JPS6040692B2 - 負荷時タツプ切換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、変圧器などのタップを負荷状態で切り換える
真空スイッチ式負荷時タップ切換器に関する。

真空スイッチを負荷時タップ切操器（以下ＬＴＣと称す
）の電流開閉素子として使用すれば、その周囲媒体例え
ば絶縁油等を汚損することがないなど公知の特長を有し
、画期的性能を有する負荷時タップ切換器を実現可能で
ある。

しかし、運転信頼性の高い真空スイッチ式ＬＴＣを完成
する為には、真空スイッチそのものの信頼性が高いこと
は勿論であるが、真空スイッチの駆動装置の特性によっ
てその信頼性は大きく影響を受けるため、駆動装置は通
常長期に渡る実験による試行錯誤の繰り返しの末に完成
されるのが普通である。このことが、真空スイッチ式Ｌ
ＴＣが本質的には優秀な特性を有しながら、実用化され
たものがきわめて少ない所似でもある。一方、ＬＴＣは
取り付けられる変圧器の用途によって、非常に異なった
性能面での要求がなされるため、ＬＴＣの製造者は数多
〈の類のＬＴＣを準備するか、不経済なことを承知の上
で、個々の適用分野における最大の要求性能を結ぎ合せ
た性能をもつＬＴＣを製作せざるを得なかった。

真空スイッチは、連続通電能力に較べしや断能力がきわ
めて大きいため同一真空スイッチを使っても切換開閉器
の回路を工夫することによってＬＴＣに対する性能面で
の種々の要求に対応することが出来るのでＬＴＣ設計面
での自由度が大であるという特長を有している。しかし
前述のように真空スイッチ式ＬＴＣにおいては、真空ス
イッチの駆動部の開発に多大の費用と時間を要し数多く
の種類を製作することは実際的にはきわめて不経済で実
施が困難である。本発明は上記のような真空スイッチ式
斗ＴＣ製造上の難点を解決するために、真空スイッチ部
の構造を変えることなく各種用途に使用される真空スイ
ッチ式ＬＴＣの系列化を経済的に提供するためになされ
たものである。以下本発明による真空スイッチ式ＬＴＣ
を各種仕様に応じて系列化する方法の一実施例につき、
その詳細を説明する。

変圧器の用途によりＬＴＣに要求される仕様のうち、真
空スイッチ式ＩＴＣの設計に大きな影響を与ええる基本
的な条件は、次の２点である。

■ 連続通電容量＠ 隣接タップ間に発生するィンパル
ス電圧上記条件がなぜ必要になるか例をあげ説明する。

例えば電力会社の一次変電所等に配置される変圧器は比
較的ステップ電圧が高くまた接続される系統電圧も高い
。従って変圧器の線路端より雷サージあるいは開閉サー
ジ等が侵入したときに、タップ間に発生するサージ電圧
は変圧器巻線におる電位振動をともなうため、巻線構造
によっては定格ＡＣステップ電圧の数１０倍に達するこ
とがある。従って真空スイッチはＡＣ的には十分な耐電
圧を有していても、ィンパルス電圧的に不足する場合が
ある。そのために高いインパルス耐電圧が要求されるＬ
ＴＣの場合は、開放状態にある真空スイッチには常時の
運転電圧がかからないように構成しなければならない。
また電気炉などに使用される変圧器用ＬＴＣにおいては
、ステップ電圧は比較的低く、系統電圧も低いためタッ
プ間に発生するィンパルス電圧はほとんど問題にならな
い程度に低いが、連続通電電流としてはきわめて大きく
なる。以上のように前記｛ィ），（ローの条件の組み合
せにより次の４つの組合せが可能であり、それぞれの組
み合せに対して次の分野の適用について有効である。

■ 高ィンパルス電圧で大電流→大容量発変軍用変圧器
。

■ 高ィンパルス耐圧で小電流→中容量変電用変圧器■
低ィンパルス耐圧で大軍流→炉用変圧器など■ 低ィ
ンパルス耐圧で小電流→一般工業用配電用変圧器以下に
上記４種のＬＴＣを実現するための従釆の装置につき詳
述する。

