JPH02281718A - 負荷時タップ切換装置の自動監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、変圧器のタップ電圧を負荷時に切換える負荷
時タップ切換装置の動作状態を、切換動作時間によって
監視するようにした、負荷時タップ切換装置の自動監視
装置に関するものである。

（従来の技術） 近年、電力需要は都市中心に大幅な増加傾向にあること
は周知である。これに伴ない電力送電系統が多様化し、
複雑化している。このため、従来から行なってきた人手
による監視や保守、点検のみでは到底対応できなくなっ
てきており、自動監視装置の開発・製品化の需要が急速
に高まっている。本発明が対象としている負荷時タップ
切換装置も、この様な送電系統・の−役を担っており、
特に、変圧器の内部に設置される付属機器としては唯−
の機械運動を伴なう装置であり、故障発生率が高いこと
もあって、自動監視への要求が高まっている。

一般に、負荷時タップ切換装置は、ＪＥＣ１８６に定め
られている通り、変圧器の負荷電流を遮断する切換開閉
器と、この切換開閉器と連動して無電流状態においてタ
ップ巻線のタップを選択するタップ選択器と、これらを
所定の順序で切換動作させる電動操作機構とから構成さ
れている。

第１０図に、−殻内な負荷時タップ切換装置の一例を示
した。即ち、１は駆動源となる電動機と減速装置を内蔵
した電動操作機構、２は動力を伝達する傘歯車装置で、
伝動軸１０を介して前記電動操作機構１に連結されてい
る。また、３は切換開閉器ＤＳ内上部に設けられた伝達
装置で、蓄勢装置４とタップ選択器Ｍの間欠歯車機構７
へ並行して動力を伝達するように構成されている。５は
遮断機構であって、前記蓄勢装置４の瞬発動作によって
、負荷電流を遮断し、隣接タップへ電流を移すように構
成されている。また、６は遮断機構の限流抵抗器Ｒであ
る。一方、タップ選択器Ｍは、主切換器８と削切換器９
とから構成され、削切換器９は主切換器８の特定動作位
置のみ連動して切換動作を行なうように構成されている
。なお、切換開閉器ＤＳとタップ選択器Ｍは図の如く構
成され、変圧器タンクＴＲ内に収納されている。

次に、第１０図に示した様に構成された負荷時タップ切
換装置と変圧器巻線との結線図と、その動作順序を第１
１図に示した。即ち、第１１図（Ａ）において、ＴＷ■
は変圧器の主巻線、ＴＷ２はタップ巻線で、タップＴＩ
−Ｔ８が引出されている。また、Ｐはタップ巻線ＴＷ２
の極性を連換する削切換器で、図示の通り、Ｐｌは主巻
線に増極性に、また、Ｐ２は減極性に接続されている。

また、ＭｌとＭ２はタップ選択器Ｍの可動接点で、切換
開閉器ＤＳに接続されている。なお、切換開閉器ＤＳ内
の結線は、その−例として２抵抗式回路を示している。

さらに、ＨＡ、ＨＢは主接点、ＷＡ、ＷＢは抵抗接点、
Ｒはタップ間橋絡時の横流抑制用限流抵抗である。また
、Ｎは変圧器３相巻線の中性点である。

この様に構成された切換開閉器ＤＳは、第１１図（Ｂ）
に示した様に動作する。なお、詳細は、特公昭６０−１
６００４号公報に示されているので、ここでは説明を省
略する。また、第１１図（Ｃ）に、電動操作機構からの
動力による切換開閉器ＤＳとタップ選択器Ｍおよび削切
換器Ｐの動作順序を示した。なお、図は１５個のタップ
を切換える場合を示している。即ち、第１１図（Ａ）は
、切換開閉器ＤＳの主接点ＨＡおよび抵抗接点ＷＡが閉
じ、可動接点Ｍ　がタップＴ１を選択した指示■ １の状態を示している。また、可動接点Ｍ２はタップＴ
２を選択している。この様な状態から、第１１図（Ｃ）
における指示２への切換えは、可動接点Ｍ　がすてにＴ
２を選択しているので、切換開閉器ＤＳのみ切換わり、
ＨＢ、ＷＢが閉じて負荷電流をＴ２に移して完了する。

