、タップ付変圧器のタップを切り換えることにより、配電線の電圧が調整される。従って、半導体スイッチによって切換スイッチが保護される負荷時タップ切換器を、電圧調整装置に適用することができる。

本発明によれば、小規模且つ低コストの構成によって切換スイッチを保護することが可能となる。

実施形態１に係る負荷時タップ切換器を含む電圧調整装置の構成例を示すブロック図である。 切換スイッチの構成例を示す回路図である。 タップ位置とオンにする切換スイッチとの関係を示す図表である。 実施形態１に係る点弧回路の構成例を示す回路図である。 変流器の計測結果に基づいてリレーを制御する制御部の処理手順を示すフローチャートである。 実施形態２に係る負荷時タップ切換器を含む電圧調整装置の構成例を示すブロック図である。 実施形態２に係る点弧回路の構成例を示す回路図である。 変形例１に係る点弧回路の構成例を示す回路図である。 実施形態３に係る負荷時タップ切換器を含む電圧調整装置の構成例を示すブロック図である。 変形例２に係る負荷時タップ切換器を含む電圧調整装置の構成例を示すブロック図である。

以下、本発明をその実施形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る負荷時タップ切換器３ａを含む電圧調整装置１００ａの構成例を示すブロック図である。電圧調整装置（SVR＝Step Voltage Regulator）１００ａは、紙面左側の電源から供給される単相交流の電圧を調整し、紙面右側の負荷へ、配電線１ｕ，１ｖを介して単相交流を配電する。

電圧調整装置１００ａは、配電線１ｕ，１ｖそれぞれに二次巻線１１２，１２２が直列に接続される直列変圧器１ａと、配電線１ｕ，１ｖに一次巻線２１が並列に接続される調整変圧器２ａ（タップ付変圧器に相当）とを備える。電圧調整装置１００ａは、更に、調整変圧器２ａの二次巻線２２及び直列変圧器１ａの一次巻線１１１，１２１の間に設けられた負荷時タップ切換器（以下、単にタップ切換器とも言う）３ａを備える。タップ切換器３ａ及び調整変圧器２ａが、負荷時タップ切換変圧器２００ａを構成する。

直列変圧器１ａは、二次巻線１１２，１２２それぞれに一次巻線１１１，１２１が対応している。一次巻線１１１，１２１は、それぞれ二次巻線１１２，１２２に互いに逆位相の電圧が誘起するように並列に接続されている。二次巻線１１２，１２２それぞれの上記負荷側の端子に対応する一次巻線１１１，１２１の端子をｕ１，ｖ１とする。また、二次巻線１１２，１２２それぞれの上記電源側の端子に対応する一次巻線１１１，１２１の端子をｕ２，ｖ２とする。

調整変圧器２ａは、一次巻線２１が配電線１ｕ，１ｖ間に接続されている。一次巻線２１に対応する二次巻線２２は、一端及び他端から引き出されたタップｔ１及びｔ３と，一端及び他端の間から引き出された中間のタップｔ２とを有する。二次巻線２２は、タップｔ１～ｔ３の何れか１つがタップ切換器３ａを介して直列変圧器１ａの一次側の端子ｕ２，ｖ１に接続され、該１つと同一又は異なる他の１つがタップ切換器３ａを介して直列変圧器１ａの一次側の端子ｕ１，ｖ２に接続される。同一のタップが直列変圧器１ａの一次側の各端子に接続されるのは、後述する素通しタップの場合である。

調整変圧器２ａの一次巻線２１に印加される電圧を計測するために、配電線１ｕ，１ｖ間には計測用変圧器ＰＴ１の一次巻線が接続されている。計測用変圧器ＰＴ１に代えて、例えば抵抗分圧等の手段を用いて配電線１ｕ，１ｖ間の電圧を検出してもよい。

タップ切換器３ａは、調整変圧器２ａの二次巻線２２のタップｔ１～ｔ３を切り換えるための６つの切換スイッチＴｈＡ，ＴｈＢ，ＴｈＣ，Ｔｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３を有する。タップ切換器の構成は図１に示すものに限定されず、例えば、直列変圧器１ａに印加する電圧の極性を切り換える極性切換用タップ選択スイッチを含む構成であってもよい。

タップ切換器３ａは、更に、上記各切換スイッチの切り換えを制御する制御部３１ａと、制御部３１ａからの駆動信号に基づいて各切換スイッチをオンに駆動する駆動部３２ａとを有する。制御部３１ａには、計測用変圧器ＰＴ１の二次巻線、及び後述する変流器ＣＴ１（電流検出部に相当）の二次巻線が接続されている。制御部３１ａと計測用変圧器ＰＴ１及び変流器ＣＴ１との接続、並びに駆動部３２ａと各切換スイッチとの接続は、図示を省略する。

制御部３１ａは、不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit ）を有し、予めＲＯＭ（Read Only Memory ）に記憶された制御プログラムに従って、電圧の調整を制御する。一時的に発生した情報はＲＡＭ（Random Access Memory ）に記憶される。制御部３１ａは、また、経過時間を計測するためのタイマカウンタを有する。

二次巻線２２のタップｔ１は、保護用のヒューズ（不図示：以下同様）を介して切換スイッチＴｈＡ及びＴｈ１の一端に接続され、タップｔ２は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＢ及びＴｈ２の一端に接続され、タップｔ３は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＣ及びＴｈ３の一端に接続されている。切換スイッチＴｈＡ，ＴｈＢ，ＴｈＣの他端同士は、接続線３ｕを介して直列変圧器１ａの一次側の端子ｕ１及びｖ２に接続されている。切換スイッチＴｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３＿Ｕの他端同士は、接続線３ｖを介して直列変圧器１ａの一次側の端子ｕ２及びｖ１に接続されている。

接続線３ｕ及び３ｖ間には、限流抵抗器ＲＳ及び矯絡用スイッチＴｈＳの直列回路と、トライアックＴｒ１（半導体スイッチに相当）の両端とが接続されている。トライアックＴｒ１の両端には点弧回路Ｔｇ１が接続されており、点弧回路Ｔｇ１にはトライアックＴｒ１の両端電圧が供給されている。点弧回路Ｔｇ１の出力はトライアックＴｒ１のゲートに接続されている。

接続線３ｕにおけるトライアックＴｒ１及び上記直列回路との接続点よりも出力側には、タップ切換器３ａが出力する単相交流の線電流を計測するために、変流器ＣＴ１の一次巻線が結合している。ＣＴ１の一次巻線を接続線３ｖに結合させて、単相交流の線電流を計測するようにしてもよい。

矯絡用スイッチＴｈＳは、二次巻線２２のタップｔ１～ｔ３を切り換える過程で、限流抵抗器ＲＳを介してタップ間を矯絡させておくために、タップ間への限流抵抗器ＲＳの接続及び切り離しを行うためのものである。トライアックＴｒ１は、過電流が検出されて各切換スイッチが保護される場合、又はタップ切換器３ａの運用が停止される場合に点弧される。この場合、直列変圧器１ａの一次側の端子ｕ１，ｕ２間及び端子ｖ１，ｖ２間が矯絡されるため、直列変圧器１ａの一次側が開放状態になることが防止される。

変流器ＣＴ１を上述の位置に設けることにより、切換スイッチ及び矯絡用スイッチＴｈＳに流れる電流を計測することができる。トライアックＴｒ１が点弧した場合は、変流器ＣＴ１により、直列変圧器１ａの一次巻線１１１，１２１からトライアックＴｒ１に流れる電流を計測することができる。このため、例えば配電線１ｕ，１ｖにおける短絡事故発生時に、配電線１ｕ，１ｖに流れる最大電流を算出することができる。トライアックＴｒ１に流れる電流を検出する必要がない場合は、変流器ＣＴ１を設ける位置は上述の位置に限定されず、接続線３ｕにおけるトライアックＴｒ１との接続点よりも二次巻線２２に近い位置であってもよい。

