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技術 負荷時タップ切換器

出願人 株式会社東光高岳
発明者 岩田稔池田裕孝増尾雄二岡嶋信浩
出願日 2015年6月29日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2015-130197
公開日 2017年1月19日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2017-017106
状態 特許登録済
技術分野 可変変成器一般
主要キーワード 絶縁ポスト 凹状切欠 接続端子位置 各絶縁筒 配線作業性 共通接続端子 公転移動 ローラフォロア
関連する未来課題
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図面 (11)

課題

軽量で装置構成が簡単な負荷タップ切換器を提供する。

解決手段

変圧器タップ巻線のうち運転するタップを選択するタップ選択器20と、そのタップ選択器で通電状態のまま選択されたタップに回路切り換え切換開閉器10とを上下別に配置する。切換開閉器は、第一の真空スイッチ11の一端と、第二の真空スイッチ12と制限抵抗13からなる直列回路の一端をそれぞれ接続した共通接続端子を備える。タップ選択器は、円周上に離散配置した複数の固定コンタクト23と、その固定コンタクトの上下に配置した第一,第二の環状固定コンタクト24,25と、円周の中心を回転中心として公転移動する第一,第二のローラコンタクト21,22を備える。第一の真空スイッチの他端は第一の環状固定コンタクトに、第二の真空スイッチの他端は第二の環状固定コンタクトに、変圧器の各タップは固定コンタクトに接続する。

概要

背景

負荷タップ切換器は、送電線あるいは配電線電圧を調整するために、電圧の変動に応じて変圧器負荷電流通電した状態で、巻線タップ切り換える装置であり、切換部が絶縁媒体中に配置され、絶縁媒体中で負荷電流を開閉するタイプと、切換部に真空スイッチを用いたタイプがある。係る真空スイッチを用いた負荷時タップ切換器としては、従来特許文献1に開示された装置がある。

この特許文献に開示された装置は、回転板の上に2つの真空スイッチを配置するとともに、2つの真空スイッチの一方と直列に接続される制限抵抗が配置される。これら2つの真空スイッチと制限抵抗を公転移動するため、回転板を含める可動部が大型化すると共に、公転移動させるための駆動力が大きくなる。

また、別の1抵抗2真空スイッチの負荷時タップ切換器としては、例えば特許文献2に開示されたものがある。この特許文献2に開示された装置は、蓄勢駆動機構入力軸出力軸を同心で二重筒構造とし、入力軸と出力軸にそれぞれローラコンタクトを連結する。すると例えば入力軸を連続して回転させると、出力軸は間欠所定角度毎に回転するため、入力軸に連結したローラコンタクトは連続して公転移動するが、出力軸に連結したローラコンタクトは間欠的に公転移動する。そして、入力軸に連結したローラコンタクトは、第一の真空スイッチを変圧器の所定のタップに接続し、出力軸に連結したローラコンタクトは、第二の真空スイッチを変圧器の所定のタップに接続する。

概要

軽量で装置構成が簡単な負荷時タップ切換器を提供する。変圧器のタップ巻線のうち運転するタップを選択するタップ選択器20と、そのタップ選択器で通電状態のまま選択されたタップに回路を切り換える切換開閉器10とを上下別に配置する。切換開閉器は、第一の真空スイッチ11の一端と、第二の真空スイッチ12と制限抵抗13からなる直列回路の一端をそれぞれ接続した共通接続端子を備える。タップ選択器は、円周上に離散配置した複数の固定コンタクト23と、その固定コンタクトの上下に配置した第一,第二の環状固定コンタクト24,25と、円周の中心を回転中心として公転移動する第一,第二のローラコンタクト21,22を備える。第一の真空スイッチの他端は第一の環状固定コンタクトに、第二の真空スイッチの他端は第二の環状固定コンタクトに、変圧器の各タップは固定コンタクトに接続する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
0件

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請求項1

第一の真空スイッチと、第二の真空スイッチと、その第二の真空スイッチと直列に接続された制限抵抗を備えた切換開閉器と、切換開閉器の開閉動作に同期して動作するタップ選択器と、切換開閉器とタップ選択器とを駆動させるためのばね蓄勢駆動機構を有する負荷タップ切換器であって、切換開閉器と、タップ選択器と、ばね蓄勢駆動機構は、上下に重ねて配置し、切換開閉器は、第一の真空スイッチの一端と、第二の真空スイッチと制限抵抗からなる直列回路の一端をそれぞれ接続した共通接続端子を備え、タップ選択器は、円周上に離散配置した複数の固定コンタクトと、その固定コンタクトの上下に配置した第一の環状固定コンタクトおよび第二の環状固定コンタクトと、円周の中心を回転中心として公転移動する第一のローラコンタクトおよび第二のローラコンタクトを備え、第一のローラコンタクトは固定コンタクトと第一の環状固定コンタクトとを接触により接続する構成とし、第二のローラコンタクトは固定コンタクトと第二の環状固定コンタクトとを接触により接続する構成とし、第一の真空スイッチの他端は第一の環状固定コンタクトに、直列回路の他端は第二の環状固定コンタクトに、変圧器の各タップは固定コンタクトに接続するものであり、ばね蓄勢駆動機構の出力軸回動に伴い第一の真空スイッチ,第二の真空スイッチを開閉動作させるとともに、第一のローラコンタクトおよび第二のローラコンタクトを公転移動させて変圧器のタップ切換を行うことを特徴とする負荷時タップ切換器。

