(57)【要約】【課題】コスト増加を抑えつつ限流抵抗器の通電時間を短縮化することにより、限流抵抗器の小型化及び高速連続切換を実現可能とする負荷時タップ切換装置を提供する。【解決手段】負荷時タップ切換装置には、タップ端子２、３と、各タップ端子２、３と静止誘導電器の中性点端子８との間に接続されたサイリスタＳＲ１、ＳＲ２と、サイリスタＳＲ１、ＳＲ２と並列に接続され中性点端子８との間に限流抵抗器７を介して接続されたサイリスタＳＲ３と、接続スイッチ機構部４が設けられている。接続スイッチ機構部４は、オン状態のサイリスタＳＲ３を切換先のタップ端子に接続し、オフ状態のサイリスタＳＲ３を切換元のタップ端子に接続するようになっている。【選択図】図１
2019102706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止誘導電器のタップ巻線に接続された複数のタップ端子と、
前記各タップ端子と前記静止誘導電器の中性点端子との間に接続された主回路スイッチと、
前記主回路スイッチと並列に接続され前記中性点端子との間に限流抵抗器を介して接続された限流抵抗スイッチと、
前記限流抵抗スイッチを前記タップ端子に接続する接続スイッチ機構部と、を有し、
前記接続スイッチ機構部は、
切換先となる前記タップ端子に、オン状態にある時の前記限流抵抗スイッチを接続する切換先側の接続スイッチと、
切換元となる前記タップ端子に、オフ状態にある時の前記限流抵抗スイッチを接続する切換元側の接続スイッチと、を備えた負荷時タップ切換装置。
【請求項２】
前記切換元側の接続スイッチがオフに移行した後、前記切換先側の接続スイッチがオンに移行するように構成した請求項１に記載の負荷時タップ切換装置。
【請求項３】
主回路に定常運転時に全電流が流れる通電スイッチを設けた請求項１又は２に記載の負荷時タップ切換装置。
【請求項４】
前記主回路スイッチ及び前記限流抵抗スイッチは半導体スイッチである請求項１〜３のいずれかに記載の負荷時タップ切換装置。
【請求項５】
前記主回路スイッチ及び前記限流抵抗スイッチは真空バルブである請求項１〜３のいずれかに記載の負荷時タップ切換装置。
【請求項６】
前記接続スイッチ機構部は、
通電面に対し鉛直方向に移動自在な導体と、
前記導体の移動により当該導体と接離自在な接触子と、
を備えた請求項１〜５のいずれかに記載の負荷時タップ切換装置。
【請求項７】
前記接続スイッチ機構部は、切換中立点を中心にして左右切換方向に付勢力が働く付勢バネを備えた請求項１〜６のいずれかに記載の負荷時タップ切換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は負荷時タップ切換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静止誘導電器のタップを無停電に切換する負荷時タップ切換装置には、切換回路として２つの主回路と１つの限流抵抗回路が設けられているタイプがある。各回路には、機械式接点である真空バルブや、電気トリガ式である半導体スイッチなどのスイッチが設けられている。半導体スイッチの種類としては、サイリスタ、ＧＴＯやＩＧＢＴ等の自励式のスイッチング素子などがある。
【０００３】
このうち、半導体スイッチであるサイリスタは、切換回数や切換速度に制約を設けることなく切換が可能なので、スイッチ切換による劣化が生じず、機械的な調整が不要である。そのため、負荷時タップ切換装置に好適である。例えば、図１５に示す負荷時タップ切換装置では、サイリスタＳＲ１、ＳＲ２及び通電スイッチ９、１０を有する主回路が、Ｔ１タップ端子２及びＴ２タップ端子３に配置されている。
【０００４】
以下、Ｔ１タップ端子２はＴ１端子２もしくはタップ端子２と呼び、Ｔ２タップ端子３はＴ２端子３もしくはタップ端子３と呼ぶ。また、２つのタップ端子２、３のどちらか一方に、限流抵抗回路が接続されている。図１５に示す回路構成では、Ｔ２端子３側に限流抵抗回路が接続されている。限流抵抗回路には限流抵抗器７およびサイリスタＳＲ３が直列に連結されている。
【０００５】
このような負荷時タップ切換装置にて、限流抵抗回路が接続されていないＴ１端子２側から、限流抵抗回路が接続されたＴ２端子３側へのタップ切換動作を行った場合の切換シーケンスについて、図１６を用いて説明する。図１６では、接点の閉極をＯＮ、接点の開極をＯＦＦとして示している。なお、Ｔ１端子２側からＴ２端子３側への切換はＴ１→Ｔ２切換、Ｔ２端子３側からＴ１端子２側への切換はＴ２→Ｔ１切換と略して記載する。
【０００６】
Ｔ１→Ｔ２切換時には、まず、サイリスタＳＲ３が閉極し、限流抵抗器７が通電を開始して、循環電流が流れる。続いて、切換元のサイリスタＳＲ１が開極し、電流消弧を待って直ちに、切換先のサイリスタＳＲ２が閉極する。その後、サイリスタＳＲ３が開極して限流抵抗器７への通電が切られる。これにより、Ｔ１→Ｔ２切換動作が完了する。