次に、各スイッチの構成を、切換スイッチＴｈＡを例として説明する。他の切換スイッチ及び矯絡用スイッチＴｈＳについても同様である。図２は、切換スイッチＴｈＡの構成例を示す回路図である。切換スイッチＴｈＡは、アノードからカソードへ一方向に導通するサイリスタＴｈＡａ及びＴｈＡｂを逆並列に接続してなる。サイリスタＴｈＡａのアノード及びサイリスタＴｈＡｂのカソードは、接続線３ｕに接続されている。サイリスタＴｈＡａのカソード及びサイリスタＴｈＡｂのアノードは、調整変圧器２ａの二次巻線２２のタップｔ１に接続されている。サイリスタＴｈＡａ及びＴｈＡｂのゲートは、駆動部３２ａに接続されている。駆動部３２ａからトリガ信号が各サイリスタのゲートに印加された場合、切換スイッチＴｈＡは双方向に導通する。切換スイッチＴｈＡを１つのトライアックで構成してもよい。

次に、オンにする切換スイッチの組合せについて説明する。図３は、タップ位置とオンにする切換スイッチとの関係を示す図表である。切換スイッチの組合せは７通りあり、これらの組合せをタップ１からタップ７までのタップ位置で表す。例えば、タップ位置をタップ１にした場合、切換スイッチＴｈＣ及びＴｈ１がオンする。これにより、二次巻線２２のタップｔ１が接続線３ｖに接続され、タップｔ３が接続線３ｕに接続される。この場合、タップｔ１及びｔ３間の巻数が二次巻線２２の巻数に等しくなり、タップ切換器３ａが出力する電圧の大きさが最大となる。

タップ２からタップ３までについては、タップ間の巻数が段階的に少なくなるようなタップの組合せに応じて、２つのタップを接続線３ｕ及び３ｖに接続する切換スイッチが決まる。例えば、タップ位置をタップ３にした場合、切換スイッチＴｈＣ及びＴｈ２がオンする。これにより、二次巻線２２のタップｔ２が接続線３ｖに接続され、タップｔ３が接続線３ｕに接続される。この場合、タップｔ２及びｔ３間の巻数が０を除いて最小となり、タップ切換器３ａが出力する電圧の大きさが０を除いて最小となる。

タップ位置をタップ４にした場合、切換スイッチＴｈＡ及びＴｈ１がオンする。これにより、二次巻線２２のタップｔ１が接続線３ｕ及び３ｖに接続される。この場合、タップ切換器３ａが出力する電圧が０となる。これが、いわゆる素通しタップである。なお、素通しタップにするための切換スイッチは、切換スイッチＴｈＡ及びＴｈ１に限定されず、切換スイッチＴｈＢ及びＴｈ２でもよいし、切換スイッチＴｈＣ及びＴｈ３でもよい。

タップ５からタップ７までについては、タップ間の巻数が段階的に多くなるようなタップの組合せに応じて、２つのタップを接続線３ｕ及び３ｖに接続する切換スイッチが決まる。例えば、タップ位置をタップ７にした場合、切換スイッチＴｈＡ及びＴｈ３がオンする。これにより、二次巻線２２のタップｔ１が接続線３ｕに接続され、タップｔ３が接続線３ｖに接続される。この場合、タップｔ１及びｔ３間の巻数が二次巻線２２の巻数に等しくなり、タップ切換器３ａが出力する電圧の大きさが最大となる。但し、タップ１の場合と比較して、出力される電圧の位相が反転する。

前述のとおり、タップ切換によって接続線３ｕ及び３ｖに接続される２つのタップに係るタップ間の巻数は、タップ位置に応じて決まる、換言すれば、タップ位置に応じて、調整変圧器２ａの巻数比が決まる。ここで言う巻数比は、タップ切換によって接続線３ｕ及び３ｖに接続される２つのタップに係るタップ間の巻数に対する一次巻線２１の巻数の比である。そこで、図３に示すように、タップ１からタップ７までのタップ位置と、ＮＴ１からＮＴ７までの巻数比とを対応付けておく。但し、タップ位置がタップ４の場合、上記の定義による巻数比の算出は不能となるから、タップ位置と巻数比との対応付けは行わない。

本実施形態１にあっては、図３に示すタップ位置と、オンにする切換スイッチ及び巻数比とを対応付けたテーブルが、制御部３１ａのＲＯＭに予め記憶されている。タップ位置を上げ下げする毎にこのテーブルを参照して、オンにすべき切換スイッチを示す情報と巻数比とを読み出すことにより、タップ切換の処理が容易に行える。

次に、電源側からの交流電圧に加算又は減算される電圧について説明する。図３を用いて説明したように、タップ位置がタップ１からタップ３までの何れかである場合と、タップ位置がタップ５からタップ７までの何れかである場合とでは、タップ切換器３ａが出力する電圧の位相が互いに反転する。ここでは、タップ位置がタップ４からタップ７までの間にある場合について説明する。

タップ位置がタップ４からタップ７までの間にある場合、接続線３ｖに対する接続線３ｕの電圧は、配電線１ｖに対する配電線１ｕの電圧と同相になる。即ち、直列変圧器１ａの一次巻線１１１の端子ｕ２に対する端子ｕ１の電圧は、配電線１ｖに対する配電線１ｕの電圧と同相になる。また、一次巻線１２１の端子ｖ２に対する端子ｖ１の電圧は、配電線１ｖに対する配電線１ｕの電圧と逆相になる。従って、接続線３ｕ及び３ｖ間の電圧が直列変圧器１ａの一次巻線１１１，１２１に印加されることにより、二次巻線１１２，１２２から配電線１ｕ，１ｖに配電される電圧が昇圧されて負荷側に配電される。

以上のことから、タップ位置をタップ１からタップ７まで切り換えることにより、電源側からの単相交流を降圧した電圧から昇圧した電圧まで段階的に調整して負荷側に配電することができる。制御部３１ａは、計測用変圧器ＰＴ１により、配電線１ｕ，１ｖ間の電圧を検出し、検出した電圧が不感帯を逸脱した場合に、タップ位置を上げ下げすることによって、配電線１ｕ，１ｖ間電圧が基準電圧に近づくように調整する。

次に、過電流の検出及び過電流からの保護について説明する。配電線１ｕ，１ｖの負荷側で外部短絡故障が発生した場合、直列変圧器１ａの二次巻線１１２，１２２に流れる短絡電流に比例する過電流が、一次巻線１１１，１２１からタップ切換器３ａの切換スイッチ及び／又は矯絡用スイッチＴｈＳに流れる。この過電流により、切換スイッチ及び矯絡用スイッチＴｈＳが破壊するのを防止するために、変流器ＣＴ１により過電流が検出された場合は、制御部３１ａが点弧回路Ｔｇ１を制御してトライアックＴｒ１を自己点弧させる。但し、トライアックＴｒ１の破壊耐量は、各切換スイッチ及び矯絡用スイッチＴｈＳの破壊耐量よりも十分に大きい。

図４は、実施形態１に係る点弧回路Ｔｇ１の構成例を示す回路図である。点弧回路Ｔｇ１は、ｂ接点（常閉接点）を有するリレーＲｅ１と、抵抗器Ｒ１及びＲ２の直列回路である分圧回路Ｄｖ１とを含んでいる。リレーＲｅ１のｂ接点の一端は、トライアックＴｒ１の主端子Ｔ２に接続されている。リレーＲｅ１のｂ接点の他端は、分圧回路Ｄｖ１における抵抗器Ｒ１側の一端に接続されている、分圧回路Ｄｖ１における抵抗器Ｒ２側の他端は、トライアックＴｒ１の主端子Ｔ１に接続されている。分圧回路Ｄｖ１の分圧点は、トライアックＴｒ１のゲートに接続されている。この構成により、分圧回路Ｄｖ１には、リレーＲｅ１のｂ接点を介してトライアックＴｒ１の両端電圧が供給される。