前記‘ィ｝の条件を考慮して、公知回路の中から選定さ
れた真空スイッチ式ＬＴＣの回路を第１図及び第２図に
示す。

第１図の回路は低ィンパルス耐圧しか要求されないとき
に有効な回路、第２図の回路は、高ィンパルス耐圧が要
求されるとき有効な回路である。第１図において１は変
圧器などのタップ巻線、２は偶数タップのみ選択するタ
ップ選択肢、３は奇数タップのみを選択するタップ選択
肢、４は偶数タップ用タップ選択肢に運なる切換開閉器
の偶数タップ入力端子、５は奇数タップ用タップ選択肢
に蓬なる切襖開閉器の奇数タップ入力端子、Ｒは限流抵
抗器、ＶＳ，とＶＳ２は真空スイッチ、ｈはＶＳ，が電
流をしや断した後ＶＳ，の一端を予選択タップへ接続換
えするための可動接触子、ｈ，，ｈ２はそれぞれ切換開
閉器の奇数および偶数タップ用入力端子に接続され可動
接点ｈと選択的に係合するよう構成された固定接点、Ｎ
は切換開閉器の出力端子で三相星形結線のときは変圧器
の中性点を構成する端子である。他方、第２図のものは
、１〜５、ｈ，ｈ，，ｈ２およびＮについては第１図の
回路と同じである。Ｓ，は切換開閉器の奇数側入力端子
に、Ｓ２は偶数側入力端子に接続された固定接点である
。Ｓは上記Ｓ，，Ｓ２と選択的に係合するよう構成され
た可動接点で、後述のＭ・ｈＶＳに先立ち動作完了する
予投入接点である。ＭはＶＳ関極に先立ち閉成する機械
的開閉接点、ＶＳは真空スイッチである。第１図及び第
２図の各回路図の下にそれぞれの動作シーケンスを示し
た。シーケンス図は紙面に向って左から右へ進行すると
きは奇数タップから偶数タップへの籾換であり、逆に右
から左へ進行するときは偶数タップから奇数タップへの
切換えを示している。第１表に上記２種類の回路におけ
る定格員術切換時の真空スイッチのしや断責務を示す。

第１表および第２図中の動作シーケンスからわかるよう
に、第２図の回路ではただ１本の真空スイッチで構成さ
れているので、特に大容量ＬＴＣにおいて大きな真空ス
イッチを使用しなければならないときＬＴＣ装置全体を
コンパクトに出来るという特長を有している。第１表
各回路における遮断責務 第１図の回路では、奇数タップで運転中のときは、真空
スイッチに電圧が印加されることはないが、偶数タップ
で運転中のとき真空スイッチＶＳ２にステップ電圧が印
加されており真空スイッチの耐電圧以上の高サージ電圧
が侵入すると、ＶＳ２が絶縁破壊し抵抗を介した短絡で
はあるがタップ間短絡となり不都合である。

従って高いサージ電圧が印加されるような変圧器用ＬＴ
Ｃとしては適当ではないが、第２図の回路に較べ構造が
簡単になる特長を有しており侵入サージが問題にならな
い用途には好適である。第２図の回路は、構造的に若干
複雑ではあるが、いずれのタップ位置においても真空ス
イッチの電極間にはサージ電圧が印加されることはない
ので、高いィンパルス耐圧が要求される用途に適してい
る。また、大電流用真空スイッチ式ＬＴＣを製作するた
めには、従来油中並切しや断万式のＬＴＣでよく採用さ
れているように、負荷電流をしや断する真空スイッチＶ
Ｓ，に先立ち開極し、タップ切換の最終過程で閉成する
連結通電専用スイッチｍを設ければよい。

何故なら真空スイッチは本来きわめて高いしや断能力を
有しているため、真空スイッチ自身の定格電流の数倍を
しや断することは容易であり、しや断能力にあまり考慮
を払う必要がないためである。第３図および第４図にか
かる従来の装置を示す。以上のような構成を取ることに
よって、４種類の定格をもつＬＴＣを実現出来る。