【０００７】
一般にサイリスタを用いたタップ切換動作では、電流位相に同期させて電流零点の直前にてサイリスタを開極させ、直後の零点で消弧させる。従って、上述したように、限流抵抗が非接続のタップ側を切換元として、Ｔ１→Ｔ２切換を行う場合には、限流抵抗回路のサイリスタＳＲ３閉極→切換元の主回路サイリスタＳＲ１開極→直後に電流（零点）消弧→切換先の主回路サイリスタＳＲ２閉極といった切換シーケンスとなる。
【０００８】
上記の切換シーケンスでは、限流抵抗回路のサイリスタＳＲ３が閉極した時点で限流抵抗器７は通電を開始し、切換先の主回路サイリスタＳＲ２が閉極した時点で限流抵抗器７は電流を主回路サイリスタＳＲ２側に転流する（図１６の波形図参照）。このように、限流抵抗器７が通電を開始してからサイリスタＳＲ２側に転流するまでの時間が、限流抵抗器７の通電時間となる。サイリスタを採用している切換シーケンスでは、各動作の間隔を数１０μs〜数１００μsレベルという非常に短い時間で構成することが可能である。そのため、理論的には限流抵抗器７の通電時間を１ｍｓ前後に収めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１６−２２５３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ただし、限流抵抗器７の通電時間を１ｍｓ前後にすることが可能なのは、限流抵抗回路が接続されたタップ側への切換を実施した時であって、限流抵抗回路が接続されていないタップ側への切換を行う場合には、限流抵抗器７の通電時間は大幅に延びてしまう。この点について、図１７を用いて説明する。図１７では、限流抵抗回路が接続されたＴ２端子３側から、限流抵抗回路が接続されていないＴ１端子２側へのタップ切換動作を行った場合の切換シーケンスを示している。
【００１１】
Ｔ２→Ｔ２切換時には、まず、サイリスタＳＲ３が閉極し、限流抵抗器７が通電を開始して、循環電流が流れる。続いて、切換元のサイリスタＳＲ２が開極し、電流消弧を待って直ちに、切換先のサイリスタＳＲ１が閉極する。その後、サイリスタＳＲ３が開極して電流（零点）にて消弧して限流抵抗器７への通電が切られる。これによりＴ２→Ｔ１切換動作が完了する。
【００１２】
上記の切換シーケンスでは、切換先の主回路サイリスタＳＲ１を閉極させた後、限流抵抗回路のサイリスタＳＲ３を電流零点の直前にて開極させ、その後の零点を待って消弧させなくてはならない（図１７の波形図参照）。すなわち、限流抵抗回路が接続されていないタップ側へ切換する場合には、電流零点を２回通らせる必要がある。従って、本シーケンスの合計時間である限流抵抗器７の通電時間は、０．５サイクル時間以上とならざるを得ない。
【００１３】
０．５サイクル時間とは、、５０Ｈｚの場合では１０ｍｓとなる。つまり、限流抵抗回路が接続されたタップ側への切換時では通電時間が１ｍｓ前後で済ませることが可能であったのに対して、限流抵抗回路が接続されていないタップ側への切換では、限流抵抗器７の通電時間が約１０倍も長くなる。通電時間が長くなれば、その分だけ限流抵抗器７の発熱量が増えるため、限流抵抗器７が大型化した。また、限流抵抗器７の通電時間が長くなれば、高速且つ連続してタップ切換動作を行うことが難しくなる。
【００１４】
限流抵抗器の通電時間を短縮化する対策としては、限流抵抗器及びサイリスタを１つずつ増やして、両タップに限流抵抗器及びサイリスタを設けることが考えられる。しかしながら、この対策では、部品費用の増大やサイリスタ駆動回路のチャネル追加が余儀なくされる。その結果、コストが増加するので、得策とは言えない。そこで、本発明の実施形態の課題は、コスト増加を抑えつつ限流抵抗器の通電時間を短縮化することにより、限流抵抗器の小型化及び高速連続切換を実現可能とする負荷時タップ切換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本実施形態の負荷時タップ切換装置は、以下の構成要素(１)〜(６)を有する。
（１）静止誘導電器のタップ巻線に接続された複数のタップ端子。
（２）前記各タップ端子と前記静止誘導電器の中性点端子との間に接続された主回路スイッチ。
（３）前記主回路スイッチと並列に接続され前記中性点端子との間に限流抵抗器を介して接続された限流抵抗スイッチ。
（４）前記限流抵抗スイッチを前記タップ端子に接続する接続スイッチ機構部と、を有する。
前記接続スイッチ機構部は、
（５）切換先となる前記タップ端子に、オン状態にある時の前記限流抵抗スイッチを接続する切換先側の接続スイッチと、