分圧回路Ｄｖ１が、トライアックＴｒ１の主端子Ｔ１に対する主端子Ｔ２の電圧を分圧するものであると見做した場合、分圧比を１に近づけることにより、主端子Ｔ２に印加される正又は負の電圧の大部分がゲートに印加されることとなり、トライアックＴｒ１の点弧角を０に近づけることができる。分圧回路Ｄｖ１に含まれる抵抗器Ｒ１の抵抗値は、ゲートに対してトライアックＴｒ１を点弧させるゲートトリガ電圧より高い電圧が印加されてゲートトリガ電流より十分大きい電流が流れるように、且つピークゲートトリガ電圧を越える電圧が印加されたりピークトリガ電流を越える電流が流れたりすることがないように決定される。分圧回路Ｄｖ１に含まれる抵抗器Ｒ２は、実質的にはトライアックＴｒ１のゲート並列抵抗として機能する。

制御部３１ａは、リレーＲｅ１を制御してｂ接点を開成及び閉成させる。制御部３１ａによる初期化処理にてリレーＲｅ１のｂ接点が開成されるため、タップ切換器３ａの運用状態では、トライアックＴｒ１のゲートに電圧は印加されない。制御部３１ａは、変流器ＣＴ１によって過電流を検出した場合、各切換スイッチ及び矯絡用スイッチＴｈＳをオフし、且つリレーＲｅ１のｂ接点を閉成させる。これにより、過電流による過電圧がトライアックＴｒ１の両端及び分圧回路Ｄｖ１に集中的に印加されてトライアックＴｒ１が速やかに点弧し、オフした切換スイッチ及び／又は矯絡用スイッチＴｈＳに流れていた過電流をトライアックＴｒ１がバイパスするため、各切換スイッチ及び矯絡用スイッチＴｈＳが過電流から保護される。

制御部３１ａの電源が喪失した場合であっても、ｂ接点が自律的に閉成するため、上記と同様にトライアックＴｒ１が点弧する。配電線１ｕ，１ｖの負荷側での外部短絡故障が発生してトライアックＴｒ１が点弧した場合、少なくとも２秒後には変電所側で短絡が検知されて送電が遮断されるため、トライアックＴｒ１は、最大でも２秒間だけ過電流に耐える容量があればよい。

以下では、上述した制御部３１ａの動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。図５は、変流器ＣＴ１の計測結果に基づいてリレーＲｅ１を制御する制御部３１ａの処理手順を示すフローチャートである。図５の処理は、タップ切換器３ａの運用中に、例えば６０Ｈｚの１周期より短い周期で起動され、制御部３１ａに含まれるＲＯＭに予め格納されている制御プログラムに従って、ＣＰＵにより実行される。

図５の処理が起動された場合、制御部３１ａのＣＰＵは、変流器ＣＴ１から取得した計測結果に基づいて、タップ切換器３ａが出力する交流の線電流を検出し（Ｓ１１）、検出した線電流が所定の閾値より大きいか否かを判定する（Ｓ１２）。変流器ＣＴ１の計測結果は、ピークホールドされることが好ましい。線電流が所定の閾値より大きくない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ＣＰＵはそのまま図５の処理を終了する。

線電流が所定の閾値より大きい場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、矯絡用スイッチＴｈＳをオフし（Ｓ１３）、各切換スイッチをオフし（Ｓ１４）、更にリレーＲｅ１を制御してｂ接点を閉成させた（Ｓ１５）後、図５の処理を終了する。ステップＳ１３からＳ１５の処理は順序を入れ替えてもよい。ステップＳ１３で矯絡用スイッチＴｈＳをオフするのは、たまたまタップ切換の最中であった場合に、一時的に矯絡用スイッチがオンしている期間が存在するためである。

上述のフローチャートによれば、矯絡用スイッチＴｈＳをオフしてからリレーＲｅ１のｂ接点が実際に閉成されるまでには、リレーＲｅ１の応答時間だけ遅れが生じ、この応答時間より短い時間だけ直列変圧器１ａの一次巻線１１１，１２１が開放となって、過電圧が生じる可能性がある。この過電圧が無視できない場合は、ステップＳ１３にて矯絡用スイッチＴｈＳをオンしてもよい。これにより、リレーＲｅ１の応答の遅れに伴う一時的な過電圧が発生することが防止される。但し、トライアックＴｒ１が点弧するまでの間は過電流が矯絡用スイッチＴｈＳ及び限流抵抗器ＲＳにバイパスされ、その分だけトライアックＴｒ１の両端及び分圧回路Ｄｖ１に印加される電圧が低下するため、トライアックＴｒ１の点弧角が大きくなることに留意する必要がある。

以上のように本実施形態１によれば、調整変圧器２ａの二次巻線２２が有するタップｔ１，ｔ２，ｔ３を制御部３１ａが６つの切換スイッチＴｈＸ（Ｘ＝１，２，３，Ａ，Ｂ，Ｃ）で切り換えて選択し、選択されたタップが結線されて単相交流が出力される。交流出力の線間にはトライアックＴｒ１の両端が接続されている。トライアックＴｒ１の点弧回路Ｔｇ１には自身に含まれるリレーＲｅ１のｂ接点を介してトライアックＴｒ１の両端の電圧が供給される。交流出力の線電流が所定の閾値より大きい場合、制御部３１ａが各切各換スイッチをオフし、且つリレーＲｅ１のｂ接点を閉成させる。これにより、タップ切換器３ａの出力側から切換スイッチに過電流が流れた場合に、リレーＲｅ１のｂ接点が閉成されて点弧回路Ｔｇ１におけるリレーＲｅ１を除く回路に交流の線間電圧が供給されるため、点弧回路Ｔｇ１がトライアックＴｒ１を双方向に点弧させる。従って、オフした切換スイッチに流れていた過電流をトライアックＴｒ１がバイパスするため、少なくとも切換スイッチＴｈＸを過電流から保護することが可能となる。

また、実施形態１によれば、トライアックＴｒ１を点弧させるためにリレーＲｅ１のｂ接点を閉成させる場合、各切換スイッチをオフするのに加えて矯絡用スイッチＴｈＳをオン又はオフの何れかにする。矯絡用スイッチＴｈＳをオンした場合は、リレーＲｅ１の応答の遅れに伴って一時的に過電圧が発生するのを防止することができる。矯絡用スイッチＴｈＳをオフした場合は、矯絡用スイッチＴｈＳが過電流から保護されると共に、過電流による過電圧がトライアックＴｒ１の両端及び点弧回路Ｔｇ１に集中的に印加されるため、トライアックＴｒ１をより速やかに点弧させることができる。

更に、実施形態１によれば、点弧回路Ｔｇ１に含まれるリレーＲｅ１のｂ接点を介して供給された電圧が分圧されてトライアックＴｒ１のゲートに印加される。従って、分圧比を適当に１に近付け、且つ抵抗器Ｒ１の抵抗値を適当に小さく選択した場合は、トライアックＴｒ１の点弧角が０に近づくため、トライアックＴｒ１による切換スイッチＴｈＸの保護がより確実なものとなる。

更に、実施形態１によれば、双方向に導通するトライアックＴｒ１が半導体スイッチに含まれている。従って、汎用的なトライアックＴｒ１で構成された半導体スイッチを双方向に導通可能にして、切換スイッチＴｈＸの保護に好適に用いることができる。

更に、実施形態１によれば、直列変圧器１ａの二次巻線１１２，１２２が配電線１ｕ，１ｖに直列接続され、調整変圧器２ａの一次巻線２１が配電線１ｕ，１ｖに並列接続される。そして、タップ切換器３ａが切り換えた調整変圧器２ａのタップが直列変圧器１ａの一次巻線１１１，１２１に接続される。即ち、調整変圧器２ａのタップｔ１，ｔ２，ｔ３を切り換えることにより、配電線１ｕ，１ｖの電圧が調整される。従って、トライアックＴｒ１によって切換スイッチＴｈＸが過電流から保護されるタップ切換器３ａを、電圧調整装置１００ａに適用することができる。