請求項2

第一のローラコンタクトと第二のローラコンタクトは、ばね蓄勢駆動機構の出力軸の回転に追従して回転する駆動軸絶縁支持物を介して取り付けられることを特徴とする請求項1に記載の負荷時タップ切換器。

請求項3

第一のローラコンタクトと第二のローラコンタクトは公転移動の回転方向にずらし、第一のローラコンタクトと第二のローラコンタクトの固定コンタクトの接触部を同一高さに設定することを特徴とする請求項1または2に記載の負荷時タップ切換器。

請求項4

第一の環状固定コンタクトと第二の環状固定コンタクトとを絶縁する第一の絶縁筒内面に、複数の固定コンタクトを配列し、第一の環状固定コンタクトおよび第二の環状固定コンタクトを他相または大地と絶縁する第二の絶縁筒を備え、第一の絶縁筒と第二の絶縁筒を段積み構成としたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の負荷時タップ切換器。

請求項5

三相変圧器において、タップを接続する固定コンタクトを備えた第一の絶縁筒および第一のローラコンタクトと第二のローラコンタクトの配置を相ごとに任意の角度に配列して段積み構成としたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の負荷時タップ切換器。

請求項6

切換開閉器は、第二の真空スイッチと制限抵抗の直列回路に対して並列接続する第三の真空スイッチを備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の負荷時タップ切換器。

請求項7

切換開閉器を駆動する駆動軸と、タップ切換器を駆動させる駆動軸の中間に、回転を減速させる減速器を設け、真空スイッチの開閉動作における切換開閉器の駆動軸の動作,角度に対してタップ選択器の駆動軸の動作角度を小さくする構成としたことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の負荷時タップ切換器。

技術分野

0001

本発明は、負荷タップ切換器に関するものである。

背景技術

0002

負荷時タップ切換器は、送電線あるいは配電線電圧を調整するために、電圧の変動に応じて変圧器負荷電流通電した状態で、巻線タップ切り換える装置であり、切換部が絶縁媒体中に配置され、絶縁媒体中で負荷電流を開閉するタイプと、切換部に真空スイッチを用いたタイプがある。係る真空スイッチを用いた負荷時タップ切換器としては、従来特許文献1に開示された装置がある。

0003

この特許文献に開示された装置は、回転板の上に2つの真空スイッチを配置するとともに、2つの真空スイッチの一方と直列に接続される制限抵抗が配置される。これら2つの真空スイッチと制限抵抗を公転移動するため、回転板を含める可動部が大型化すると共に、公転移動させるための駆動力が大きくなる。

0004

また、別の1抵抗2真空スイッチの負荷時タップ切換器としては、例えば特許文献2に開示されたものがある。この特許文献2に開示された装置は、蓄勢駆動機構入力軸出力軸を同心で二重筒構造とし、入力軸と出力軸にそれぞれローラコンタクトを連結する。すると例えば入力軸を連続して回転させると、出力軸は間欠所定角度毎に回転するため、入力軸に連結したローラコンタクトは連続して公転移動するが、出力軸に連結したローラコンタクトは間欠的に公転移動する。そして、入力軸に連結したローラコンタクトは、第一の真空スイッチを変圧器の所定のタップに接続し、出力軸に連結したローラコンタクトは、第二の真空スイッチを変圧器の所定のタップに接続する。

先行技術

0005

特開昭54−19119号公報
特許第3439620号公報

発明が解決しようとする課題

0006

特許文献1に開示された装置は、可動部が大きく駆動力も大きくなるため装置全体が大型化する。また特許文献2に開示された装置は、二重筒構造の入力軸と出力軸にそれぞれローラコンタクトを連結したため、装置が複雑化するという課題がある。