（６）切換元となる前記タップ端子に、オフ状態にある時の前記限流抵抗スイッチを接続する切換元側の接続スイッチと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態の回路図
【図２】第１の実施形態でのＴ１→Ｔ２の切換シーケンスを示す表
【図３】第１の実施形態でのＴ２→Ｔ１の切換シーケンスを示す表
【図４】第１の実施形態の接続スイッチ機構部の分解斜視図
【図５】第１の実施形態の接続スイッチ機構部の分解斜視図
【図６】第１の実施形態の接続スイッチ機構部の分解斜視図
【図７】第１の実施形態の接続スイッチ機構部の分解斜視図
【図８】第１の実施形態の接続スイッチ機構部の分解斜視図
【図９】第１の実施形態の接続スイッチ機構部の分解斜視図
【図１０】第１の実施形態の接続スイッチ機構部の分解斜視図
【図１１】第１の実施形態の接続スイッチ機構部のＴ１→Ｔ２切換動作を説明するための平面図
【図１２】第１の実施形態の接続スイッチ機構部のＴ２→Ｔ１切換動作を説明するための平面図
【図１３】第１の実施形態の切換シーケンスでの電流移動を説明するための回路図
【図１４】第２の実施形態の回路図
【図１５】一般的な負荷時タップ切換装置の回路図
【図１６】図１５の負荷時タップ切換装置でのＴ１→Ｔ２の切換シーケンスを示す表
【図１７】図１５の負荷時タップ切換装置でのＴ２→Ｔ１の切換シーケンスを示す表
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１の実施形態］
［構成］
以下、本発明の第１の実施形態について、図１〜図１１を参照して説明する。図１は、サイリスタを用いた負荷時タップ切換装置の回路図である。なお、図１５に示した負荷時タップ切換装置の切換回路と同一の構成要素に関しては同一符号を付す。
【００１８】
［回路構成］
図１に示すように、静止誘導電器のタップ巻線１の各端部からそれぞれ、Ｔ１端子２及びＴ２端子３が引き出されている。これらのタップ端子２、３には、負荷時タップ切換装置の切換回路として、タップ端子２、３に対応した主回路と、限流抵抗回路とが接続されている。各回路は静止誘導電器の中性点側端子８に接続されている。Ｔ１端子２側の主回路には、サイリスタＳＲ１及び通電スイッチ９が設けられ、Ｔ２端子３側の主回路にはサイリスタＳＲ２及び通電スイッチ１０が設けられている。限流抵抗回路にはサイリスタＳＲ３及び限流抵抗器７が設けられている。
【００１９】
サイリスタＳＲ１は、Ｔ１端子２と中性点端子８との間に接続された主回路スイッチであり、サイリスタＳＲ２はＴ２端子３と中性点端子８との間に接続された主回路スイッチである。サイリスタＳＲ３は、サイリスタＳＲ１、ＳＲ２と並列に接続され中性点端子８との間に限流抵抗器７を介して接続された限流抵抗スイッチである。サイリスタＳＲ１〜ＳＲ３におけるサイリスタ接続数は適宜選択可能であるが、図１に示した例では、２個のサイリスタを逆並列に接続して双方向の電流を流すことができる双方向サイリスタが用いられている。
【００２０】
通電スイッチ９、１０は、定常運転時に全電流を流すスイッチである。Ｔ１端子２及びＴ２端子３を切換える際の通電中の電圧電流の遮断は、サイリスタＳＲ１〜ＳＲ３が行う。そのため、通電スイッチ９、１０の遮断性能は、サイリスタＳＲ１〜ＳＲ３の内部抵抗分の電圧を遮断できる程度で十分であって、通電中の大電圧電流を遮断する能力は必要としない。
【００２１】
［接続スイッチ機構部における接続スイッチ］
サイリスタＳＲ３において、限流抵抗器７側と反対側の端部には、接続スイッチ１１、１２を有する接続スイッチ機構部４が設けられている。接続スイッチ１１はＴ１端子２とサイリスタＳＲ３とを接続し、接続スイッチ１２はＴ２端子３とサイリスタＳＲ３とを接続する。
【００２２】
接続スイッチ機構部４において、接続スイッチ１１、１２のうちのどちらか一方が切換先側の接続スイッチとなり、もう一方が切換元側の接続スイッチとなる。切換先側の接続スイッチとは、切換先となるタップ端子２又は３に対しオン状態にある時のサイリスタＳＲ３を接続するスイッチである。一方、切換元側の接続スイッチとは、切換元となるタップ端子３又は２に対しオフ状態にある時のサイリスタＳＲ３を接続するスイッチである。
【００２３】
図２、図３に示した切換シーケンスを参照して、サイリスタＳＲ３のオンオフ状態、並びに、接続スイッチ機構部４の接続スイッチ１１、１２のうちのどちらが切換先側の接続スイッチとなり、もう一方が切換元側の接続スイッチなるかについて説明する。図２及び図３では、スイッチの閉極をＯＮ、スイッチの開極をＯＦＦと示している。
【００２４】
