JPH04196403A - 負荷時タップ切換器の駆動系異常診断システム - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は負荷時タップ切換器の駆動系異常診断システム
に関するものである。

〔従来の技術〕

負荷時タップ切換器が、系統の電圧や位相の潮流制御用
として不可欠の地位を占め、変圧器に用いられて以来久
しく、近年になって製作、運転実績は飛躍的に増加の一
途をたどるようになった。

また、変圧器の数少ない機構部の１つとして、更に主回
路電流を流す土器として、その信頼性は年俸高くなって
きており、今後ますます高信頼性が要求されていく方向
である。

また、これまでに負荷時タップ切換器保護の一環として
何等かの原因により不具合が生じ、駆動系に異常が発生
した場合、それを保護するために第８図に示されている
ような保護装置が採用されている。同図は負荷時タップ
切換器の構成および保護装置の従来例を示すもので、こ
の種のものは特開昭５４−”０７４９４６号公報、実公
昭６３−３１３１号公報がある。

同図に示されているように、負荷時タップ切換器ＬＴＣ
の切換開閉器１は、変圧器タンク２のカバーから変圧器
タンク２内に吊り下げられるように取付けられ、切換開
閉器１の下部には、タップ選択器３が取付けられている
が、切換開閉器１は電流切換のための接触部を備えてお
り、タップ選択器３はタップ巻線のタップを選択、接続
する。

タップ選択器３の内部では、可動接触子４と固定接触子
Ｓとが、摺動自在に接触し通電回路を形成している。切
換開閉器１の頭部は変圧器タンク２の外に出ており、水
平・垂直の伝動軸６を介してタップ切換の駆動源である
電動操作機構７に連結されている。なお、同図において
８は切換開閉器１とタップ選択器３とに駆動力を与える
源の電動機であり、９は駆動系の過負荷保護装置として
のオーバトルククラッチである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術で切換開閉器またはタップ選択器の旺動部
分で何か不具合、例えば軸受の固澁やタップ選択器の接
触子の摺動摩擦力の増大が発生したことを想定する。こ
のような不具合が発生すると、負荷トルク（所要トルク
）が増大し、動力伝達部分の強度と電動機の駆動力との
関係によっては、最悪の場合、訃動軸の折損などを生ず
ることが考えられる。仮に、切換開閉器の早切刃蓄勢部
（第８図には図示せず）で折損が生じ、切換開閉器が動
作不能になったとする。このようになるとシーケンス（
第８図には図示せず）に従って次のタップ切換で動作す
るタップ選択器の消弧能力のない接触子で電流を遮断す
るため、アークが継続し、接触子自体、また近傍絶縁物
等の過熱・溶損を伴うばかりか、変圧器タンク内の油の
急激な分解により大量のガスが発生し、急峻な変圧器内
部圧力上昇と油流とを発生する。この場合、保護継電器
などの保護装置動作までの時間と、圧力上昇割合とによ
っては変圧器内部の破損など致命的大打撃を与える結果
となる。また条件によってはタップ間短絡の大事故に至
ることも考えられる。

これを防ぐために設けられたのがオーバトルククラッチ
であり、負荷トルクが増大しである設定値に達した時ｙ
５電動し、それ以降の切換進行を停止して警報を発する
など、重大事故を防止する役目を担っている。

これも致命傷をくい止めるという点から必要不可欠な装
置であるが、予防保全や異常診断の上からは不十分と云
わざるを得ず、−旦オーバトルククラッチが動作すると
、その時点で全く予定外の対策時間と費用支出とを伴う
ため、機器の経済的運営の面からも改善の余地がある。