次いで、指示３への切換えは、可動接点Ｍ　がＴｔから
Ｔ３へまず移動する。移動終了後、切換開閉器ＤＳが第
１１図（Ｂ）に示したとは逆方向に切換わって、タップ
Ｔ３へ負荷電流を移して完了する。以下、同様にして指
示４〜８まで順次切換えが行われる。

指示８から９への切換えの際には、削切換器ＰがＰ　か
らＰ２に切換わり、タップ巻線の極性をＰｌ ２側に切換える。そして９〜１５まで同様に順次切換え
が行われる。一方、指示１５→１への逆方向の切換えに
ついては、削切換器Ｐの動作点が指示８→７に変るのみ
で、他は全て同様である。

この動作状態を更に分りやすくするため、第１２図及び
第１３図を用いて説明する。なお、第１２図は主切換器
動作時のシーケンス図である。即ち、時間ｔ１後、タッ
プ選択器Ｍが切換わり、ｔ５後閉じる。ｔ６後、切換開
閉器ＤＳが動作して負荷電流を移して完成する。ｔ７は
第１１図（Ｂ）に示した切換開閉器ＤＳの切換時間であ
る。また、第１３図は主切換器と削切換器とが連動した
時のシーケンス図であり、前記と同様、ｔ１後タップ選
択器Ｍが開き、ｔ２後副切換器Ｐが開く。次にｔ３後副
切換器Ｐが閉じ、ｔ４後タップ選択器Ｍが閉じる。ｔ６
後切換開閉器ＤＳが切換わって負荷電流を移して完了す
る。Ｔは電動操作機構の総動作時間である。

以上、図を用いて説明した様に、電動操作機構Ｍ−Ｍが
動作している時間Ｔの中で、タップ選択器Ｍ（副切換器
Ｐ含む）および切換開閉器ＤＳは機械的に連結された順
序に従って切換動作を行なっている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記の様な負荷時タップ切換装置において、
動作順序が逆になったり、切換開閉器ＤＳが動作しない
ような事態が発生した場合には、直ちにタップ選択器Ｍ
で負荷電流遮断を行なうなど、変圧器全体への重大な事
故へと発展する可能性がある。この様な機械的連結系の
故障は、即、事故へ結びつくものである。そこで、この
様な機械的連結系の故障を検出する手段として、従来、
安全ピン、クラッチなどを連結系の一部に設けて、故障
時にその連結を断ち、保護する方法が用いられていた。

しかしながら、この方法では、安全ピン、クラッチ等を
１ケ所に設ける程度では万全の保護はできないため、数
ケ所要所に設けておく必要があり、また、前述した様に
切換順序を逐−追うことができない上に、予兆現象が全
く検出できず、さらに、保護の２重条件化（ＡＮＤ条）
ができないなどから、万全な方法とはいえなかった。そ
のため、負荷時タップ切換装置の機械的動作順序を逐一
監視し、異常が生じた段階で直ちに運転を停止させるこ
とによって、２次的故障への発展を抑えることができる
自動監視装置の開発が切望されていた。

本発明は、以上の課題を解決するために提案されたもの
で、その目的は、切換時間を監視することによって、異
常予兆がでてきた段階、また、異常が生じた段階で、直
ちに切換動作を停止させ、２次的故障への発展を回避す
ることができるようにした、精度の高い負荷時タップ切
換装置の自動監視装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するため゛の手段） 本発明は、変圧器の負荷電流を遮断する切換開閉器と、
前記切換開閉器と連動してタップ巻線のタップを選択す
るタップ選択器と、前記切換開閉器とタップ選択器とを
定められた順序で動作させる電動操作機構とから構成さ
れる負荷時タップ切換装置の動作状態を監視する自動監
視装置において、前記電動操作機構に配設され、その動
作時間を検出する総切換時間検出部と、タップ選択器の
動作状態を検出する位置検出部と、切換開閉器の瞬発動
作時の切換動作時間を検出する切換時間検出部とを備え
、前記各検出部から発信される切換信号を受信し、それ
ぞれのＯＮ、ＯＦＦ点から相互間の切換間隔時間を演算
する演算部と、前記演算部で演算された切換時間を受信
し、あらかじめ温度（ガス圧）、タップ位置によって補
正された設定時間と対比し、切換動作が異常であったか
否かを判別し、出力する判定部とを設け、切換動作毎に
前記３者の相互間の切換時間を監視することを特徴とす
るものである。