図２に示すように、Ｔ１端子２が切換元、Ｔ２端子３が切換先であるＴ１→Ｔ２切換時の場合、接続スイッチ１１が切換元側の接続スイッチとなり、接続スイッチ１２が切換先側の接続スイッチとなる。Ｔ１→Ｔ２切換時では、切換元側の接続スイッチ１１は、サイリスタＳＲ３がオンからオフに移行した後で、オン状態となり、オフ状態のサイリスタＳＲ３を切換元のＴ１端子２に接続する。したがって、Ｔ１→Ｔ２切換が完了した時点では、切換元側の接続スイッチ１１によって、サイリスタＳＲ３は切換元であるＴ１端子２に接続された状態にある。
【００２５】
また、Ｔ１→Ｔ２切換時において、切換先側である接続スイッチ１２は、オン状態のサイリスタＳＲ３を切換先のＴ２端子３に接続し続ける。つまり、接続スイッチ１２は、サイリスタＳＲ３がオン状態にあるときは、オン状態を維持している。そのため、Ｔ１→Ｔ２切換の途中では、切換先側の接続スイッチ１２によって、サイリスタＳＲ３は切換先のＴ２端子３に接続された状態にある。
【００２６】
図３に示すように、Ｔ２端子３が切換元、Ｔ１端子２が切換先となるＴ２→Ｔ１切換時の場合、接続スイッチ１１が切換先側の接続スイッチとなり、接続スイッチ１２が切換元側の接続スイッチとなる。Ｔ２→Ｔ１切換時において、切換先側の接続スイッチ１１は、オン状態のサイリスタＳＲ３を切換先のＴ１端子２に接続し続ける。つまり、接続スイッチ１１は、サイリスタＳＲ３がオン状態にあるときは、オン状態を維持している。そのため、Ｔ２→Ｔ１切換の途中では、切換先側の接続スイッチ１１によって、サイリスタＳＲ３は切換先のＴ１端子２に接続された状態にある。
【００２７】
また、Ｔ２→Ｔ１切換時において、切換元側である接続スイッチ１２は、サイリスタＳＲ３がオンからオフに移行した後でオン状態となって、オフ状態のサイリスタＳＲ３を切換元のＴ２端子３に接続する。したがって、Ｔ２→Ｔ１切換が完了した時点では、接続スイッチ１２によって、サイリスタＳＲ３は切換元であるＴ２端子３に接続された状態にある。
【００２８】
このように、接続スイッチ機構部４は、接続スイッチ１１、１２のオンオフを切り換えることで、オン状態にあるサイリスタＳＲ３に対して、常に切換先となるタップ端子２又は３を接続させている。また、接続スイッチ機構部４は、接続スイッチ１１、１２のオンオフを切り換えることで、オフ状態のサイリスタＳＲ３を、常に切換元のタップ端子３又は２、すなわちタップ切換が終了した時点で非通電状態となるタップ側に接続させるようになっている。
【００２９】
［接続スイッチ機構部の構成要素］
接続スイッチ機構部４の構成要素について図４〜図１１を用いて説明する。接続スイッチ機構部４では、Ｔ１→Ｔ２切換時と、Ｔ２→Ｔ１切換時とでは、移動した構成要素は可逆動作となる。
【００３０】
図４に示すように、接続スイッチ１２は導体１９と接触子２０とから構成され、接続スイッチ１１は導体２１と接触子２２とから構成される。導体１９、２１は縦長のバー状部材である。接触子２０、２２は、板状部材が積層されており、５枚ごとに上下に二分割されている。接触子２０は導体１９と対向して設けられ、接触子２２は導体２１と対向して設けられている。導体１９は図４の奥側に位置し、導体２１は図４の手前側に位置している。
【００３１】
接続スイッチ機構部４には図示しない駆動源に連結された切換軸１３が設けられている。切換軸１３を接続スイッチ機構部４の中心側として、導体１９、２１の方が接触子２０、２２よりも中心寄りつまり内側に配置されている。導体１９、２１は、切換軸１３の正逆回転により半径方向に直線状に出入り動作を行うようになっている。
【００３２】
すなわち、導体１９、２１は出入り動作を行うことで、通電面の鉛直な方向に移動自在となっている。導体１９、２１がこのような移動することにより、接触子２０、２２の上下の接触子が各々、導体１９、２１と接離して、接続スイッチ１２、１１が開閉するようになっている。なお、導体１９、２１は接触子２０、２２よりも内側に配置されているので、導体１９、２１の出入り動作に関しては、導体１９、２１が内側に引っ込んで接触子２０、２２と離れる動作を退避動作、導体１９、２１が外側に出て接触子２０、２２に接触する動作を進出動作と呼ぶこととする。
【００３３】
切換軸１３には、その回転力を導体１９、２１へと伝える部材として、切換押圧カム１４が取り付けられている。切換押圧カム１４に隣接して切換レバー１７が設けられている。切換レバー１７には付勢バネ１８が取り付けられている。切換押圧カム１４及び切換レバー１７を上下から挟むようにして、駆動カム１５が設置されている。駆動カム１５は切換軸１３に対し回転自在に支持されている。
【００３４】
駆動カム１５を上下から挟むようにして、バネホルダ１６が設置されている。下側のバネホルダ１６に隣接して下部支持板２３が配置され、上側のバネホルダ１６に隣接し上部支持板２４が配置されている。これら支持板２３、２４は接続スイッチ１１、１２の切換機構本体の固定部となる筐体（図示せず）に各々固定されている。
【００３５】