なお、実施形態１にあっては、タップ切換器３ａが出力する交流の線間に半導体スイッチであるトライアックＴｒ１を接続したが、このトライアックＴｒ１に代えて、素通しタップにするための切換スイッチを用いてもよい。例えば、図３に示す例では、切換スイッチＴｈＡ及びＴｈ１それぞれの両端に点弧回路Ｔｇ１と同等の点弧回路を並列的に接続しておき、図５に示すフローチャートのステップＳ１５にて、これらの点弧回路に含まれるリレーのｂ接点を閉成させればよい。但し、切換スイッチＴｈＡ及びＴｈ１は、他の切換スイッチと比較して破壊耐量が十分大きいものとする。

（実施形態２）
実施形態１が、半導体スイッチにトライアックＴｒ１を用いる形態であるのに対し、実施形態２は、半導体スイッチに２つのサイリスタを用いる形態である。図６は、実施形態２に係る負荷時タップ切換器３ｂを含む電圧調整装置１００ｂの構成例を示すブロック図である。

電圧調整装置１００ｂは、直列変圧器１ａと、調整変圧器２ａと、負荷時タップ切換器（タップ切換器）３ｂとを備える。タップ切換器３ｂ及び調整変圧器２ａが、負荷時タップ切換変圧器２００ｂを構成する。

タップ切換器３ｂは、６つの切換スイッチＴｈＡ，ＴｈＢ，ＴｈＣ，Ｔｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３と、上記各切換スイッチの切り換えを制御する制御部３１ｂと、制御部３１ｂからの駆動信号に基づいて各切換スイッチをオンに駆動する駆動部３２ａとを有する。

接続線３ｕ及び３ｖ間には、限流抵抗器ＲＳ及び矯絡用スイッチＴｈＳの直列回路と、逆並列に接続されたサイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂ（半導体スイッチに相当）の両端とが接続されている。サイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂの両端には点弧回路Ｔｇ２が接続されており、点弧回路Ｔｇ２にはサイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂの両端電圧が供給されている。点弧回路Ｔｇ２の出力はサイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂのゲートに接続されている。サイリスタＴｈＰａは、アノード，カソードそれぞれが接続線３ｖ，３ｕに接続されている。サイリスタＴｈＰｂは、アノード，カソードそれぞれが接続線３ｕ，３ｖに接続されている。その他、実施形態１に対応する箇所には同様の符号を付してその説明を省略する。

図７は、実施形態２に係る点弧回路Ｔｇ２の構成例を示す回路図である。点弧回路Ｔｇ２は、ｂ接点を有するリレーＲｅａ，Ｒｅｂと、抵抗器Ｒ１ａ及びＲ２ａの直列回路である分圧回路Ｄｖａと、抵抗器Ｒ１ｂ及びＲ２ｂの直列回路である分圧回路Ｄｖｂとを含んでいる。リレーＲｅａのｂ接点の一端は、サイリスタＴｈＰａのアノードに接続されている。リレーＲｅａのｂ接点の他端は、分圧回路Ｄｖａにおける抵抗器Ｒ１ａ側の一端に接続されている、分圧回路Ｄｖａにおける抵抗器Ｒ２ａ側の他端は、サイリスタＴｈＰａのカソードに接続されている。分圧回路Ｄｖａの分圧点は、サイリスタＴｈＰａのゲートに接続されている。サイリスタＴｈＰａのゲート・カソード間には、逆方向のゲート電圧をクランプするダイオードＤａが並列に接続されている。この構成により、分圧回路Ｄｖａには、リレーＲｅａのｂ接点を介してサイリスタＴｈＰａの両端電圧が供給される。

一方、リレーＲｅｂのｂ接点の一端は、サイリスタＴｈＰｂのアノードに接続されている。リレーＲｅｂのｂ接点の他端は、分圧回路Ｄｖｂにおける抵抗器Ｒ１ｂ側の一端に接続されている、分圧回路Ｄｖｂにおける抵抗器Ｒ２ｂ側の他端は、サイリスタＴｈＰｂのカソードに接続されている。分圧回路Ｄｖｂの分圧点は、サイリスタＴｈＰｂのゲートに接続されている。サイリスタＴｈＰｂのゲート・カソード間には、逆方向のゲート電圧をクランプするダイオードＤｂが並列に接続されている。この構成により、分圧回路Ｄｖｂには、リレーＲｅｂのｂ接点を介してサイリスタＴｈＰｂの両端電圧が供給される。

分圧回路Ｄｖａが、サイリスタＴｈＰａのカソードに対するアノードの電圧を分圧するものであると見做した場合、分圧比を１に近づけることにより、アノードに印加される電圧の大部分がゲートに印加されることとなり、サイリスタＴｈＰａの点弧角を０に近づけることができる。分圧回路Ｄｖａに含まれる抵抗器Ｒ１ａの抵抗値は、ゲートに対してサイリスタＴｈＰａを点弧させるゲートトリガ電圧より高い電圧が印加されてゲートトリガ電流より十分大きい電流が流れるように、且つピークゲートトリガ電圧を越える電圧が印加されたりピークトリガ電流を越える電流が流れたりすることがないように決定される。分圧回路Ｄｖａに含まれる抵抗器Ｒ２ａは、実質的にはサイリスタＴｈＰａのゲート並列抵抗として機能する。

同様に、分圧回路Ｄｖｂが、サイリスタＴｈＰｂのカソードに対するアノードの電圧を分圧するものであると見做した場合、分圧比を１に近づけることにより、アノードに印加される電圧の大部分がゲートに印加されることとなり、サイリスタＴｈＰｂの点弧角を０に近づけることができる。分圧回路Ｄｖｂに含まれる抵抗器Ｒ１ｂの抵抗値は、ゲートに対してサイリスタＴｈＰｂを点弧させるゲートトリガ電圧より高い電圧が印加されてゲートトリガ電流より十分大きい電流が流れるように、且つピークゲートトリガ電圧を越える電圧が印加されたりピークトリガ電流を越える電流が流れたりすることがないように決定される。分圧回路Ｄｖｂに含まれる抵抗器Ｒ２ｂは、実質的にはサイリスタＴｈＰｂのゲート並列抵抗として機能する。

制御部３１ｂは、リレーＲｅａ，Ｒｅｂを制御してｂ接点を開成及び閉成させる。制御部３１ｂによる初期化処理にてリレーＲｅａ，Ｒｅｂのｂ接点が開成されるため、タップ切換器３ｂの運用状態では、サイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂのゲートに電圧は印加されない。制御部３１ｂは、変流器ＣＴ１によって過電流を検出した場合、リレーＲｅａ，Ｒｅｂのｂ接点を閉成させる。これにより、サイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂが交互に点弧して、各切換スイッチ及び矯絡用スイッチＴｈＳを過電流から保護する。制御部３１ｂの電源が喪失した場合であっても、ｂ接点が自律的に閉成するため、上記と同様にサイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂが点弧する。

上述した制御部３１ｂの動作を示すフローチャートは、実施形態１の図５に示すものと同様であるため、図示を省略する。なお、ステップＳ１５では、リレーＲｅａ，Ｒｅｂの両方について、ｂ接点を閉成させればよい。

以上のように本実施形態２によれば、調整変圧器２ａの二次巻線２２が有するタップｔ１，ｔ２，ｔ３を制御部３１ｂが６つの切換スイッチＴｈＸ（Ｘ＝１，２，３，Ａ，Ｂ，Ｃ）で切り換えて選択し、選択されたタップが結線されて単相交流が出力される。交流出力の線間にはサイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂの両端が接続されている。サイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂの点弧回路Ｔｇ２には自身に含まれるリレーＲｅａ，Ｒｅｂそれぞれのｂ接点を介してサイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂの両端の電圧が供給される。交流出力の線電流が所定の閾値より大きい場合、制御部３１ｂが各切換スイッチをオフし、且つリレーＲｅａ，Ｒｅｂのｂ接点を閉成させる。これにより、タップ切換器３ｂの出力側から切換スイッチに過電流が流れた場合に、リレーＲｅａ，Ｒｅｂのｂ接点が閉成されて点弧回路Ｔｇ２におけるリレーＲｅａ，Ｒｅｂを除く回路に交流の線間電圧が供給されるため、点弧回路Ｔｇ２がサイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂを交互に点弧させる。従って、オフした切換スイッチに流れていた過電流をサイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂがバイパスするため、少なくとも切換スイッチＴｈＸを過電流から保護することが可能となる。