（作用） 本発明の負荷時タップ切換装置の自動監視装置によれば
、電動操作機構、切換開閉器及びタップ選択器のそれぞ
れに設けられた動作時間検出部より送出される信号に基
づいて、各装置の機械的動作順序を逐一監視することが
できるので、異常の予兆がでてきた段階、また、異常が
生じた段階で、直ちに切換動作を停止させ、２次的故障
への発展を回避することができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図乃至第９図に基づいて
具体的に説明する。なお、第１０図乃至第１３図に示し
た従来型と同一の部材には同一の符号を付して、説明は
省略する。

本実施例においては、第１図に示した様に、電動操作機
構Ｍ−Ｍ内に、動作時間を検出する総切換時間検出部１
１が設けられ、また、切換開閉器ＤＳには、その瞬発動
作時の切換動作時間を検出する切換時間検出部１２が設
けられ、さらに、タップ選択器Ｍには、その動作状態す
なわち可動接点のＯＮ、ＯＦＦ位置を検出する位置検出
部１３が設けられている。また、これらの検出部１１゜
１２．１３は、各検出部から発信されるＯＮ、ＯＦＦ信
号（切換信号）を受信し、それぞれのＯＮ。

ＯＦＦ点から相互間の切換間隔時間を演算する演算部１
４に接続されている。さらに、前記演算部１４には、変
圧器タンクに設けられた温度検出器１５及びタップ位置
検出器（削切換器動作時か、動作しない位置かの判別）
１６が接続されている。

また、前記演算部１４には、演算部において演算された
切換時間を受信し、あらかじめ検出された温度（ガス圧
）、タップ位置によって補正された設定時間と対比し、
切換動作が異常であったか否かを判別し、出力する判定
部１７が接続され、この判定部１７には、判定された結
果に基づいてトリップ信号またはアラーム信号を外部に
出力する出力部１８と、正常動作であった場合に、その
値を記憶し、経時的な変化の有無を監視する記憶部１９
とが接続されている。

この様な構成を有する本実施例の負荷時タップ切換装置
の自動監視装置においては、第２図のフローチャートに
示した様にして、切換動作の監視が行われる。即ち、切
換動作毎に前記各検出部１１．１２．１３より送られる
切換信号に基づいて、判定部１７によって正常切換であ
ったか、異常切換であったかが判別され、異常切換であ
った場合にはさらに３段階に判別される。この判別の中
で、重大事故か、軽故障かを区分して出力部１８に出力
し、トリップ信号、またはアラーム信号を外部に出力す
る。一方、正常動作の場合は、その値を記憶部１９に記
憶し、定期的にＯ／ＰＬで経時的な変化の有無を監視す
る。

以下に、第１図に示した本発明の自動監視装置の基本構
想に基づく具体例を示した。即ち、第３図は、全体の構
成を機械的連結系統図として表したものである。なお、
図中一部は機械的連結系を示し、点線は電気的接続を示
している。

第３図において、電動操作機構ｌは、電動機Ｍと、図示
しない制御盤からの信号を受けて電動機Ｍを制御する制
御装置Ｃと、前記電動機Ｍによって駆動される減速装置
１′とから構成されている。

また、前記制御装置Ｃには、第１図に示した総切換時間
検出部１１ａが接続され、また、減速装置１′には、総
切換時間検出部１１ｂ及びタップ位置検出器１６が接続
されている。そして、減速装置１′から、切換が完了し
たことを示す電気的信号が制御装置Ｃへ送出され、これ
を制御するように構成されている。また、２は傘歯車装
置で、切換開閉器ＤＳ内の伝達装置３へ動力を伝達する
。

この伝達装置３は２系統に分離され、一方は遮断機構５
を瞬発動作させる蓄勢装置４へ連結され、他方はタップ
選択器Ｍ内の主切換器８及び削切換器９を間欠動作させ
る間欠歯車機構７へ連結されている。

なお、タップ選択器Ｍにおいては、主切換器８及び削切
換器９にそれぞれ第１図に示した位置検出部１３ａ、１
３ｂが接続され、また、切換開閉器ＤＳにおいては、遮
断機構５に位置検出部１２ａが、また限流抵抗器６には
電圧検出器１２ｂが接続されている。さらに、変圧器タ
ンクＴＲには、タンク内の絶縁媒体の温度を検出する温
度検出器１５が配設されている。この温度検出器１５は
、本装置のように機械的に構成された機構においては、
温度によって切換時間に変化をきたすため、これを補正
する目的で設けられている。