課題を解決するための手段

0007

上述した課題を解決するために、本発明は、(1)第一の真空スイッチと、第二の真空スイッチと、その第二の真空スイッチと直列に接続された制限抵抗を備えた切換開閉器と、切換開閉器の開閉動作に同期して動作するタップ選択器と、切換開閉器とタップ選択器とを駆動させるためのばね蓄勢駆動機構を有する負荷時タップ切換器であって、切換開閉器と、タップ選択器と、ばね蓄勢駆動機構は、上下に重ねて配置し、切換開閉器は、第一の真空スイッチの一端と、第二の真空スイッチと制限抵抗からなる直列回路の一端をそれぞれ接続した共通接続端子を備え、タップ選択器は、円周上に離散配置した複数の固定コンタクトと、その固定コンタクトの上下に配置した第一の環状固定コンタクトおよび第二の環状固定コンタクトと、円周の中心を回転中心として公転移動する第一のローラコンタクトおよび第二のローラコンタクトを備え、第一のローラコンタクトは固定コンタクトと第一の環状固定コンタクトとを接触により接続する構成とし、第二のローラコンタクトは固定コンタクトと第二の環状固定コンタクトとを接触により接続する構成とし、第一の真空スイッチの他端は第一の環状固定コンタクトに、直列回路の他端は第二の環状固定コンタクトに、変圧器の各タップは固定コンタクトに接続するものであり、ばね蓄勢駆動機構の出力軸の回動に伴い第一の真空スイッチ,第二の真空スイッチを開閉動作させるとともに、第一のローラコンタクトおよび第二のローラコンタクトを公転移動させて変圧器のタップ切換を行うようにした。実施形態では、第一の環状固定コンタクト24を固定コンタクト23の上側に配置し、第二の環状固定コンタクト25を固定コンタクト23の下側に配置したが、上下を逆に配置しても良い。

0008

本発明は、2つの真空スイッチおよびタップ選択器がばね蓄勢駆動機構の出力軸の回動に合わせて、それぞれが順番に開閉動作を行う構造が簡単な負荷時タップ切換器である。 タップ選択器と真空スイッチの動作タイミング協調を図ることは難しいが、本発明では、 真空スイッチの一端をそれぞれの環状固定コンタクトに接続し、タップ選択を行うローラコンタクトはそれぞれの環状固定コンタクトに絶えず接触させておき、出力軸の回動に合わせて各タップが接続された固定コンタクトにローラコンタクトが点接触もしくは線接触させているため、動作タイミングを容易に同期させることができる。公転移動する可動部は第一のローラコンタクト,第2のローラコンタクトとなり、真空スイッチ等は固定設置できるため、軽量・構成が簡単となる。

0009

(2)第一のローラコンタクトと第二のローラコンタクトは、ばね蓄勢駆動機構の出力軸の回動に追従して回動する駆動軸絶縁支持物を介して取り付けられるようにするとよい。駆動軸は、ばね蓄勢駆動機構の出力軸と一体でも良いし別体でも良い。別体とする場合に、同心としても良いし、偏芯させても良い。

0010

(3)第一のローラコンタクトと第二のローラコンタクトは公転移動の回転方向にずらし、第一のローラコンタクトと第二のローラコンタクトの固定コンタクトの接触部を同一高さに設定するとよい。このようにすると全体の高さを低く抑えることができる。

0011

(4)第一の環状固定コンタクトと第二の環状固定コンタクトとを絶縁する第一の絶縁筒内面に、複数の固定コンタクトを配列し、第一の環状固定コンタクトおよび第二の環状固定コンタクトを他相または大地と絶縁する第二の絶縁筒を備え、第一の絶縁筒と第二の絶縁筒を段積み構成とするとよい。

0012

(5)三相変圧器において、タップを接続する固定コンタクトを備えた第一の絶縁筒および第一のローラコンタクトと第二のローラコンタクトの配置を相ごとに任意の角度に配列して段積み構成とするとよい。

0013

(6)切換開閉器は、第二の真空スイッチと制限抵抗の直列回路に対して並列接続する第三の真空スイッチを備えるようにするとよい。係る構成を採ると、1抵抗3真空スイッチ方式の負荷時タップ切換器に適用できる。 特に、真空スイッチとタップ切換器の動作は、1抵抗2真空スイッチに対して動作過程が少ないため、切換開閉器とタップ選択器の動作タイミングを取りやすい。

0014

(7)切換開閉器を駆動する駆動軸と、タップ切換器を駆動させる駆動軸の中間に、回転を減速させる減速器を設け、真空スイッチの開閉動作における切換開閉器の駆動軸の動作,角度に対してタップ選択器の駆動軸の動作角度を小さくする構成とするとよい。このように減速器を備えることで、動作タイミングをより確実にすることができる。