図５に示すように、接触子２０、２２の上側はいずれもサイリスタＳＲ３に接続されている。接触子２２の下側はＴ１端子２へ、接触子２０の下側はＴ２端子３に各々接続されている。従って、接続スイッチ機構部４の接続スイッチ１１、１２の閉極動作(導体１９、２１で言えば進出動作)によって、サイリスタＳＲ３がＴ１端子２側あるいはＴ２端子３側へと接続される。
【００３６】
図６に示すように、導体１９、２１は、下部支持板２３及び上部支持板２４に上下方向から挟まれるようにして配置されている。図６では導体１９は左側に位置し、導体２１は右側に位置する。導体１９、２１にはそれぞれ、支え軸１９ａ、２１ａ、アーム軸１９ｂ、２１ｂ及びアーム１９ｃ、２１ｃが設けられている。
【００３７】
アーム１９ｃ、アーム２１ｃは、アーム軸１９ｂ、２１ｂにより、接続スイッチ１１、１２の切換機構本体の固定部となる筐体（図示せず）に回転支持される。図６中の符号１７ａは切換レバー１７の係合部である。係合部１７ａは、駆動カム１５の係合溝１５ａに摺動自在に設置されている。
【００３８】
図７及び図８に示すように、駆動カム１５には係合溝１５ａとガイド溝１５ｂが設けられており、軸受２５(図８に図示)に支持されている。導体１９、２１において接触子２０、２２との反対側の端部には、駆動ローラ１９ｄ、２１ｄが回転自在に支持されている。これら駆動ローラ１９ｄ、２１ｄは、駆動カム１５のガイド溝１５ｂに挿入されている。
【００３９】
図９に示すように、切換押圧カム１４には、Ｔ１端子２側への切換用である突起１４ｂとＴ２端子３側への切換用である突起１４ａとが対向して形成されている。図９中の符号２７は切換レバー１７の支点軸である。支点軸２７は上部支持板２４と下部支持板２３との間に支持されている。
【００４０】
バネホルダ１６は、バネホルダ軸受け２６を介して駆動軸１３に回転支持されている。バネホルダ１６にはバネ掛け突起１６ａが形成されている。このバネホルダ１６のバネ掛け突起１６ａと切換レバー１７のバネ掛け突起１７ｂとの間に、付勢バネ１８が掛けられている(図９及び図１０に図示)。
【００４１】
図１０に示すように、切換レバー１７には上下に対向して係合部１７ａ（図６にも図示）が設けられ、各係合部１７ａの近傍にはバネ掛け突起１７ｂが設けられている。バネ掛け突起１７ｂには付勢バネ１８が取り付けられている。付勢バネ１８は、切換中立点を中心にして左右切換方向に付勢力が働くようになっている。
【００４２】
切換レバー１７の切換軸１３側の端部には切換軸１３側へと突出する干渉突起１７ｃが形成されている。干渉突起１７ｃは、切換押圧カム１４の両突起１４ａ、１４ｂ(図９に図示)の間に配置される。駆動軸１３の正逆回転によって、突起１４ａ、１４ｂが干渉突起１７ｃを押圧すると、切換レバー１７が回転する。切換レバー１７が回転すると、切換レバー１７の係合部１７ａが駆動カム１５の係合溝１５ａを摺動していき、駆動カム１５が回転するようになっている。
【００４３】
駆動カム１５の回転により導体１９、２１が半径方向に出入り動作を行う。すなわち、駆動軸１３の正逆回転により切換レバー１７が回転するとき、付勢バネ１８によって駆動カム１５が切換進行方向に付勢力を受ける。前述したように付勢バネ１８によって切換中立点を中心にして左右切換方向に付勢力が働くので、駆動カム１５が付勢力を受ける方向は、切換レバー１７の切換中立点で逆転するようになっている。
【００４４】
［接続スイッチ機構部の動作］
以下、図１１を用いて、Ｔ１→Ｔ２切換時(［１］〜［６］)の接続スイッチ機構部４の動作について説明する。
【００４５】
図１１の［１］に示すＴ１通電状態では、切換押圧カム１４の突起１４ｂが切換レバー１７の干渉突起１７ｃを押し切っている。このとき、駆動カム１５のガイド溝１５ｂにガイドされた導体１９の駆動ローラ１９ｄと、導体２１の駆動ローラ２１ａによって、導体１９が接触子２０を短絡させており、導体２１は接触子２２から離れている。付勢バネ１８により、駆動カム１５は切換レバー１７を介して切換端に付勢されている。この付勢力がＴ１通電状態での接点つまり導体１９と接触子２との接触力をもたらしている。
【００４６】
図１１の［２］の状態に移行すると、切換軸１３が反時計回転方向に回転して中立点に達する。切換軸１３の回転に伴って切換押圧カム１４は回転するが、突起１４ａは切換レバー１７の干渉突起１７ｃに対する押圧角度に達していない。そのため、切換レバー１７は動作せず、導体１９と接触子２０との短絡状態及び導体２１と接触子２２との離間状態に変化はなく、接続スイッチ１１、１２は動作しない。
【００４７】
図１１の［３］に示した状態では、さらに切換軸１３が反時計回転方向へ回転する。そのため、切換押圧カムの突起１４ａが切換レバー１７の干渉突起１７ｃに接触を開始して、これを押す。従って、駆動カム１５が時計回転方向に回転し始める。駆動カム１５が回転すると、ガイド溝１５ｂに沿って導体１９の駆動ローラ１９ｄが移動を開始し、導体１９は接触子２０から退避動作を始める。