この様に、前記電動操作機構Ｍ−Ｍの総動作時間Ｔの検
出方法には、２つの方法がある。即ち、制御装置Ｃに接
続された総切換時間検出部１１ａは電気的信号を送出し
、一方、減速装置１′に接続された総切換時間検出部１
１ｂは機械的信号を送出して、総動作時間Ｔを検出する
。

次に、タップ選択器Ｍの動作状態を検出する検出方法と
しては、従来、トルク検出器によって可動接点の動作状
態を検出する方法が公知であるが、本実施例では、可動
接点の動きを位置検出部１３によって検出する方法が用
いられている。この位置検出部の構成と検出方法を、第
４図乃至第６図を参照して説明する。即ち、第４図に示
した様に、Ｍ、、Ｍ２は主切換器の可動接点で円周上に
配置され、絶縁支柱３１に固定された固定接点Ｔ１〜Ｔ
８を順次選択接触する。また、中心部には絶縁筒３４に
固定された集電リング３３が配設され、可動接点Ｍｔ　
、Ｍ２と接触するように構成されている。一方、開切換
器Ｐ側も同じように絶縁支柱３１に固定された固定接点
Ｐ１．Ｐ２と集電リングＰ　間を可動接点Ｐ３が橋絡し
、選択接触するように構成されている。なお、Ｄ１〜Ｄ
８、およびＥｌ、Ｅ２は近接形の位置検出器で、前者は
主切換器の固定接点の位置と対応して配置され、可動接
点Ｍ、Ｍ２がどの固定接点を選択している■ かを、また後者は開切換器の可動接点の位置を検出する
。この位置検出器は、−殻内に外部サージに対して誤動
作することがあるため、これから保護してやる必要があ
る。この目的を達成するため、第５図に示した様に、中
性点電位を持つ底３０の中に埋込むように取付けて、外
部サージから保護している。また、第６図はシーケンス
回路図である。Ｄ−Ｄ、Ｅ、Ｅ２は前述の近接形の位■
　　　　８　　　　ｌ 置検出器、Ｔ１〜Ｔｇ　、Ｐｔ　、Ｐ２は前記位置検出
器の動作応動して動作するリレーで、その信号接点（図
ではａ接点）を外部に出力する。今、本図では、可動接
点Ｍ　が固定接点Ｔ７を、Ｍ２が■ Ｔｇを、またＰ３がＰｌをそれぞれ選択しているので、
リレーＴｙ　、　Ｔｇ　、　　Ｐ　ｔが動作して出力し
て、可動接点Ｍ１１Ｍ２がどのタップを選択しているか
を検出する。なお、３５は電源を示している。

次に、切換開閉器ＤＳの切換時間を検出する手段として
は、既に公知化されたものがある。第３図中１２ｂは限
流抵抗器６の通電時間を電圧として捉える電圧検出器で
、第７図にその原理図を示す。即ち、限流抵抗器Ｒの分
圧をＪｌ、Ｊ２端子に入力し、ＤＣ変換後、発光ダイオ
ードＬＥＤにより光変換して出力するものである。一方
、第３図中１２ａは切換開閉器ＤＳの遮断機構５の機械
的動作状態を検出する位置検出器であり、第８図にその
原理図を示す。図中８１．Ｓ２が位置検出器である。

以上、第３図において、時間検出手段として配設された
電動操作機構、タップ選択器および切換開閉器のそれぞ
れの電気的、機械的検出手段について説明した。また、
第９図は前記各検出手段によって検出された信号がどの
ように処理されるかを示したチャート図である。横軸に
はタップ指示を示し、指示１から１５への方向を示す。

縦軸、には前記検出手段を示し、リレーＴ　　−Ｔｇ、
Ｐ、。

■ Ｐ２はタップ選択器の位置と時間検出を、ＤＳは切換開
閉器の電圧検出部からの時間検出を、Ｍ・Ｍは電動操作
機構の時間検出を示し、その横方向に各信号のＯＮ、Ｏ
ＦＦをチャート図として示している。図示の通り、指示
１から２への切換の際は、Ｍ−Ｍのスタート点を起点に
リレーＴＩのＯＦＦ点、リレーＴ２のＯＮ点、ＤＳのＯ
Ｎ、　ＯＦＦをそれぞれ検出して、第１図に示した演算
部１４に人力して演算し、切換時間ｔ　　、ｔ５．ｔｅ
。