一方、致命傷に至る前に負荷トルクの増大を検出するに
は、歪ゲージを使用したものなども公知であるが、この
場合は歪ゲージを回転軸に貼り付けなければならず、検
出部分を軸の一部に組み入れる必要がある。また、回転
部分からのデータの採取にも難しさがあり、簡単に変圧
器上器を停止しないで取付は測定することができない。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、容易に事
故を未然に防止することを可能とした負荷時タップ切換
器の駆動系異常診断システムを提供することを目的とす
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、システムを、電動機に設けられ、電動機の
電流、電圧を検出する検出手段と、この検出手段により
検出した電動機の電流、電圧波形を入力し、演算、判定
、表示する入力回路、演算回路、判定回路および表示部
を持った処理装置とで構成することにより、達成される
。

〔作用〕

上記手段を設けたので、駆動系に関する不具合が事前に
容易に予測できるようになって、機器の運営に支障を与
えない適切な処置がとれるようになる。

すなわちまず、電動操作機構内の電動機の電流と電圧と
の変化を検出し、それを電力量に演算する。電力量と負
荷の所要トルクとは電気〜機械系で密接な関係があり、
所要トルクが増大（減少）すると、電力量も増大（減少
）する比例関係を有する。

従って、この電力量データを適切に比較判定することに
よって、所要トルクの変化や駆動系異常の兆候を事前に
感知することができる。更にこれらをシステム化するこ
とで、変圧器の計画停止や定検の推進など、機器の運営
に支障を与えない適切な処置ができるのである。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。第
１図から第３図には本発明の一実施例が示されている。

なお従来と同じ部品には同じ符号を付したので説明を省
略する。本実施例ではシステムを、電動機８に設けられ
、電動機８の電流、電圧を検出する検出手段１ｏと、こ
の検出手段１０により検出した電動機８の電流、電圧波
形を入力し、演算１判定、表示する入力回路１１、演算
回路１２、判定回路１３および表示部１４を持った処理
装置１５とで構成した。このようにすることにより駆動
系に関する不具合が事前に容易に予測できるようになっ
て、機器の運営に支障を与えない適切な処置がとれるよ
うになり、容易に事故を未然に防止することを可能とし
た負荷時タップ切換器の廃動系異常診断システムを得る
ことができる。

すなわち従来構成と異なる点は、電動操作機構７内に電
動機８の電流と電圧との検出手段１ｏを設け、タップ切
換に伴って生ずる電流と電圧との変化を検出できるよう
にしたことである。そしてこの出力信号は処理装置１５
の入力回路１１を経由して演算回路１２に導かれ、判定
回路１３で比較判定された結果が表示部１４に表わされ
る。なお同図において１６はタップ切換ロック回路であ
る。

以上のように構成することで、事故を未然に防止できる
駆動系異常診断システムを提供することができるのであ
るが、それについて処理装置１５の内容を第３図に基づ
いて説明する。

同図に示されているように電流と電圧との検出手段１０
（第１図参照）により検出された検出値は、演算回路１
２に導かれ比較判定される。そしてその結果はＯＲ回路
１３ａ、１３ｂ、ＡＮＤ回路１３ｃを経由して、条件に
より伝動軸〜駆動系の警報回路１４ａおよびタップ切換
ロック回路１６に導かれるものと、正常表示部１４ｂに
送られるものとにわかれる。同図の操作電源異常判定回
路１４ｃはタップ切換時に生ずるべき現象が検出されな
い時に、それが検出回路の異常によるものか、タップ切
換操作電源の異常により切換されなかったことによるも
のかを判断するものである。

第１図の処理装置１５は電動操作機構７内に納めてもよ
く、別設置の制御室（図示せず）内に納めてもよい。そ
の目的によって任意に選び、カラー表示などを採用し、
表示画面上で色分けなどにより正常、警報あるいはタッ
プ切換ロックの別を容易に判別可能にするのがよい。

ところで第３図にも示されているように、タップ切換時
において電流と電圧との検出手段１０（第１図参照）で
何も検出しなかった場合、情報は入力回路１１を経由し
て操作電源異常判定回路１４ｃに送られ判定される。