また、実施形態２によれば、点弧回路Ｔｇ２に含まれるリレーＲｅａ，Ｒｅｂそれぞれのｂ接点を介して供給された電圧が分圧されてサイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂのゲートに印加される。従って、分圧比を適当に１に近付け、且つ抵抗器Ｒ１ａ，Ｒ１ｂの抵抗値を適当に小さく選択した場合は、サイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂの点弧角が０に近づくため、サイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂによる切換スイッチＴｈＸの保護がより確実なものとなる。

更に、実施形態２によれば、単一方向に導通するサイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂを逆並列に接続したサイリスタの組合せが半導体スイッチに含まれている。従って、汎用的なサイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂで構成された半導体スイッチを双方向に導通可能にして、切換スイッチＴｈＸの保護に好適に用いることができる。

なお、実施形態１及び２にあっては、半導体スイッチとしてトライアックＴｒ１及びサイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂを用いたが、これに限定されるものではない。例えば、半導体スイッチとしてＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）又はＦＥＴ（Field effect transistor ）を用いることもできる。

（変形例１）
実施形態２は、２つの分圧回路Ｄｖａ，Ｄｖｂが点弧回路Ｔｇ２に含まれる形態であるのに対し、変形例１は、１つの分圧回路Ｄｖｃが点弧回路Ｔｇ３に含まれる形態である。変形例１に係る電圧調整装置の構成は、実施形態２に係る電圧調整装置１００ｂと比較して点弧回路Ｔｇ３の構成のみが異なるため、電圧調整装置のブロック構成は図示を省略する。

図８は、変形例１に係る点弧回路Ｔｇ３の構成例を示す回路図である。点弧回路Ｔｇ３は、ｂ接点を有するリレーＲｅｃと、抵抗器Ｒ２ｂ、Ｒ１ｃ及びＲ２ａが直列的に接続された分圧回路Ｄｖｃとを含んでいる。リレーＲｅｃのｂ接点の一端は抵抗器Ｒ２ａの一端に接続されている。抵抗器Ｒ２ａの他端はサイリスタＴｈＰａのカソードに接続されている。リレーＲｅｃのｂ接点の他端は、抵抗器Ｒ１ｃを介して抵抗器Ｒ２ｂの一端に接続されている。抵抗器Ｒ２ｂの他端はサイリスタＴｈＰｂのカソードに接続されている。リレーＲｅｃのｂ接点の一端及び抵抗器Ｒ２ａの一端の接続点は、サイリスタＴｈＰａのゲートに接続されている。抵抗器Ｒ１ｃの一端及び抵抗器Ｒ２ｂの一端の接続点は、サイリスタＴｈＰｂのゲートに接続されている。サイリスタＴｈＰａのゲート・カソード間には、逆方向のゲート電圧をクランプするダイオードＤａが並列に接続されている。サイリスタＴｈＰｂのゲート・カソード間には、逆方向のゲート電圧をクランプするダイオードＤｂが並列に接続されている。この構成により、分圧回路Ｄｖｃには、リレーＲｅｃのｂ接点を介してサイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂの両端電圧が供給される。

リレーＲｅｃのｂ接点が閉成された状態での分圧回路Ｄｖｃが、サイリスタＴｈＰａのカソードに対するアノードの電圧を分圧するものであると見做した場合、抵抗器Ｒ１ｃ及びＲ２ａによる分圧比を１に近づけることにより、アノードに印加される電圧の大部分がゲートに印加されることとなり、サイリスタＴｈＰａの点弧角を０に近づけることができる。この場合、抵抗器Ｒ２ｂは両端がダイオードＤｂによって短絡されている。

一方、リレーＲｅｃのｂ接点が閉成された状態での分圧回路Ｄｖｃが、サイリスタＴｈＰｂのカソードに対するアノードの電圧を分圧するものであると見做した場合、抵抗器Ｒ１ｃ及びＲ２ｂによる分圧比を１に近づけることにより、アノードに印加される電圧の大部分がゲートに印加されることとなり、サイリスタＴｈＰｂの点弧角を０に近づけることができる。この場合、抵抗器Ｒ２ａは両端がダイオードＤａによって短絡されている。抵抗器Ｒ１ｃの抵抗値は、実施形態２の図７における抵抗器Ｒ１ａ，Ｒ１ｂと同等であり、実施形態２の場合と同様のゲート電圧及びゲート電流を考慮して決定される。

制御部３１ｂは、実施形態１におけるリレーＲｅ１と同様に、リレーＲｅｃを制御してｂ接点を開成及び閉成させる。制御部３１ｂによる初期化処理にてリレーＲｅｃのｂ接点が開成されるため、タップ切換器３ｂの運用状態では、サイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂのゲートに電圧は印加されない。制御部３１ｂは、変流器ＣＴ１によって過電流を検出した場合、リレーＲｅｃのｂ接点を閉成させる。これにより、サイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂが交互に点弧して、各切換スイッチ及び矯絡用スイッチＴｈＳを過電流から保護する。

上述した制御部３１ｂの動作を示すフローチャートは、実施形態１の図５に示すものと同様であるため、図示を省略する。なお、ステップＳ１５では、リレーＲｅｃについて、ｂ接点を閉成させればよい。

以上のように本変形例１によれば、サイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂの点弧回路Ｔｇ３には自身に含まれるリレーＲｅｃのｂ接点を介してサイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂの両端の電圧が供給される。交流出力の線電流が所定の閾値より大きい場合、制御部３１ｂが各切換スイッチをオフし、且つリレーＲｅｃのｂ接点を閉成させる。これにより、タップ切換器３ｂの出力側から切換スイッチに過電流が流れた場合に、リレーＲｅｃのｂ接点が閉成されて点弧回路Ｔｇ３におけるリレーＲｅｃを除く回路に交流の線間電圧が供給されるため、点弧回路Ｔｇ３がサイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂを交互に点弧させる。従って、オフした切換スイッチに流れていた過電流をサイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂがバイパスするため、少なくとも切換スイッチＴｈＸを過電流から保護することが可能となる。

また、変形例１によれば、点弧回路Ｔｇ３に含まれるリレーＲｅｃのｂ接点を介して供給された電圧が分圧されてサイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂのゲートに印加される。従って、分圧比を適当に１に近付け、且つ抵抗器Ｒ１ｃの抵抗値を適当に小さく選択した場合は、サイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂの点弧角が０に近づくため、サイリスタＴｈＰａ，ＴｈＰｂによる切換スイッチＴｈＸの保護がより確実なものとなる。

（実施形態３）
実施形態１及び２は、負荷時タップ切換器３ａ及び３ｂが単相交流を出力する形態であるのに対し、実施形態３は、負荷時タップ切換器３ｃが３相交流を出力する形態である。図９は、実施形態３に係る負荷時タップ切換器３ｃを含む電圧調整装置１００ｃの構成例を示すブロック図である。電圧調整装置１００ｃは、紙面左側の電源から供給されるＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３相交流の電圧を調整し、紙面右側の負荷へ、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗを介してｕ相，ｖ相，ｗ相の３相交流を配電する。