■ ｔ７．Ｔをカウントする。開切換器Ｐが動作する指示８
から９では、リレーＰｌが作動してｔｌ〜ｔ７の全てを
カウントする。この様にタップ指示１から１５まで、ど
のタップ位置においても、機械的動作順序に従って動作
しているかが監視できるように構成されている。

以上の様に、本実施例によれば、負荷時タップ切換装置
を構成する各主要要素から検出信号を取出していること
から、どの部位がどのように異常をきたしているかの判
別ができる。これは保守する上で最も重要な判断で、従
来の人手にたよっていた方法では機器を停止させ、内部
点検など実施しなければ判別できないものであった。ま
た、機械的順序に応動した時間を、常時、監視すること
ができ、各要素間の動作状態を制御室で正確に読みとる
ことができる。さらに、記憶部において、正常動作時の
値が記憶されており、経時的変化が監視できるので、定
期的な点検が必要か否かの判別がこの監視装置のデータ
から読みとることができる。また、変電所等の無人化指
向にも充分対応できる。

［発明の効果］ 以上述べた様に、本発明によれば、負荷時タップ切換装
置を構成する電動操作機構、切換開閉器及びタップ選択
器のそれぞれに動作時間検出部を設け、各検出部より送
出される信号に基づいて、相互間の切換間隔時間を演算
し、この値をあらかじめ設定された設定時間と対比し、
切換動作が異常であったか否かを判別するように構成す
ることにより、異常予兆がでてきた段階、また、異常が
生じた段階で、直ちに切換え動作を停止させ、２次的故
障への発展を回避することができる、精度の高い負荷時
タップ切換装置の自動監視装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の負荷時タップ切換装置の自動監視装置
の一実施例を示すブロック図、第２図はその判定システ
ムを示すフローチャート、第３図は本発明の具体例を示
すブロック図、第４図及び第５図は夕・シブ選択器に配
設される位置検出器の一実施例を示す断面図、第６図は
タップ選択器に配設される位置検出器の回路図、第７図
は切換開閉器に配設される電圧検出器の回路図、第８図
は切換開閉器に配設される位置検出器の概略図、第９図
は総合動作チャート図、第１０図は一般的な負荷時タッ
プ切換装置の構成を示す概略図、第１１図（Ａ）は負荷
時タップ切換装置の結線図、（Ｂ）は切換開閉器の動作
シーケンス図、（Ｃ）は動作説明図、第１２図は主切換
器における動作シーケンス図、第１３図は副切換器にお
ける動作シーケンス図である。 １・・・電動操作機構、２・・・傘歯車装置、３・・・
伝達装置、４・・・蓄勢装置、５・・・遮断機構、６・
・・限流抵抗器、７・・・間欠歯車機構、８・・・主切
換器、９・・・副切換器、１１・・・電動操作機構総切
換時間検出部、１２・・・切換開閉器切換時間検出部、
１３・・・タップ選択器位置検出部、１４・・・演算部
、１５・・・温度検出器、１６・・・タップ位置検出器
、１７・・・判定部、１８・・・出力部、１９・・・記
憶部。 、ＩＩ ／１４ 第３図 第 図 第 図 夕・ソア鴇ホ ■■−− 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 変圧器の負荷電流を遮断する切換開閉器と、前記切換開
   閉器と連動してタップ巻線のタップを選択するタップ選
   択器と、前記切換開閉器とタップ選択器とを定められた
   順序で動作させる電動操作機構とから構成される負荷時
   タップ切換装置の動作状態を監視する自動監視装置にお
   いて、 前記電動操作機構に配設され、その動作時間を検出する
   総切換時間検出部と、タップ選択器の動作状態を検出す
   る位置検出部と、切換開閉器の瞬発動作時の切換動作時
   間を検出する切換時間検出部とを備え、前記各検出部か
   ら．発信される切換信号を受信し、それぞれのＯＮ、Ｏ
   ＦＦ点から相互間の切換間隔時間を演算する演算部と、
   前記演算部で演算された切換時間を受信し、あらかじめ
   温度（ガス圧）、タップ位置によって補正された設定時
   間と対比し、切換動作が異常であったか否かを判別し、
   出力する判定部とを設け、切換動作毎に前記３者の相互
   間の切換時間を監視することを特徴とする負荷時タップ
   切換装置の自動監視装置。