発明の効果

0015

本発明では、真空スイッチ等が固定設置でき、また、複数のローラコンタクトはタップ選択器の駆動軸に連結して一体に公転移動するため、軽量で装置構成が簡単となる。

図面の簡単な説明

0016

本発明に係る負荷時タップ切換器の好適な第一実施形態を示す外観図である。
本発明を適用した負荷時タップ切換器の結線図で、(a)は変圧器の一次側の中性点側に負荷時タップ切換器を設けた負荷時タップ切換変圧器の結線図、(b) は単巻変圧器に負荷時タップ切換器を設けた自動電圧調整器の結線図、(c)は切換開閉器およびタップ選択器の一相分(1抵抗2真空スイッチ)が、タップ巻線2Tのタップ3に接続している状態を示す図である。
各相のタップ選択器を120°ずつ配置をずらしたタップ切換器の外観図である。
タップ選択器のローラコンタクトの接続状態を示す一例の断面図である。
(a)タップ選択器の1相分の一例の平面図であり、(b),(c)は第一のローラコンタクトと第二のローラコンタクトが固定コンタクトに接触するタップ選択過程の一例を示す説明図である。
負荷時タップ切換器を三相変圧器のタップ巻線の接続状態を示す一例で、 (a)は変圧器の第一相のタップと、(b)は第二相のタップと、(c)は第三相のタップとタップ選択器の固定コンタクトとの接続状態の説明図である。
負荷時タップ切換器の高圧側へのタップ切換の動作説明図である。
負荷時タップ切換器の低圧側へのタップ切換の動作説明図である。
本発明の第2実施形態に対応する1抵抗3真空スイッチの負荷時タップ切換器の結線図で、(a)は偶数側のタップが通電している状態を示す図、(b)は奇数側のタップが通電している状態を示す図である。
本発明の第2実施形態におけるタップ選択器のローラコンタクトの接続状態説明図で、(a)は図9(a)の状態を、(b)は図9(b)の状態に対応した図である。

実施例

0017

図1は、本発明に係る負荷時タップ切換器の好適な第一実施形態を示している。図示するように、本実施形態の負荷時タップ切換器1は、その外形状が全体として略円筒形となる。そして負荷時タップ切換器1は、変圧器のタップ巻線のうち運転するタップを選択するタップ選択器20と、そのタップ選択器20で通電状態のまま選択されたタップに回路を切り換える切換開閉器10とを備える。本実施形態では、それら切換開閉器10とタップ選択器20を上下別に配置した。ここでは、タップ選択器20を下方に配置し、そのタップ選択器20の上方に切換開閉器10を配置する。さらに切換開閉器10の上方に、切換開閉器10とタップ選択器20とを駆動させるためのばね蓄勢駆動機構4を配置する。ばね蓄勢駆動機構4は、ばね4aに蓄勢されたエネルギー開放して出力軸5を間欠に所定角度毎に回動させる。この出力軸5の回動に追従して、切換開閉器10とタップ選択器20は同期して所定角度回転し、所望のタップが選択されるとともに、切換開閉器10の真空スイッチが開閉する。また、このばね蓄勢駆動機構4の入力軸は、天板に配置した駆動モータ45の出力軸に連結し、駆動モータ45の回転に伴いばね蓄勢駆動機構4の入力軸が回動しばね4aを蓄勢する。なお入力軸に与える回転力は、本実施形態では駆動モータを用いたが手動により与えるようにしても良い。ばね蓄勢駆動機構4は、従来公知の各種の機構を用いることができるため、その詳細な説明を省略する。

0018

図2は、本実施形態の負荷時タップ切換器の適用例で、図2(a)は変圧器の一次巻線の中性点側に負荷時タップ切換器を設けた負荷時タップ切換変圧器の結線図である。図2(b) は単巻変圧器に負荷時タップ切換器を設けた自動電圧調整器の結線図である。主巻線2Mと直列にタップ巻線2Tが接続されており、このタップ巻線2Tに電圧を切り換えるための複数(本実施形態では9個)のタップ3が設けられている。

0019

そして、図2(c)は、図2(a)および(b)における切換開閉器10およびタップ選択器20の一相分(1抵抗2真空スイッチ)が、タップ巻線2Tのタップ3に接続している状態を示しており、後述するタップ切換動作により図中の上方または下方の矢印の方向に移動してタップ切換を行なう。なお、後述するように実際のタップの切換動作は水平面内での回転により行う。

0020

図2(c)に示すように、一相分の切換開閉器10は、第一の真空スイッチ11と、第二の真空スイッチ12と、制限抵抗(限流抵抗)13とを備えて構成される。より具体的な回路構成は、第二の真空スイッチ12と制限抵抗13を直列に接続し、第一の真空スイッチ11の一端と、制限抵抗13の第二の真空スイッチ12との非接続側を共通接続端子14に接続する。

