JPH081862B2

JPH081862B2 - 負荷時タップ切換装置の自動監視装置

Info

Publication number: JPH081862B2
Application number: JP1101564A
Authority: JP
Inventors: 征支小川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-04-24
Filing date: 1989-04-24
Publication date: 1996-01-10
Anticipated expiration: 2011-01-10
Also published as: JPH02281718A

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一役を担ってお
り、特に、変圧器の内部に設置される付属機器としては
唯一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、一般的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、
電動軸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と副切換器９とか
ら構成され、副切換器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11
図に示した。即ち、第11図（Ａ）において、TW₁は変圧
器の主巻線、TW₂はタップ巻線で、タップT₁〜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
る副切換器で、図示の通り、P₁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、M₁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、その一例として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60-16004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および副切換器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M₁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T₂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M₂がす
でにT₂を選択しているので、切換開閉器DSのみ切換わ
り、HB,WBは閉じて負荷電流を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M₁がT₁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への切換への際に
は、副切換器ＰがP₁からP₂に切換わり、タップ巻線の極
性をP₂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、副切換器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
主切換器と副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と、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ヶ所に設ける程度では万全の保護はできないため、
数ヶ所要所に設けておく必要があり、また、前述した様
に切換順序を逐一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、タップ切換
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を対比し、切換動作が異常であった
か否かを判定し、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
11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14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（副切換器動作時か、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/Pして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→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１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及び副
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及び副
切換器９にそれぞれ第１図に示した位置検出部13a,13b
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
11b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、M₁，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〜T₈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M₁，M₂と接触するよう
に構成されている。一方、副切換器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P₀間
を可動接点P₃は橋絡し、選択接触するように構成されて
いる。なお、D₁〜D₈、およびE₁，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M₁，M₂がどの固定接点を選択しているか
を、また後者は副切換器の可動接点の位置を検出する。
この位置検出器は、一般的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。D₁〜D₈，E₁，E₂は前述の近接形の位置検出
器、T₁〜T₈，P₁，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M₁が固定接点T
₇を、M₂がT₈を、またP₃がP₁をそれぞれ選択しているの
で、リレーT₇，T₈，P₁が動作して出力して、可動接点
M₁，M₂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R₂の分圧
をJ₁，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S₁，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T₁〜T₈，P₁，
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,OFF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T₁の
OFF点、リレーT₂のON点、DSのON,OFFをそれぞれ検出し
て、第１図に示した演算部14に入力して演算し、切換時
間t₁，t₅，t₆，t₇,Tをカウントする。副切換器Ｐが動作
する指示８から９では、リレーP₁が作動してt₁〜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図はタップ選択器に配設
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。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、タップ切換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
らの切換信号に基づいて各部の切換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とあらかじめ設
定された設定時間とを対比して切換動作が異常か否かを
判別する判定部を備えてい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。