また通電接点の容量を数段階に取ればさらに多くのＬＴ
Ｃを製作することが出来る。以上の従来および従来と類
似の構成において一つの難点となるのは、第１図の回路
では真空スイッチが２本で第２図の回路では１本である
ため、真空スイッチの駆動機構が異なり、前述のように
その開発に多大の経費と時間を要する真空スイッチの駆
動装置が２種類必要なことである。他方第２図の従来の
回路には、第２図で示すｍ又はＷの時点で、機械的開閉
薮点Ｍの可動及び固定接点間にステップ電圧により投入
アークを生ずるため真空スイッチ式ＬＴＣとはいえ完全
にアークが遮蔽されているとはいえず、周囲媒体を汚損
するという欠点がある。上記２つの欠点を解決した本発
明による一実施例を第５図に示す。この回路は第２図で
機械的開閉接点Ｍの代りに真空スイッチが挿入されてい
る点を除けば、各接点の動作順序および結線はまったく
同じである。新に挿入された真空スイッチは単に限流抵
抗Ｒによって制限される循環電流を投入し、切換開閉器
の動作時間帯（通常４０〜５皿ｓ）のごく短時間循環電
流と負荷電流を流せばよいので小容量の真空スイッチで
よい。上述のように第２図の回路で機械的開閉接点Ｍを
真空スイッチに置き変ることによって、第１図第２図の
シーケンスを比較すれば自明なように、前回路における
真空スイッチ部の動作はまったく同一となり、真空スイ
ッチ部分の駆動機構を共通にすることが出来る。第５図
に示すように第２図の回路に新に付加された真空スイッ
チは第１図の回略においてＶＳ２に相当する。第１表に
示した如く第１図におけるＶＳ２は夕ッブ切換過程では
単に循環電流のみを遮断すればよいので、循環電流と負
荷電流が重畳された電流をしや断しなければならないＶ
Ｓ．あるいは第２図の回路のＶＳに較べ小容量の真空ス
イッチですむため、機械的開閉接点Ｍを小容量真空スイ
ッチで置き代えた第５図の回路は、第１図の回路と電気
的にも協調がとれることになる。第５図の回路に通電容
量増大のための通電スイッチを取り付けると第６図の如
くなる。以上のように第１図の回路と第５図の回路およ
びそれらに通電接点を取り付けた回路を採用することに
より前記■〜■の条件を満しかつ真空スイッチ部分はそ
の駆動部も含めて共通の組立品を使用出来ることになる
ので、真空スイッチ式ＬＴＣが本来持つ設計の自由度が
大きいという特長を初めて現実のものとすることが出来
、得られるＬＴＣ製造上の効果はきわめて大である。ま
た、第２図の回路使用時に投入アークによる周囲媒体を
汚損もなくなるという別の効果も発生する。第１図、第
３図、第５図、第６図の回路は上述のように一対の真空
スイッチとは別に、アークを発生することがない次の接
点群より成り立っている。

■通電接点ｍ ■予投入接点Ｓ ■真空スイッチ切換接点ｈ これらの接点群を総称として以下補助接点と呼ぶ。

これらの補助接点と真空スイッチは、第１図及び第２図
のシーケンスに示したように、互いに開閉タイミングの
一定の関係を持って駆動させねばならない。従って補助
俊点‘ま、切換開閉器に早切動作をさせるための畜勢機
構の出力軸様に真空スイッチ駆動部とともに直結されね
ばならない。前述のように４種類あるいはそれ以上の種
類の真空スイッチＬＴＣを製造するためには、補助接点
の構成内容を変更すればよい。従って、真空スイッチと
その駆動機様を一まとめ（以下夏空スイッチユニットと
称す）、補助接点部を一まとめ（以下補助接点ユニット
と称す）としたそれぞれ独立の組立品として構成し、仕
様に応じて両者を結合できる形態とすれば、真空スイッ
チユニットは仕込生産が可能となり品質的にも安定した
ものを製造できるようになるという効果がある。第７図
に、本発明に基づく上記のような構成の一実施例を示す
。第７図において１０１は補助接点ユニットおよび真空
スイッチユニットおよび図示しない限流抵抗器よりなる
功換開閉器に早切動作をさせるための畜勢機綾、１０２
は畜勢機構の出力軸、１０３は補助接点ユニットの入力
軸、１０４は前述補助接点ユニット、１０５はその出力
軸、１０６は真空スイッチユニットの入力軸、１０７は
前述真空スイッチユニットである。畜勢機構の出力は、
その出力軸端の凹部と補助接点入力軸端の凸部で鉄挿さ
れて補助接点ユニットに伝わるとともに、補助接点ユニ
ットを貫通し、その出力軸端の凹部が真空スイッチユニ
ット入力軸端の凹部に鉄挿されてなる連結軸を介して真
空スイッチユニットの中の真空スイッチ駆動メカニズム
に伝達される。１０８，１１０，１１２はそれぞれ畜勢
機構・補助接点ユニットおよび真空スイッチユニットの
支持金具、１０９はその全長に雄ネジが切られたネジ榛
、１１３はナットである。