0021

図1に示すように、切換開閉器10は、上下に所定の距離をおいて配置されるリング状の枠体41,42間に設置される。下側枠体41と上側枠体42は、複数本の柱部43により連結される。第一の真空スイッチ11,第二の真空スイッチ12は、両枠体41,42間に起立配置される。つまり下側枠体41上に両真空スイッチ11,12が起立配置され、それら真空スイッチ11,12の上面に、絶縁ポスト11b,12bひいてはワイプばね11c,12cが連携され、ワイプばね11c,12cの上端ローラフォロア11d,12dが設置される。このローラフォロア11d,12dは、上側枠体42の下方に配置された円筒カム溝カム)44に連携し、円筒カム44の回転に応じてローラフォロア11d,12dが昇降し、それに伴い両真空スイッチ11,12が開閉する。円筒カム44は、上述した出力軸5に連結され、出力軸5と一体になって回転する。

0022

このように各真空スイッチ11,12は、下側枠体41上、すなわち、負荷時タップ切換器1の外周に配置されるため、真空スイッチ11,12のストロークの調整等のメンテナンス作業が容易に行える。また、真空スイッチ11,12のストロークは、円筒カム44の周面に設けた溝カムの溝幅寸法管理できるため、調整・設定が容易に行える。また、真空スイッチ11,12の固定側は、下側枠体41上に固定設置されているため、他の回路部品電気的導通を図るための接続線の可動部が必要なく、制限抵抗13を外付けできる。

0023

タップ選択器20は、3相(U相,V相,W相)を上下に段積み配置する。その外観図3に示すように同一外径寸法からなる円筒状の第一の絶縁筒31と第二の絶縁筒32とを交互に積層配置した。より具体的には、各相に対応する3つの第一の絶縁筒31を上下に配置し、隣接する第一の絶縁筒31間と、上側の第一の絶縁筒31の上方と、下側の第一の絶縁筒31の下方にそれぞれ第二の絶縁筒32を配置した。

0024

また図4に示すように、第二の絶縁筒32は、その内周面の上下方向の中央部位に中心に向けて突出する部32aを形成している。そして、1つの第一の絶縁筒31の上方に位置する第二の絶縁筒32の庇部32aから、その1つの第一の絶縁筒31の下方に位置する第二の絶縁筒32の庇部32aまでの区間が、タップ選択器20の一相分を構成する。そして、第一の絶縁筒31の内周面側の同一円周上には各タップ3に接続される固定コンタクト23を離散的に等間隔に配置している。固定コンタクト23は、複数のタップ3に合わせて9個用意し、各固定コンタクト23同士は相互に絶縁されている。また各固定コンタクト23は、第一の絶縁筒31の内周面に形成された凹部31a内に埋め込み設置される。凹部31aの深さと固定コンタクト23の厚さを等しい設定にするとよい。このようにすると、固定コンタクト23の露出面と、第一の絶縁筒31の内周面とが面一となるので、第一の絶縁筒31の内周面の同一円周上が段差無くつながる。さらに第一の絶縁筒31の各固定コンタクト23の取付面の所定位置には内外に貫通する貫通孔31bが形成されている。この貫通孔31bを介して固定コンタクト23の外周面に形成した接続端子23aを外側に突出配置する。この接続端子23aにタップ接続線3Sを接続する。これにより、タップ3と固定コンタクト23が導通する。

0025

第一の絶縁筒31の内周面と、その上側に位置する第二の絶縁筒32の内周面に跨ぐようにしてその全周に渡って第一の環状固定コンタクト24を配置する。また、第一の絶縁筒31の内周面と、その下側に位置する第二の絶縁筒32の内周面に跨ぐようにしてその全周に渡って第二の環状固定コンタクト25を配置する。そして、第一の絶縁筒31と第二の絶縁筒32の接続面の円周方向の同一位置には凹状切欠部31c,32bを設ける。よって、上下に対向するように配置された凹状切欠部31c,32bにより、内外に貫通する貫通孔が形成され、その貫通孔を介して第一,第二の環状固定コンタクト24,25に接続した接続端子24a,25aが外側に突出配置する。

0026

ばね蓄勢駆動機構4の出力軸5は、図1に示すように切換開閉器10内を上下に貫通するように配置される。出力軸5の下端には、図4に示すようにタップ選択器20内を上下に伸びる駆動軸6に連結され、一体となって回転する。つまり、駆動軸6は、出力軸5の回転に伴い間欠的に回転する。さらに、図5に示すように、第一の絶縁筒31,第二の絶縁筒32は、駆動軸6と同心円状に配置される。出力軸5と駆動軸6は、一体ものの棒体で構成しても良い。

0027

上述したように第一の真空スイッチ11の一端と、制限抵抗13の第二の真空スイッチ12との非接続側を共通接続端子14に接続している。そして、第一の真空スイッチ11の他端は、第一の環状固定コンタクト24の接続端子24aに接続される。また、第二の真空スイッチ12の他端は、第二の環状固定コンタクト25の接続端子25aに接続されている。