一方検出値有りの場合は、電流と電圧とから演算した電
力量の絶対値と継続時間とを夫々別々に正常値と比較す
るようにしている。今、電力量の絶対値が例えば下限値
である正常値の１．５倍（図中に（）値で示す）以上、
または継続時間が正常値の１．２倍（図中に（）値で示
す）以上になった時には、駆動系に何等かの異常兆候が
考えられるとして、警報回路１４ａに導かれて警報表示
する。そして電力量の絶対値が例えば上限値である正常
値の２倍以上、または継続時間が正常値の１．５倍以上
になった時には、異常が進展しつつあるとしてタップ切
換を停止するタップ切換ロック回路１６に導かれ、電動
機８によるタップ切換を停止する。勿論それ以外の正常
運転時には、正常を表示する正常表示部１４ｂに導かれ
る。

なお、第１図に示す電動機８の電流、電圧を検出する検
出手段１０は電動操作機構７内端子台からの電源配線で
、第２図に示す電源配線に設けた変流器１７などで構成
することにより、電流、電圧を容易に検出でき、装置の
セットおよび測定作業に全く変圧器土器の停止が不要と
いった極めて簡単なシステムを与える。従って、新規製
作の変圧器から既納品の測定まですべて同じように簡単
に測定できる。また常時監視の場合も一時的な測定の場
合も、検出手段１０が簡単なので容易に対応できる。勿
論常時監視のシステムとする場合は、タップ切換時にト
リガーをかけることでその都度検出部分を働らかせれば
よい。

以上、システムに関する説明をしたが、次に測定例につ
いて第４図および第５図により説明する。

第４図はタップ選択器の可動接触子４と固定接触子５ａ
、５ｂとの接触状態を示したものであり、ワイプばね１
８により接触力が与えられるようになっている。固定接
触子５ａは現在接触している状態（図中実線表示）を示
し、固定接触子５ｂはタップ切換操作により無電流の状
態で可動接触子４が移動し、次のタップとして選択、新
しい接触状態（図中点線表示）を形成するものである。

第５図にはタップ切換に伴う所要トルクに比例した電動
機の電力量の変化特性が示されているが、同図（イ）は
正常な状態であり、Ａは第４図へ〇の可動接触子４の動
き始めの電力量、Ｂは第４図Ｂ。の可動接触子４が固定
接触子５ｂへの投入時の電力量である。またＣは主に切
換開閉器１動力蓄勢とタップ選択器自体とを駆動する一
般の駆動系のトルクに比例した電力量であり、電力量Ｃ
に可動接触子４の動き始めおよび投入時の電力量Ａおよ
びＢがプラスされている。何等かの不具合により軸受の
固澁などが生じると、同図（ロ）のように電力量Ｃが図
中点線表示のように、正常な状態の電力量Ｃ（図中実線
表示）にほぼ平行移動して増大する。また、タップ選択
器の接触子の異常摩耗などにより摺動摩擦力が増大する
と、同図（ハ）のように電力量ＡおよびＢが図中点線表
示のように、大きくなる傾向である。このパターンの違
いを第１図記載のシステムの判定回路１３で区別するこ
とにより、電力量すなわち負荷トルク増大の原因がタッ
プ選択器の接触子に関するものなのか、あるいは切換開
蘭器などの一般の能動系に関するものなのかを同時に示
し１問題の生じている部分がどこか判るようにすればよ
い。

このように本実施れによれば、タップ切換に伴う電動機
の電流と電圧との検出手段を設け、検出値を演算、比較
判定することで駐動系に関する不具合を事前に予測し、
負荷時タップ切換器の事故を未然に防止できる簡単な負
荷時タップ切換器の旋動系異常診断システムを得ること
ができる。