【００４８】
図１１の［４］の状態にまで切換軸１３が反時計回転方向へ回転すると、切換押圧カム１４の突起１４ａが切換レバー１７の干渉突起１７ｃをさらに押す。これにより、駆動カム１５の回転が進み、ガイド溝１５ｂに沿って導体１９の駆動ローラ１９ｄがさらに移動して、退避する導体１９が接触子２０から離れ始める。
【００４９】
図１１の［５］に示した状態では、さらに切換軸１３が反時計回転方向へ回転することで、切換押圧カムの突起１４ａが切換レバー１７の干渉突起１７ｃをさらに押し、駆動カム１５の回転が続く。そのため、ガイド溝１５ｂに沿って導体２１の駆動ローラ２１ｄが移動して、導体２１が外側に出るように進み、導体２１が接触子２２に接触して短絡させる。
【００５０】
図１１の［６］に示すように、Ｔ２通電状態に至ると、切換押圧カムの突起１４ａが切換レバー１７の干渉突起１７ｃを押し切った状態となる。そのため、導体２１が接触子２２を上下短絡させ、導体１９は接触子２０から完全に離れる。この状態では、付勢バネ１８により、駆動カム１５は切換レバー１７を介して切換端にて付勢されている。この付勢力がＴ２通電側の接点間つまり導体２１と接触子２２との接触力をもたらしている。
【００５１】
続いて、図１２を用いて、Ｔ２→Ｔ１切換時（［６］〜［１０］、［１］）の接続スイッチ機構部４の切換動作について説明する。図１２の［６］に示すＴ２通電状態は、前段と同様である。
【００５２】
図１２の［７］の状態に移行すると、切換軸１３が時計回転方向に回転して中立点に達する。切換軸１３の回転に伴って切換押圧カム１４は回転するが、突起１４ｂは切換レバー１７の干渉突起１７ｃに対する押圧角度に達していない。そのため、切換レバー１７は動作せず、導体１９と接触子２０との離間状態及び導体２１と接触子２２との短絡状態に変化はなく、接続スイッチ１１、１２は動作しない。
【００５３】
図１２の［８］に示した状態では、さらに切換軸１３が時計回転方向へ回転する。そのため、切換押圧カムの突起１４ｂが切換レバー１７の干渉突起１７ｃに接触を開始して、これを押す。従って、駆動カム１５が反時計回転方向に回転し始める。駆動カム１５が回転すると、ガイド溝１５ｂに沿って導体２１の駆動ローラ２１ｄが移動を開始し、導体２１は接触子２２から退避動作を始める。
【００５４】
図１２の［９］の状態にまで切換軸１３が時計回転方向へ回転すると、切換押圧カム１４の突起１４ｂが切換レバー１７の干渉突起１７ｃをさらに押す。これにより、駆動カム１５の回転が進み、ガイド溝１５ｂに沿って導体２１の駆動ローラ２１ｄがさらに移動して、退避する導体２１が接触子２２から離れ始める。
【００５５】
図１２の［１０］に示した状態では、さらに切換軸１３が時計回転方向へ回転することで、切換押圧カムの突起１４ｂが切換レバー１７の干渉突起１７ｃをさらに押し、駆動カム１５の回転が続く。そのため、ガイド溝１５ｂに沿って導体１９の駆動ローラ１９ｄが移動して、導体１９が進出動作を行い、導体１９が接触子２０に接触して短絡させる。
【００５６】
図１２の［１］に示すＴ１通電状態に至ると、切換押圧カムの突起１４ｂが切換レバー１７の干渉突起１７ｃを押し切った状態となる。そのため、導体１９が接触子２０を上下短絡させ、導体２１は接触子２２から完全に離れる。この状態では、付勢バネ１８により、駆動カム１５は切換レバー１７を介して切換端にて付勢されている。この付勢力がＴ１通電側の接点間つまり導体１９と接触子２０との接触力をもたらすことになる。
【００５７】
［電流移動］
上記図２及び図３に示した切換シーケンスでの電流移動（太線で図示）について、図１３を用いて説明する。図１３中の［１］〜［１０］は図１１及び図１２に示した接続スイッチ機構部の動作を示した図の［１］〜［１０］に対応している。
【００５８】
Ｔ１→Ｔ２切換の切換シーケンスでの電流移動について説明する。Ｔ１→Ｔ２切換の場合は、Ｔ２端子３側の接続スイッチ１２が切換先の接続スイッチ１２、Ｔ１端子２側の接続スイッチ１１が切換元の接続スイッチ１１となる。
【００５９】
［１］Ｔ１通電状態では、Ｔ１端子２側の通電スイッチ９に全電流が流れている。
［２］サイリスタＳＲ１、ＳＲ２はともに開極、サイリスタＳＲ３が閉極、切換先の接続スイッチ１２はオン、切換元の接続スイッチ１１はオフである。そのため、限流抵抗器７を経由してＴ２端子３側に全電流が流れる。
【００６０】