0028

固定コンタクト23と第一の環状固定コンタクト24とを接続するための第一のローラコンタクト21と、固定コンタクト23と第二の環状固定コンタクト25とを接続するための第二のローラコンタクト22は、それぞれ絶縁支持物27を介してばね蓄勢駆動機構4の出力軸5に連係される駆動軸6に連結する。より具体的には、第一のローラコンタクト21および第二のローラコンタクト22は、絶縁支持物27の先端に接触ばね26を介して取り付けられる。この接触ばね26の弾性復元力により、各ローラコンタクト21,22は径方向外側に向けて付勢される。この付勢力により、各ローラコンタクト21,22は、第一の絶縁筒31や第二の絶縁筒32の内周面(所定のコンタクト23,24,25)に対して適度の力で接触する。ローラコンタクト21,22は、上下に伸びる回転軸21a,22aと一体になってフリー回転するもので、その回転軸21a,22aの上下両端はコ字状の支持プレート21b,22bに軸受け支持される。この支持プレート21b,22bが、接触ばね26の先端に固定される。よって、駆動軸6の回転に伴い両ローラコンタクト21,22は駆動軸6を回転中心として公転移動する。その際、各ローラコンタクト21,22は、接触ばね26の弾性復元力により各絶縁筒31,32や所定のコンタクト23,24,25に所定の力で接触しているとともに、回転軸21a,22aの軸回り自転可能となっているため、各ローラコンタクト21,22は係る公転移動する際に自転し、スムーズな公転移動が行われる。

0029

さらに図4(a)に示すように、第一のローラコンタクト21と、第二のローラコンタクト22は、上下に位置をずらすとともに、図5に示すように回転方向にもずらしている。そして、駆動軸6の回転に追従して第一のローラコンタクト21と第二のローラコンタクト22は回転する。これにより回転角度位置により、図4に示すように、第一のローラコンタクト21が第一の環状固定コンタクト24と固定コンタクト23間の両方に接触して電気的に導通し、第二のローラコンタクト22が第二の環状固定コンタクト25と固定コンタクト23間の両方に接触して電気的に導通する。よって、第一の真空スイッチ11の他端は、第一の環状固定コンタクト24→第一のローラコンタクト21→固定コンタクト23→タップ接続線3Sを経由して所定のタップ3と導通する。また、第二の真空スイッチ12の他端は、第二の環状固定コンタクト25→第二のローラコンタクト22→固定コンタクト23→タップ接続線3Sを経由して所定のタップ3と導通する。

0030

また、別の回転角度位置では、隣接する固定コンタクト23の間に第一のローラコンタクト21または第二のローラコンタクト22が位置すると、固定コンタクト23と絶縁状態となるので、いずれのタップとも非導通となる。

0031

図5(b)は、接触ばね26のばね力で、第一のローラコンタクト21および第二のローラコンタクト22が、固定コンタクト23と第一の環状固定コンタクト24および第二の環状固定コンタクト25とを接続している状態における固定コンタクト23の高さ位置の断面を示している。この固定コンタクト23の上下に位置する第一の環状固定コンタクト24および第二の環状固定コンタクト25は、図5では示されない。よって、図示するように両ローラコンタクト21,22は、同じ固定コンタクト23に接触している状態では、第一のローラコンタクト21は固定コンタクト23の上に配置される第一の環状固定コンタクト24にも接触し、第二のローラコンタクト22は固定コンタクト23の下に配置される第二の環状固定コンタクト25にも接触する。

0032

この状態からタップ選択器20が時計方向に回動すると、図5(c)に示すように第一のローラコンタクト21は固定コンタクト23に接触している。一方、第二のローラコンタクト22は隣接の高圧側の固定コンタクト23に接触している。つまり、両ローラコンタクト21,22は、隣接する異なる固定コンタクト23に接触し、この状態が第一のローラコンタクト21と第二のローラコンタクト22とがタップ間を真空スイッチ11,12および制限抵抗13を介して橋絡している状態である。

0033

さらに図5に示すように第一のローラコンタクト21と第二のローラコンタクト22を回転方向にずらしているため、図4(b)に示すように、第一のローラコンタクト21と第二のローラコンタクト22の固定コンタクト23に対する接触部を同一高さに設定することができる。そのように固定コンタクト23の接触部を同一高さとすることにより固定コンタクト23の幅を小さく(上下長を短く)することができる。

0034

図6は、変圧器の巻線2(タップ巻線2T)のタップ3とタップ選択器20との接続を示している。タップ3は説明上、上限タップ3U,中間タップ3M、下限タップ3Lの3つのみを図示しており、 タップ選択器20の第一のローラコンタクト21および第二のローラコンタクト22は、中間タップ3Mが接続された固定コンタクト23Mに接触している状態を示す。