第６図には本発明の他の実施例が示されている。

本実施例は処理装置１５に、変圧器タンク２内に設けた
油温検出手段１９からの油温度情報、タップ切換位置指
針番号および切換日時のタップ切換情報を演算回路１２
に入力する入力部２０と、演算回路１２からのデータの
演算値を記憶する記憶装置２１と、この記憶装置２１か
らの記憶値を適宜に８力する出力自在な出力装置２２と
が設けられた場合である。このようにすることにより演
算回路１２で変換された電力量は、温度補正をした電力
量とすることができるようになって、前述の場合よりも
信頼性の高い結果を得ることができる。

すなわち油温検出手段１９により検出されたデータとタ
ップ切換時の指針ＮＯおよび日時の各タップ切換情報と
を同時に入力する入力部２ｏを経由した情報は、演算回
ＦＮＩ１２に送られ、引続き演算回路１２を通過した情
報は、判定回路１３に送られるものと、記憶装Ｗ２１に
送られるものとにわけられる９８力装置２２は記憶装置
２１の内容を適宜に取り出すと共に、データを判定回路
１３に送り判定回路１３で判定させるようになっている
。

ところで電流と電圧との検出手段１０により検出され、
演算回路１２で変換された電力量は変圧器タンク２内の
油温により変化することが知られている。すなわち電力
量には温度依存性があり、油温が高くなるほど電力量が
増大する。しかしこれはあくまでも温度上昇による増加
であり、１動系の異常のため増えたのではないので、温
度変化が小さい範囲では無視できても、冬と夏との間の
ように寒暖の差が３０℃以上にもなると測定値に誤差を
生じ、信用できないことになる。これを防止するため、
油温検出手段１９により検出した油温を演算回路１２に
送り、温度補正をした電力量としたので、前述の場合よ
り信頼性の高い結果を得ることができる。

また、同時にタップ切換時の指針番号と日時とをタップ
切換情報として演算回路１２に入力することで、記憶装
置２１に記憶、かつ出力装置２２に出力する情報を指針
番号毎、または日時毎の対応とした値とすることができ
、その値も第５図（イ）における電力量Ａ、ＢおよびＣ
の絶対値、第５図（ロ）、（ハ）における基準値からの
変化分、電力量を検出している間（切換の間）の継続時
間およびある切換回数間のデータ比較による値の変化割
合、更には標準偏差を考慮した油温度に対する電力量の
予測値とすることで、前述の場合よりも効果的なものと
することができ、効果的なシステム運用ができる。そし
て判定回路１３に送られた絶対値が、第３図の判定条件
で異常と判定された場合には、警報を発するか、タップ
切換を停止する操作をすればよい。また、変化割合を判
定材料として使用するのもよく、例えば１０回切換当り
１．２倍に電気量が増加した場合、駆動系に何等かの異
常兆候有りと判断して警報を発することなどは予防保全
、事故未然防止の上からは極めて有効である。

第７図には本発明の更に他の実施例が示されている。本
実施例は電動操作機構７のハンドル挿入軸２３に設置し
た手動操作手段２４と、この手動操作手段２４の一部に
設けた歪検出手段２５とにより検出した信号を判定回路
１３に導き、判定値の校正値とした場合である。このよ
うにすることにより校正した判定値が得られるようにな
って、システムの機能の万全を期することができるよう
になる。

すなわち歪検出手段２５により検出した歪信号は判定回
路１３に導びかれ、異常診断システムで測定した値の校
正値として利用される。この測定は、土器据付時の初期
段階、あるいは収納品の場合は診断システムでの測定時
に１度測定すればよい。