電圧調整装置１００ｃは、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗそれぞれに二次巻線１１２，１２２，１３２が直列に接続される直列変圧器１ｃと、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗに一次巻線２１１，２２１，２３１がΔ結線される調整変圧器２ｃ（タップ付変圧器に相当）とを備える。電圧調整装置１００ｃは、更に、調整変圧器２ｃの二次巻線２１２，２２２，２３２及び直列変圧器１ｃの一次巻線１１１，１２１，１３１の間に設けられた負荷時タップ切換器（タップ切換器）３ｃを備える。タップ切換器３ｃ及び調整変圧器２ｃが、負荷時タップ切換変圧器２００ｃを構成する。

直列変圧器１ｃは、二次巻線１１２，１２２，１３２それぞれに一次巻線１１１，１２１，１３１が対応している。一次巻線１１１，１２１，１３１はΔ結線されている。二次巻線１１２，１２２，１３２それぞれの上記負荷側の端子に対応する一次巻線１１１，１２１，１３１の端子をｕ１，ｖ１，ｗ１とする。また、二次巻線１１２，１２２，１３２それぞれの上記電源側の端子に対応する一次巻線１１１，１２１，１３１の端子をｕ２，ｖ２，ｗ２とする。

調整変圧器２ｃは、一次巻線２１１が配電線１ｕ，１ｖ間に、一次巻線２２１が配電線１ｖ，１ｗ間に、一次巻線２３１が配電線１ｗ，１ｕ間にそれぞれ接続されている。一次巻線２１１，２２１，２３１のそれぞれには、二次巻線２１２，２２２，２３２が対応している。

二次巻線２１２，２２２，２３２のそれぞれは、一端及び他端から引き出されたタップｔ１及びｔ４と，一端及び他端の間から引き出された中間のタップｔ２及びｔ３とを有する。二次巻線２１２，２２２，２３２のそれぞれは、タップｔ１～ｔ４の何れか１つがタップ切換器３ｃを介して直列変圧器１ｃの一次側の端子ｕ２，ｖ２，ｗ２と、端子ｖ１，ｗ１，ｕ１とに接続され、該１つと同一又は異なる他の１つが中性点Ｎとしてアースに接続される。即ち、調整変圧器２ｃの二次巻線２１２，２２２，２３２は、タップ切換器３ｃを介してＹ結線される。

調整変圧器２ｃの一次巻線２１１，２２１，２３１に印加される電圧を計測するために、配電線１ｕ，１ｖ、１ｗには計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２がＶ結線されている。即ち、配電線１ｕ及び１ｖ間には計測用変圧器ＰＴ１の一次巻線が接続されており、配電線１ｖ及び１ｗ間には計測用変圧器ＰＴ２の一次巻線が接続されている。後述する制御部３１ｃが計測用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２から計測結果を取得することにより、一次巻線２１１，２２１，２３１に印加される電圧を検出する。

タップ切換器３ｃは、調整変圧器２ｃの二次巻線２１２のタップｔ１～ｔ４を切り換えるための８つの切換スイッチＴｈＡ＿Ｕ，ＴｈＢ＿Ｕ，ＴｈＣ＿Ｕ，ＴｈＤ＿Ｕ，Ｔｈ１＿Ｕ，Ｔｈ２＿Ｕ，Ｔｈ３＿Ｕ，Ｔｈ４＿Ｕと、二次巻線２２２のタップｔ１～ｔ４を切り換えるための８つの切換スイッチＴｈＡ＿Ｖ，ＴｈＢ＿Ｖ，ＴｈＣ＿Ｖ，ＴｈＤ＿Ｖ，Ｔｈ１＿Ｖ，Ｔｈ２＿Ｖ，Ｔｈ３＿Ｖ，Ｔｈ４＿Ｖと、二次巻線２３２のタップｔ１～ｔ４を切り換えるための８つの切換スイッチＴｈＡ＿Ｗ，ＴｈＢ＿Ｗ，ＴｈＣ＿Ｗ，ＴｈＤ＿Ｗ，Ｔｈ１＿Ｗ，Ｔｈ２＿Ｗ，Ｔｈ３＿Ｗ，Ｔｈ４＿Ｗとを有する。

タップ切換器３ｃは、更に、上記各切換スイッチの切り換えを制御する制御部３１ｃと、制御部３１ｃからの駆動信号に基づいて各切換スイッチをオンに駆動する駆動部３２ｃとを有する。

二次巻線２１２のタップｔ１は、保護用のヒューズ（不図示：以下同様）を介して切換スイッチＴｈＡ＿Ｕ及びＴｈ１＿Ｕの一端に接続され、タップｔ２は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＢ＿Ｕ及びＴｈ２＿Ｕの一端に接続され、タップｔ３は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＣ＿Ｕ及びＴｈ３＿Ｕの一端に接続され、タップｔ４は、切換スイッチＴｈＤ＿Ｕ及びＴｈ４＿Ｕの一端に接続されている。切換スイッチＴｈＡ＿Ｕ，ＴｈＢ＿Ｕ，ＴｈＣ＿Ｕ，ＴｈＤ＿Ｕの他端同士は、中性点Ｎに接続されている。切換スイッチＴｈ１＿Ｕ，Ｔｈ２＿Ｕ，Ｔｈ３＿Ｕ，Ｔｈ４＿Ｕの他端同士は、接続線３ｕを介して直列変圧器１ｃの一次側の端子ｕ２及びｖ１に接続されている。接続線３ｕは、タップ切換器３ｃからＵ相に対応する交流電圧を出力するものであり、その位相をＯＵと表す。

二次巻線２２２のタップｔ１は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＡ＿Ｖ及びＴｈ１＿Ｖの一端に接続され、タップｔ２は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＢ＿Ｖ及びＴｈ２＿Ｖの一端に接続され、タップｔ３は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＣ＿Ｖ及びＴｈ３＿Ｖの一端に接続され、タップｔ４は、切換スイッチＴｈＤ＿Ｖ及びＴｈ４＿Ｖの一端に接続されている。切換スイッチＴｈＡ＿Ｖ，ＴｈＢ＿Ｖ，ＴｈＣ＿Ｖ，ＴｈＤ＿Ｖの他端同士は、中性点Ｎに接続されている。切換スイッチＴｈ１＿Ｖ，Ｔｈ２＿Ｖ，Ｔｈ３＿Ｖ，Ｔｈ４＿Ｖの他端同士は、接続線３ｖを介して直列変圧器１ｃの一次側の端子ｖ２及びｗ１に接続されている。接続線３ｖは、タップ切換器３ｃからＶ相に対応する交流電圧を出力するものであり、その位相をＯＶと表す。

二次巻線２３２のタップｔ１は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＡ＿Ｗ及びＴｈ１＿Ｗの一端に接続され、タップｔ２は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＢ＿Ｗ及びＴｈ２＿Ｗの一端に接続され、タップｔ３は、ヒューズを介して切換スイッチＴｈＣ＿Ｗ及びＴｈ３＿Ｗの一端に接続され、タップｔ４は、切換スイッチＴｈＤ＿Ｗ及びＴｈ４＿Ｗの一端に接続されている。切換スイッチＴｈＡ＿Ｗ，ＴｈＢ＿Ｗ，ＴｈＣ＿Ｗ，ＴｈＤ＿Ｗの他端同士は、中性点Ｎに接続されている。切換スイッチＴｈ１＿Ｗ，Ｔｈ２＿Ｗ，Ｔｈ３＿Ｗ，Ｔｈ４＿Ｗの他端同士は、接続線３ｗを介して直列変圧器１ｃの一次側の端子ｗ２及びｕ１に接続されている。接続線３ｗは、タップ切換器３ｃからＷ相に対応する交流電圧を出力するものであり、その位相をＯＷと表す。