0035

図6(a)は変圧器の第一相とタップ選択器20の第一相との接続を、図6(b)は変圧器の第二相とタップ選択器20の第二相との接続を、図6(c)は変圧器の第三相とタップ選択器20の第三相との接続している。各図から明らかなように、タップ選択器20の各相の中間タップは、 変圧器のタップ引き出し部に相対する方向に向いて配置している。そのため、変圧器の各相の中間タップ接続線は、各相とも最短距離で接続される。各タップ接続線はタップ選択器20のそれぞれ接続される固定コンタクト23の位置に合わせて、接続線の長さを変えて配線するとよい。

0036

このように相ごとにタップ接続端子位置を変えたタップ選択器20の外形側面図は、図3に示すようになる。すなわち、タップ選択器20の第一相〜第三相の中間タップ3Mを接続した固定コンタクト23Mは、変圧器のタップ3の引き出し位置に合わせて、それぞれ120度配置をずらしている。

0037

このように各相の固定コンタクトの配置を変圧器のタップ引き出し方向に対して合わせることにより、各変圧器からの各タップ接続線の長さを各タップ接続位置に合わせることにより、配線作業性が向上するとともに、誤配線を防止できる。また、各相のローラコンタクトの配置する角度をずらすことにより、駆動軸6に対する接触ばねの反力は相殺され、駆動軸6に加わる荷重は小さくなり、駆動軸6のたわみも抑えられる。

0038

次に、負荷時タップ切換器1のタップ切換の動作を説明する。図7は高圧側へのタップ切換を、図8は低圧側へのタップ切換の動作説明図をそれぞれ示している。タップ選択器20の可動部が回動してタップ切換を行なう。説明上、図7では固定コンタクトが図の右方向に、図8では図の左方向に動くように図示している。図7(a)から順に遷移して高圧側タップへの切換の動作を以下に説明する。

0039

図7(a)は第一の真空スイッチ11は閉路状態で、第二の真空スイッチ12は開路状態である。よって、通過電流IL通電経路は、タップ3→固定コンタクト23→第一のローラコンタクト21→第一の真空スイッチ11→共通接続端子14となる。

0040

次に、図7(b)に示すように、タップ選択器20の可動部(駆動軸6,両ローラコンタクト)の回動に伴い、固定コンタクト23が相対的に図の右方向に移動し、第二のローラコンタクト22が固定コンタクト23から乖離した状態となる。この状態では、通過電流ILの通電経路は図7(a)と同じである。

0041

図7(c)に示すように、さらにタップ選択器20の可動部が回転し、第二のローラコンタクト22が次の高圧側のタップ3nの固定コンタクト23nに接触した状態となる。この状態でも第二の真空スイッチ12が開路したままであるため、通過電流ILの通電経路は図7(a)と同じである。

0042

図7(d)に示すように、さらにタップ選択器20の可動部が回転するとともに、第二の真空スイッチ12が開路から閉路になった状態となる。すると、タップ3とタップ3nとはローラコンタクト21,22、真空スイッチ11,12および制限抵抗13を介して橋絡した状態となり、タップ間循環電流Ioが流れる。また、通過電流ILの通電経路は制限抵抗13の無い第一の真空スイッチ11を通るため図7(a)と同じである。

0043

図7(e)はさらにタップ選択器20の可動部が回転することで第一の真空スイッチ11が閉路から開路になった状態で、第一の真空スイッチ11は通過電流ILおよびタップ間循環電流Ioを遮断する。この電流遮断により、通過電流ILの通電経路は、タップ3n→固定コンタクト23n→第二のローラコンタクト22→第二の真空スイッチ12→制限抵抗13→共通接続端子14となる。
図7(f)は第一のローラコンタクト21が固定コンタクト23から乖離した状態で、通過電流ILの通電経路は図7(e)と同じである。

0044

図7(g)は第一のローラコンタクト21が高圧側のタップ3nの固定コンタクト23nに接触した状態で、通過電流ILの通電経路は図7(e)と同じである。

0045

図7(h)は第一の真空スイッチ11が開路から閉路になった状態で、第二の真空スイッチ12とも閉路した状態である。制限抵抗13の抵抗値により、通過電流ILのほとんどの通電経路は、タップ3n→固定コンタクト23n→第一のローラコンタクト21→第一の真空スイッチ11→共通接続端子14となる。ただし、第二の真空スイッチ12および制限抵抗13の回路には、回路抵抗の割合に応じ、通過電流ILの分流分が通流する。

0046

図7(i)は第二の真空スイッチ12が閉路から開路になった状態で、通過電流のILの分流を遮断する。通過電流ILの電流経路は、タップ3n→固定コンタクト23n→第一のローラコンタクト21→第一の真空スイッチ11→共通接続端子14となる。
これらの図7(a)から(i)の一連の動作で、タップ3から高圧側のタップ3nに切り換わり、電圧を調整する。