〔発明の効果〕

上述のように本発明は容易に事故を未然に防止すること
ができるようになって、容易に事故を未然に防止するこ
とを可能とした負荷時タップ切換器の駆動系異常診断シ
ステムを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の負荷時タップ切換器の駆動系異常診断
システムの一実施例の説明図、第２図は同じく一実施例
の電動機の電源配線に変流器を設けた状態を示す説明図
、第３図は同じく一実施例の判定条件を示す説明図、第
４図は第１図のＰ−Ｐ線に沿う断面図、第５図（イ）、
（ロ）、（ハ）はタップ切換に伴う所要トルクに比例し
た電動機の電力量の変化を示すもので、（イ）は正常な
状態、（ロ）は軸受に同法などが生じた場合、（ハ）は
タップ選択器の接触子の異常摩耗時の場合の特性図、第
６図および第７図は本発明の負荷時タップ切換器の駆動
系異常診断システムの夫々異なる実施例を示す説明図、
第８図は従来の負荷時タップ切換器の駆動系異常診断シ
ステムの説明図である。 １・・・切換開閉器、２・・・変圧器タンク、３・・・
タップ選択器、６・・・伝動軸、７・電動操作機構、８
・・・電動機、１０・・・検出手段（電流、電圧）、１
１・・・入力回路、１２・・・演算回路、１３・・・判
定回路、１４・・・表示部、１５・・・処理装置、１７
・・・変流器、１９・・・油温検出手段、２０・・・入
力部、２１・・・記憶装置、２２・・・出力装置、２３
・・・ハンドル挿入軸、２４・・・手動操作手段、２５
・・・歪検出手段（ほか１名）へ、ヅーし、／ 第４図 第５図 時間 第７図 ２３・・・ハンドル挿入軸 ２４・・・手動操作手段 ２５・・・歪検出手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．変圧器タンク内に設けた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、器の、切換開閉器の
   上部と伝動軸により連結するタンク外に設置された電動
   機内蔵の電動操作機構から切換開閉器およびタップ選択
   器に駆動力が与えられる負荷時タップ切換器の駆動系異
   常診断システムにおいて、前記システムが、前記電動機
   に設けられ、電動機の電流、電圧を検出する検出手段と
   、この検出手段により検出した電動機の電流、電圧波形
   を入力し、演算、判定、表示する入力回路、演算回路、
   判定回路および表示部を持った処理装置とで構成された
   ものであることを特徴とする負荷時タップ切換器の駆動
   系異常診断システム ２．前記処理装置が、前記判定回路に下限値と上限値と
   の判定値が設けられ、下限値を越えた時に警報を発し、
   上限値を越えた時に前記電動操作機構のタップ切換回路
   をロックするようにされたものである請求項１記載の負
   荷時タップ切換器の駆動系異常診断システム３．前記電
   流を検出する検出手段が、前記電動機に設けた変流器で
   形成されたものである請求項１記載の負荷時タップ切換
   器の駆動系異常診断システム ４．前記処理装置が、前記電動操作機構のハンドル挿入
   軸に設置した手動操作手段と、この手動操作手段の一部
   に設けた歪検出手段とにより検出した信号を前記判定回
   路に導き、前記判定値の校正値とされるものである請求
   項１または請求項２記載の負荷時タップ切換器の駆動系
   異常診断システム ５．前記処理装置が、前記変圧器タンク内に設けた油温
   検出手段からの油温度情報、タップ切換位置指針番号お
   よび切換日時のタップ切換情報を前記演算回路に入力す
   る入力部と、前記演算回路からのデータの演算値を記憶
   する記憶装置と、この記憶装置からの記憶値を適宜に出
   力する出力自在な出力装置とが設けられたものである請
   求項１記載の負荷時タップ切換器の駆動系異常診断シス
   テム ６．前記処理装置が、前記記憶値および出力された出力
   値をタップ切換位置指針番号毎または日時別にデータの
   絶対値、基準値からの変化分、切換時間および変化割合
   、データによる標準偏差を考慮した温度に関する予測値
   とし、絶対値および変化割合が基準値を越えた時に警報
   を発するようにされたものである請求項５記載の負荷時
   タップ切換器の駆動系異常診断システム７．前記処理装
   置が、前記基準値からの変化分をパターン化して記憶、
   出力することにより変化が一般駆動系による全体的なも
   のかまたは前記タップ選択器の接触子部による局部的な
   ものかを判別するようにされたものである請求項１また
   は請求項６記載の負荷時タップ切換器の駆動系異常診断
   システム