接続線３ｕ及び３ｖ間には、限流抵抗器Ｒ＿ＵＶ及び矯絡用スイッチＴｈＳ＿ＵＶの直列回路と、トライアックＴｒ＿ＵＶ（半導体スイッチに相当）の両端とが接続されている。トライアックＴｒ＿ＵＶの両端には点弧回路Ｔｇ＿ＵＶが接続されており、点弧回路Ｔｇ＿ＵＶにはトライアックＴｒ＿ＵＶの両端電圧が供給されている。点弧回路Ｔｇ＿ＵＶの出力はトライアックＴｒ＿ＵＶのゲートに接続されている。接続線３ｕにおけるトライアックＴｒ＿ＵＶ及び上記直列回路との接続点よりも出力側には、タップ切換器３ｃが出力するＯＵ相の線電流を計測するために、変流器ＣＴ＿Ｕ（電流検出部に相当）の一次巻線が結合している。

接続線３ｖ及び３ｗ間には、限流抵抗器Ｒ＿ＶＷ及び矯絡用スイッチＴｈＳ＿ＶＷの直列回路と、トライアックＴｒ＿ＶＷ（半導体スイッチに相当）の両端とが接続されている。トライアックＴｒ＿ＶＷの両端には点弧回路Ｔｇ＿ＶＷが接続されており、点弧回路Ｔｇ＿ＶＷにはトライアックＴｒ＿ＶＷの両端電圧が供給されている。点弧回路Ｔｇ＿ＶＷの出力はトライアックＴｒ＿ＶＷのゲートに接続されている。接続線３ｗにおけるトライアックＴｒ＿ＶＷ及び上記直列回路との接続点よりも出力側には、タップ切換器３ｃが出力するＯＷ相の線電流を計測するために、変流器ＣＴ＿Ｗ（電流検出部に相当）の一次巻線が結合している。

トライアックＴｒ＿ＵＶ，Ｔｒ＿ＶＷは、過電流が検出されて各切換スイッチが保護される場合、又はタップ切換器３ｃの運用が停止される場合に点弧される。この場合、直列変圧器１ｃの一次側の端子ｕ１，ｕ２間、ｖ１，ｖ２間及び端子ｗ１，ｗ２間が矯絡されるため、直列変圧器１ｃの一次側が開放状態になることが防止される。

変流器ＣＴ＿Ｕ，ＣＴ＿Ｗを上述の位置に設けることにより、切換スイッチ及び矯絡用スイッチＴｈＳ＿ＵＶ，ＴｈＳ＿ＶＷに流れる電流を計測することができる。トライアックＴｒ＿ＵＶ，Ｔｒ＿ＶＷが点弧した場合は、変流器ＣＴ＿Ｕ，ＣＴ＿Ｗにより、直列変圧器１ｃの一次巻線１１１，１２１，１３１からトライアックＴｒ＿ＵＶ，Ｔｒ＿ＶＷに流れる電流を計測することができる。

次に、過電流の検出及び過電流からの保護について説明する。配電線１ｕ，１ｖ，１ｗの負荷側で外部短絡故障が発生した場合、直列変圧器１ｃの二次巻線１１２，１２２，１３２に流れる短絡電流に比例する過電流が、一次巻線１１１，１２１，１３１からタップ切換器３ｃの切換スイッチ及び／又は矯絡用スイッチＴｈＳ＿ＵＶ，ＴｈＳ＿ＶＷに流れる。この過電流により、切換スイッチ及び矯絡用スイッチＴｈＳ＿ＵＶ，ＴｈＳ＿ＶＷが破壊するのを防止するために、変流器ＣＴ＿Ｕ，ＣＴ＿Ｗにより過電流が検出された場合は、制御部３１ｃが点弧回路Ｔｇ＿ＵＶ，Ｔｇ＿ＶＷを制御してトライアックＴｒ＿ＵＶ，Ｔｒ＿ＶＷを点弧させる。点弧回路Ｔｇ＿ＵＶ，Ｔｇ＿ＶＷの構成は、実施形態１の図４に示す点弧回路Ｔｇ１と同様であるため、図示及びその説明を省略する。

制御部３１ｃは、点弧回路Ｔｇ＿ＵＶ，Ｔｇ＿ＶＷそれぞれに含まれるリレーＲｅ１を制御してｂ接点を開成及び閉成させる。制御部３１ｃによる初期化処理にてリレーＲｅ１のｂ接点が開成されるため、タップ切換器３ｃの運用状態では、トライアックＴｒ＿ＵＶ，Ｔｒ＿ＶＷのゲートに電圧は印加されない。制御部３１ｃは、変流器ＣＴ＿Ｕ，ＣＴ＿Ｗによって過電流を検出した場合、各切換スイッチ及び矯絡用スイッチＴｈＳ＿ＵＶ，ＴｈＳ＿ＶＷをオフし、且つリレーＲｅ１のｂ接点を閉成させる。これにより、過電流による過電圧がトライアックＴｒ＿ＵＶ，Ｔｒ＿ＶＷの両端及び分圧回路Ｄｖ１，Ｄｖ１に集中的に印加されてトライアックＴｒ＿ＵＶ，Ｔｒ＿ＶＷが双方向に速やかに点弧し、オフした切換スイッチ及び／又は矯絡用スイッチＴｈＳ＿ＵＶ，ＴｈＳ＿ＶＷに流れていた過電流をトライアックＴｒ＿ＵＶ，Ｔｒ＿ＶＷがバイパスする。このため、各切換スイッチ及び矯絡用スイッチＴｈＳ＿ＵＶ，ＴｈＳ＿ＶＷが過電流から保護される。

上述した制御部３１ｃの動作を示すフローチャートは、実施形態１の図５に示すものと同様であるため、図示を省略する。なお、ステップＳ１１では、変流器ＣＴ＿Ｕ，ＣＴ＿Ｗについて線電流を検出する。ステップＳ１２では、検出した線電流の何れかが所定の閾値より大きいか否かを判定する。ステップＳ１５では、２つのリレーＲｅ１，Ｒｅ１の両方について、ｂ接点を閉成させればよい。

以上のように本実施形態３によれば、調整変圧器２ｃの二次巻線２１２，２２２，２３２それぞれが有するタップｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４を制御部３１ｃが８つの切換スイッチＴｈＹ＿Ｕ（Ｙ＝１，２，３，４，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ），ＴｈＹ＿Ｖ，ＴｈＹ＿Ｗで切り換えて選択し、選択されたタップ同士がＹ結線されて３相交流が出力される。交流出力のＯＵ相・ＯＶ相の線間にはトライアックＴｒ＿ＵＶの両端が接続されている。また、交流出力のＯＶ相・ＯＷ相の線間にはトライアックＴｒ＿ＶＷの両端が接続されている。交流出力のＵ相又はＷ相の線電流が所定の閾値より大きい場合、制御部３１ｃが各切換スイッチをオフし、且つ点弧回路Ｔｇ＿ＵＶ，Ｔｇ＿ＶＷそれぞれに含まれるリレーＲｅ１のｂ接点を閉成させる。これにより、タップ切換器３ｃの出力側から切換スイッチに過電流が流れた場合に、リレーＲｅ１のｂ接点が閉成されて点弧回路Ｔｇ＿ＵＶ，Ｔｇ＿ＶＷにおけるリレーＲｅ１を除く回路に交流の線間電圧が供給されるため、点弧回路Ｔｇ＿ＵＶ，Ｔｇ＿ＶＷそれぞれがトライアックＴｒ＿ＵＶ，Ｔｒ＿ＶＷを双方向に点弧させる。従って、オフした切換スイッチに流れていた過電流をトライアックＴｒ＿ＵＶ，Ｔｒ＿ＶＷがバイパスするため、少なくとも切換スイッチＴｈＹを過電流から保護することが可能となる。

また、実施形態３によれば、直列変圧器１ｃの二次巻線１１２，１２２，１３２が配電線１ｕ，１ｖ，１ｗに直列接続され、調整変圧器２ｃの一次巻線２１１，２２１，２３１が配電線１ｕ，１ｖ，１ｗに並列接続される。そして、タップ切換器３ｃが切り換えた調整変圧器２ｃのタップが直列変圧器１ｃの一次巻線１１１，１２１，１３１に接続される。即ち、調整変圧器２ｃのタップｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４を切り換えることにより、配電線１ｕ，１ｖ，１ｗの電圧が調整される。従って、トライアックＴｒ＿ＵＶ，Ｔｒ＿ＶＷによって切換スイッチＴｈＹが過電流から保護されるタップ切換器３ｃを、電圧調整装置１００ｃに適用することができる。