0047

なお、図8は低圧側タップへの切換である。タップ切換動作は、図7(i)の動作から順に(a)へと動作し、タップ3nから低圧側のタップ3に切り換わり、電圧を調整する。

0048

図9は、本発明の第2の実施形態である1抵抗3真空スイッチの負荷時タップ切換器の一相分の結線図を示している。第一の真空スイッチ11の一端、第二の真空スイッチ12と直列に接続された制限抵抗13の一端および第三の真空スイッチ15の一端は、共通接続端子14に接続されている。一方、第一の真空スイッチ11の他端は第一のローラコンタクト21を介して偶数側タップの固定コンタクト23Rに接続されている。また、第二の真空スイッチ12の他端と第三の真空スイッチ15の他端とを接続し、第二のローラコンタクト22を介して奇数側タップの固定コンタクト23Lに接続されている。

0049

図9(a)に示す状態では、第一の真空スイッチ11は閉路状態、第二の真空スイッチ12および第三の真空スイッチ15は開路状態となっている。この状態では第一のローラコンタクト21および第一の真空スイッチ11を介して2番目のタップである固定コンタクト23Rが共通接続端子14に接続され、電圧調整されている。

0050

図9(b)は、図9(a)の状態から奇数側の3番目の固定コンタクト23Lにタップを切り換えた状態を示している。この状態では、第一の真空スイッチ11は開路状態、第三の真空スイッチ15は閉路状態である。 第二のローラコンタクト22および第三の真空スイッチ15を介して3番目のタップである固定コンタクト23Lが共通接続端子14に接続され、タップ23Rからタップ23Lに切り換り、電圧調整されている。なお、第二の真空スイッチ12はタップ選択過程において、開路→閉路→開路の動作を行う。

0051

本実施形態では、タップ選択過程において偶数側の固定コンタクトと奇数側の固定コンタクトが共に通電される際には第一の真空スイッチ11を閉路状態で、第二の真空スイッチ12を開路→閉路状態とすることで制限抵抗13に電流が流れるようにする。そして、第一の真空スイッチ11を閉路→開路状態とし、その後、第三の真空スイッチ15を開路→閉路とし、最後に第二の真空スイッチを閉路→開路とする一連の動作を行う。

0052

図10図9のタップ選択器20のローラコンタクトと固定コンタクトの接続した状態を示す。図10(a)は第一のローラコンタクト21が偶数側の固定コンタクト23Rに、第二のローラコンタクト22が奇数側の固定コンタクト23Lに接続している状態である。ばね蓄勢駆動機構4の出力軸5に連係される駆動軸6の回動に伴いローラコンタクトで構成された可動部が動作し、図10(b)に示すように第一のローラコンタクト21が偶数側の次のタップの固定コンタクト23Rnに移動して接触し、タップ切換を行なう。なお、第二のローラコンタクト22は固定コンタクト23Lに接続したままの状態である。
<変形例>

0053

上述した実施形態では、切換開閉器を駆動させる出力軸5とタップ選択器を駆動させる駆動軸6は同軸で構成した。本発明はこれに限ることは無く、例えば真空スイッチを駆動させる切換開閉器を駆動させる出力軸5の動作角度に対して、ローラコンタクトを駆動させるタップ選択器の動作角度を小さくする減速器を駆動軸6の途中に備えるようにしてもよい。

0054

係る構成を採ると、減速器により、タップの1切換動作において、切換開閉器の動作角度をタップ選択器より大きくすることができ、真空スイッチとタップ選択器のそれぞれの開閉動作のタイミングをより確実にすることができる。

0055

また、三相変圧器において、タップ3を接続する固定コンタクト23を備えた第一の絶縁筒31および第一のローラコンタクト21と第二のローラコンタクト22の配置を相ごとに任意の角度に配列して段積みするとよい。

0056

更に、上述した形態では3相分のタップ選択器を上下に3段積みにした構成で説明した。しかし、V結線で構成する三相変圧器においては、2相分のタップ選択器を上下に2段積みで対応することもできる。また、1相のみのタップ選択器にでも対応することができ、1相ごとのユニット構成にするとよい。

0057

1負荷時タップ切換器
2巻線
2M主巻線
2Tタップ巻線
3タップ
3S タップ接続線
4 ばね蓄勢駆動機構
5 ばね蓄勢駆動機構の出力軸
6駆動軸
10切換開閉器
11 第一の真空スイッチ
12 第二の真空スイッチ
13制限抵抗
14共通接続端子
15 第三の真空スイッチ
20タップ選択器
21 第一のローラコンタクト
22 第二のローラコンタクト
23固定コンタクト(タップ巻線に接続)
24 第一の環状固定コンタクト(主回路側)
25 第二の環状固定コンタクト(抵抗側)
26接触ばね
27絶縁支持物
31 第一の絶縁筒
32 第二の絶縁筒

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