Ｔ１端子２からＴ２端子３に切換える場合、端子２、３を同時にＯＮ状態とすると、電流は中性点端子８に流れず、Ｔ１端子２側からＴ２端子３側に流れる循環電流となり、温度上昇による巻線の焼損や電磁機械力による巻線変形が発生する恐れがある。そのため、前段では「サイリスタＳＲ１、ＳＲ２はともに開極、サイリスタＳＲ３が閉極」としていると述べたが、より正確には、サイリスタＳＲ１の閉極を維持したままで（Ｔ１→Ｔ２なのでサイリスタＳＲ２は開極状態）、まずはサイリスタＳＲ３を閉極する。
【００６１】
すると、切換回路を流れる電流は、タップ巻線１からＴ１端子２及びサイリスタＳＲ１を介して中性点端子８に流れる電流と、タップ巻線１からＴ２端子３、サイリスタＳＲ３及び限流抵抗器７を介して中性点端子８に流れる電流とに、抵抗比に見合って分流する。なお、限流抵抗器７があることで、Ｔ１端子２、サイリスタＳＲ１、サイリスタＳＲ３を介してＴ２端子３に流れる循環電流は大幅に抑制される。
【００６２】
サイリスタＳＲ３を閉極した後、サイリスタＳＲ１を開極する。すると、電流は、タップ巻線１からＴ２端子３、サイリスタＳＲ３及び限流抵抗器７を介して中性点端子８に流れる電流のみとなる。
【００６３】
［３］サイリスタＳＲ２が閉極することによりサイリスタＳＲ３側からほぼ全電流がサイリスタＳＲ２側に転流する。すなわち、サイリスタＳＲ２を閉極すると、サイリスタＳＲ３には限流抵抗器７が接続されているので、電流の大部分はタップ巻線１からＴ２端子３及びサイリスタＳＲ２を介して中性点端子８に流れる。
【００６４】
ただし、タップ巻線１からＴ２端子３、サイリスタＳＲ３及び限流抵抗器７を介して中性点端子８に流れる電流も存在する。サイリスタＳＲ２を閉極にした後、サイリスタＳＲ３を開極することで、電流はタップ巻線１からＴ２端子３及びサイリスタＳＲ２を介して中性点端子Ｎに流れる電流のみとなる。
【００６５】
［４］［５］上記［３］と同様に、サイリスタＳＲ２にて全電流を通電する。
［６］Ｔ２端子３側の通電スイッチ１０が閉極して通電スイッチ１０に全電流が流れてＴ２通電状態となる。
【００６６】
次に、Ｔ２→Ｔ１の切換シーケンスでの電流移動について説明する。Ｔ２→Ｔ１の場合は、Ｔ１端子２側の接続スイッチ１１が切換先の接続スイッチ１１、Ｔ２端子３側の接続スイッチ１２が切換元の接続スイッチ１２となる。以下の［７］〜［１０］は前記［２］〜［５］の可逆動作となる。
【００６７】
［６］Ｔ２通電状態では、Ｔ２端子３側の通電スイッチ１０に全電流が流れている。
［７］サイリスタＳＲ１、ＳＲ２はともに開極、サイリスタＳＲ３が閉極、切換先の接続スイッチ１１はオン、切換元の接続スイッチ１２はオフである。そのため、限流抵抗器７を経由してＴ１端子２側に全電流が流れる。サイリスタＳＲ１〜ＳＲ３は動作の順番は次の通りである。
【００６８】
サイリスタＳＲ２の閉極を維持したままで（Ｔ２→Ｔ１なのでサイリスタＳＲ１は開極状態）、まずはサイリスタＳＲ３を閉極する。すると、切換回路を流れる電流は、タップ巻線１からＴ２端子３及びサイリスタＳＲ２を介して中性点端子８に流れる電流と、タップ巻線１からＴ１端子２、サイリスタＳＲ３及び限流抵抗器７を介して中性点端子８に流れる電流とに、抵抗比に見合って分流する。サイリスタＳＲ３を閉極した後、サイリスタＳＲ１を開極する。すると、電流は、タップ巻線１からＴ２端子３、サイリスタＳＲ３及び限流抵抗器７を介して中性点端子８に流れる電流のみとなる。
【００６９】
［８］サイリスタＳＲ１が閉極することによりサイリスタＳＲ３側からほぼ全電流がサイリスタＳＲ１側に転流する。すなわち、サイリスタＳＲ１を閉極すると、サイリスタＳＲ３には限流抵抗器７が接続されているので、電流の大部分はタップ巻線１からＴ１端子２及びサイリスタＳＲ１を介して中性点端子８に流れる。
【００７０】
ただし、タップ巻線１からＴ１端子２、サイリスタＳＲ３及び限流抵抗器７を介して中性点端子８に流れる電流も存在する。サイリスタＳＲ１を閉極にした後、サイリスタＳＲ３を開極することで、電流はタップ巻線１からＴ１端子２及びサイリスタＳＲ１を介して中性点端子Ｎに流れる電流のみとなる。
【００７１】
［９］［１０］上記［８］と同様に、サイリスタＳＲ１にて全電流を通電する。
［１］Ｔ１タップ端２側の通電スイッチ９が閉極して通電スイッチ９に全電流が流れてＴ１通電状態となる。
【００７２】
［効果］
第１の実施形態では、静止誘導電器のタップ巻線１に接続されたタップ端子２、３と、
タップ端子２、３と中性点端子８との間に接続されたサイリスタＳＲ１、ＳＲ２と、
サイリスタＳＲ１、ＳＲ２と並列に接続され中性点端子８との間に限流抵抗器７を介して接続されたサイリスタＳＲ３と、
サイリスタＳＲ３をタップ端子２、３に接続する接続スイッチ機構部４と、を有し、
接続スイッチ機構部４は、
切換先となるタップ端子２又は３にオン状態のサイリスタＳＲ３を接続する切換先側の接続スイッチ１１又は１２と、
切換元となるタップ端子３又は２にオフ状態のサイリスタＳＲ３を接続する切換元側の接続スイッチ１２又は１１と、を備える。このため、次のような効果を発揮する。