なお、実施形態３にあっては、調整変圧器２ｃの二次巻線がタップ切換器３ｃを介してＹ結線され、直列変圧器１ｃの一次巻線１１１，１２１，１３１がΔ結線されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、調整変圧器２ｃの二次巻線２１２，２２２，２３２がタップ切換器を介してΔ結線され、直列変圧器１ｃの一次巻線１１１，１２１，１３１がＹ結線されている場合であっても、タップ切換器から３相の交流電圧が出力される。また、調整変圧器の二次巻線２１２，２２２がタップ切換器を介してＶ結線され、直列変圧器１ｃの一次巻線１１１，１２１，１３１がＹ結線されている場合であっても、タップ切換器から３相の交流電圧が出力される。これらの場合にも、実施形態３の場合と同様にトライアックＴｒ＿ＵＶ，Ｔｒ＿ＶＷ及び点弧回路Ｔｇ＿ＵＶ，Ｔｇ＿ＶＷを２相の線間に接続して、少なくとも切換スイッチＴｈＹを過電流から保護することが可能である。

（変形例２）
実施形態１が、一次巻線２１及び二次巻線２２を有する複巻変圧器を調整変圧器２ａに用いる形態であるのに対し、変形例２は、１つの巻線２０を有する単巻変圧器を調整変圧器２ｄに用いる形態である。図１０は、変形例２に係る負荷時タップ切換器３ａを含む電圧調整装置１００ｄの構成例を示すブロック図である。

電圧調整装置１００ｄは、直列変圧器１ａと、調整変圧器２ｄと、負荷時タップ切換器（タップ切換器）３ａとを備える。タップ切換器３ａ及び調整変圧器２ｄが、負荷時タップ切換変圧器２００ｄを構成する。

調整変圧器２ｄは、巻線２０の両端が配電線１ｕ，１ｖ間に接続されている。巻線２０は、一端及び他端から引き出されたタップｔ１及びｔ３と，一端及び他端の間から引き出された中間のタップｔ２とを有する。巻線２０は、タップｔ１～ｔ３の何れか１つがタップ切換器３ａを介して直列変圧器１ａの一次側の端子ｕ２，ｖ１に接続され、該１つと同一又は異なる他の１つがタップ切換器３ａを介して直列変圧器１ａの一次側の端子ｕ１，ｖ２に接続される。

電圧調整装置１００ｄと、実施形態１に係る電圧調整装置１００ａとの違いは、調整変圧器２ｄと調整変圧器２ａとの違いのみである。即ち、電圧調整装置１００ｄでは、配電線１ｕ，１ｖに接続された巻線２０からタップｔ１～ｔ３が引き出されているため、配電線１ｕ，１ｖと、タップ切換器３ａとが絶縁されていない。しかしながら、タップ切換器３ａにおける制御部３１ａの制御は、実施形態１の場合と全く同様に行うことができる。

以上のように本変形例２によれば、調整変圧器２ｄが単巻変圧器であるため、構成が簡略化されるが、タップ切換の制御は複巻変圧器を用いた場合と同様で済む。この場合の作用・効果は、明らかに実施形態１によるものと同等である。

今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、各実施形態で記載されている技術的特徴は、お互いに組み合わせることが可能である。

１ｕ，１ｖ，１ｗ 配電線、 １００ａ，１００ｂ，１００ｃ 電圧調整装置、 １ａ，１ｃ 直列変圧器、 １１１，１２１，１３１ 一次巻線、 １１２，１２２，１３２ 二次巻線、 ｕ１，ｕ２，ｖ１，ｖ２，ｗ１，ｗ２ 端子、 ２００ａ，２００ｂ，２００ｃ 負荷時タップ切換変圧器、 ２ａ，２ｃ 調整変圧器（タップ付変圧器）、 ２１，２１１，２２１，２３１ 一次巻線、 ２２，２１２，２２２，２３２ 二次巻線、 ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４ タップ、 ３ａ，３ｂ，３ｃ 負荷時タップ切換器（タップ切換器）、 ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ 制御部、 ３２ａ，３２ｃ 駆動部、 Ｔｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３，ＴｈＡ，ＴｈＢ，ＴｈＣ，Ｔｈ１＿Ｕ，Ｔｈ２＿Ｕ，Ｔｈ３＿Ｕ，Ｔｈ４＿Ｕ，ＴｈＡ＿Ｕ，ＴｈＢ＿Ｕ，ＴｈＣ＿Ｕ，ＴｈＤ＿Ｕ 切換スイッチ、 ３ｕ，３ｖ，３ｗ 接続線、 ＴｈＳ，ＴｈＳ＿ＵＶ，ＴｈＳ＿ＶＷ 矯絡用スイッチ、 ＲＳ，Ｒ＿ＵＶ，Ｒ＿ＶＷ 限流抵抗器、 ＰＴ１，ＰＴ２ 計測用変圧器、 ＣＴ１，ＣＴ＿Ｕ，ＣＴ＿Ｗ 変流器、 Ｔｒ１，Ｔｒ＿ＵＶ，Ｔｒ＿ＶＷ トライアック、 ＴｈＡａ，ＴｈＡｂ，ＴｈＰａ，ＴｈＰｂ サイリスタ、 Ｔｇ１，Ｔｇ２，Ｔｇ３，Ｔｇ＿ＵＶ，Ｔｇ＿ＶＷ 点弧回路、 Ｒｅ１，Ｒｅａ，Ｒｅｂ，Ｒｅｃ リレー、 Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ１ｃ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ 抵抗器、 Ｄａ，Ｄｂ ダイオード

Claims (6)

1. タップ付変圧器の１又は複数の巻線が有するタップを切り換えて選択するための切換スイッチを備え、前記巻線について選択されたタップを結線して単相又は３相の交流を出力する負荷時タップ切換器であって、
   前記交流の線間に接続された半導体スイッチと、
   常閉接点を有するリレーを含み、該常閉接点を介して供給される前記半導体スイッチの両端電圧に基づいて前記半導体スイッチを点弧させる点弧回路と、
   前記切換スイッチをオン／オフして前記タップを切り換えると共に、前記リレーを制御して前記常閉接点を開成及び閉成させる制御部と、
   前記交流の線電流を検出する電流検出部と
   を備え、
   前記制御部は、前記電流検出部の検出結果が所定の閾値より大きい場合、前記切換スイッチをオフすると共に、前記常閉接点を閉成させる負荷時タップ切換器。
2. 前記交流の線間に接続された限流抵抗器及び矯絡用スイッチの直列回路を更に備え、
   前記制御部は、
   前記矯絡用スイッチをオン／オフするようにしてあり、
   前記常閉接点を閉成させる場合、前記矯絡用スイッチをオン又はオフの何れかにする
   請求項１に記載の負荷時タップ切換器。
3. 前記点弧回路は、供給された電圧を分圧して前記半導体スイッチのゲートに印加する分圧回路を含む請求項１又は請求項２に記載の負荷時タップ切換器。
4. 前記半導体スイッチは、トライアック又は逆並列に接続されたサイリスタを含む請求項１から請求項３の何れか１項に記載の負荷時タップ切換器。
5. 前記タップ付変圧器は、１つの巻線を有する単巻変圧器である請求項１に記載の負荷時タップ切換器。
6. 単相又は３相の交流を電源から負荷に配電する配電線に二次巻線が直列に接続される直列変圧器と、
   請求項１から請求項５の何れか１項に記載の負荷時タップ切換器と、
   前記配電線に一次巻線が並列に接続された前記タップ付変圧器と
   を備え、
   前記直列変圧器は、前記負荷時タップ切換器が切り換えた前記タップ付変圧器のタップに一次巻線が接続される電圧調整装置。

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