畜勢機構、補助スイッチユニットおよび真空スイッチユ
ニットは、それぞれのユニット間の寸法を維持し切換開
閉器として一体化するため支持金具部分でネジ榛１０９
とナット１１３によって固定されている。切換開閉器と
して一体化された組立品は、図示しない切換開閉器室に
固定され、図示しないＬＴＣの操作機構により畜勢機構
の入力軸を介し、図示しないタップ選択器とともに駆動
される。以上詳述した本発明による効果をまとめると次
のようになる。

■ 高電圧大電流用ＬＴＣから低電圧小電流用ＬＴＣま
で各種使用条件に対応したＬＴＣが、真空スイッチ部分
の構造を変更することなく実現出来るので、経済的に真
空スイッチ式ＬＴＣの系列化を画ることができる。

■真空スイッチ部は共通であるため仕込生産が可能とな
り製造管理・品質管理がやり易くなり信頼性向上に役立
つ。

■ メンテナンス時に消耗部分の取替が容易となる。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第４図は従来の真空スイッチ式負荷時タッ
プ切換器の回路図及び動作シーケンス説明図、第５図及
び第６図は本発明の一実施例を示す回路図、第７図は本
発明に基づく負荷時タップ切襖器の切襖開閉器部の具体
的構成図である。 図中ＶＳ，，ＶＳ２，ＶＰは電流開閉用真空スイッチ、
Ｓは予投入接点、ｈは真空スイッチ切換接点、ｍは通電
接点、Ｍは機械的開閉接点、１０４は補助接点ユニット
、１０７は真空スイッチユニットである。尚図中同一符
号は同一又は相当部分を示す。第１図 第２図 第３図 第７図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 切換開閉器の奇数タツプ用入力端子に接続された１
   対の固定接点Ｓ＿１，ｈ＿１と、偶数タツプ用入力端子
   に接続された１対の固定接点Ｓ＿２，ｈ＿２と、タツプ
   切換時に上記切換開閉器のあらゆる接点の動作に先立ち
   上記固定接点Ｓ＿１およびＳ＿２のいずれかに係合する
   可動接点Ｓと、上記固定接点ｈ＿１およびｈ＿２と選択
   的に係合する可動接点ｈと、を一体にしてなる補助接点
   ユニツトと、 上記可動接点Ｓの回転軸端子に一端が接
   続された限流抵抗器Ｒと、 上記限流抵抗器Ｒの他端に
   一端が接続された第２の真空スイツチＶＳ＿２と、この
   真空スイツチＶＳ＿２の他端と上記可動接点ｈ間に接続
   された第１の真空スイツチＶＳ＿１と、真空スイツチ駆
   動機構と、を一体にしてなる真空スイツチユニツトと、
   上記真空スイツチユニツトおよび上記補助接点ユニツ
   トと一体に組立てられ軸結合により上記切換開閉器に早
   切動作を与える築勢機構と、 上記第１，第２の真空ス
   イツチＶＳ＿１，ＶＳ＿２の接続部から導出された上記
   切換開閉器の出力端と、を備えてなる負荷時タツプ切換
   器。