【００７３】
Ｔ１→Ｔ２切換時では、限流抵抗側のサイリスタＳＲ３閉極→切換元のサイリスタＳＲ１開極→電流（零点）消弧→切換先のサイリスタＳＲ２閉極という切換シーケンスとなる。この切換シーケンスでは、限流抵抗回路のサイリスタＳＲ３が閉極した時点で限流抵抗器７は通電を開始し、切換先の主回路サイリスタＳＲ２が閉極した時点で限流抵抗器７は電流を主回路サイリスタＳＲ２側に転流する（図２の波形図参照）。
【００７４】
Ｔ２→Ｔ１切換時では、限流抵抗側のサイリスタＳＲ３閉極→切換元のサイリスタＳＲ２開極→電流（零点）消弧→切換先のサイリスタＳＲ１閉極という切換シーケンスとなる。この切換シーケンスでは、限流抵抗回路のサイリスタＳＲ３が閉極した時点で限流抵抗器７は通電を開始し、切換先の主回路サイリスタＳＲ１が閉極した時点で限流抵抗器７は電流を主回路サイリスタＳＲ１側に転流する（図３の波形図参照）。
【００７５】
すなわち、第１の実施形態では、タップ巻線１の電流が０Ａとなる直前にサイリスタＳＲ３をＯＮとし、タップ巻線１の電流が０Ａとなったときに接続スイッチ１１又は１２をＯＦＦとして、その直後に他方の主回路のサイリスタをＯＮとすることが可能である。タップ巻線１の電流が０Ａとなる直前は、周期的に変化する電流波形から求めることができる。
【００７６】
例えば、一度電流が０Ａとなった以降に電流値が上昇してから下降する波形を描く場合、下降傾向にある電流波形において電流値が１Ａとなったときを０Ａとなる直前とすることができる。同様に、一度電流が０Ａとなった以降に電流値が下降してから上昇する波形を描く場合、上昇傾向にある電流波形において電流値が−１Ａとなったときを０Ａとなる直前とすることができる。タップ巻線１の電流波形は、電流計測器により測定すれば良い。
【００７７】
以上の第１の実施形態では、２つのタップ端子２、３のどちらか一方に限流抵抗回路を固定的に接続するのではなく、接続スイッチ機構部４で接続スイッチ１１又は１２のオンオフを切り換えることによって、オン状態にあるサイリスタＳＲ３に対し、常に切換先のタップ端子２（又は３）を接続することができる。このため、切換動作の途中では限流抵抗回路から切換先のタップ端子２、３への通電が可能である。
【００７８】
また、接続スイッチ機構部４は、オフ状態にあるサイリスタＳＲ３を、どちらか一方のタップ端子２又は３に固定して接続するのではなく、接続スイッチ１１、１２のオンオフを切換することで、オフ状態にあるサイリスタＳＲ３を、常に切換元のタップ端子２、３に接続させることができる。このため、端子２、３に対する限流抵抗回路の接続状態が切換可能となり、タップ切換動作は、必ず、限流抵抗回路が接続されていないタップ側からの切換動作となる。
【００７９】
したがって、常に、限流抵抗器７が接続されてない端子２又は３側から、限流抵抗器７が接続された端子３又は２側へのタップ切換動作を行うことができる。この時の両切換シーケンスは可逆であって、上述したように、サイリスタを採用した切換シーケンスでは、各動作の間隔は数１０μs〜数１００μsレベルで構成することができる。従って、前記間隔の合計時間である限流抵抗器７の通電時間を１ｍｓ前後とすることが可能である。
【００８０】
上記の第１の実施形態では、接続スイッチ機構部４が接続スイッチ１１、１２を切り換えることにより、限流抵抗回路が接続されていないタップ側への切換を行うことがない。その結果、切換先となる主回路サイリスタＳＲ１又はＳＲ２を閉極させた後、サイリスタＳＲ３を電流零点の直前にて開極させ、その後の零点を待って消弧させる必要がない。すなわち、限流抵抗器７への通電を終わらせるまでに電流零点を２回通らせることが不要となり、限流抵抗器７の通電時間が０．５サイクル時間に至ることがない。
【００８１】
しかも、第１の実施形態では、タップ端子２、３に対応して定常運転時に全電流が流れる通電スイッチ９、１０を設けているため、定常運転時においては、サイリスタＳＲ１及びＳＲ２に通電されない。そのため、サイリスタＳＲ１及びＳＲ２の熱容量を最小化することができる。従って、主回路側のサイリスタＳＲ１、ＳＲ２の通電時間も短縮化することが可能である。こうした通電時間の短縮化により限流抵抗器７の発熱量を抑えることができ、限流抵抗器７の小型化を図ることが可能である。
【００８２】
また、第１の実施形態では、切換電流は、定常運転時に通電スイッチ９または１０を流れ、切換動作をする時にのみサイリスタＳＲ１〜ＳＲ３が用いられる。そのため、通電スイッチ９、１０は、サイリスタＳＲ１〜ＳＲ３の内部抵抗分の電圧を切れば良い。従って、通電スイッチ９、１０としては、真空バルブやスイッチギアのような遮断装置は不要であり、単純な機械的スイッチを用いるだけで十分である。
【００８３】
このような機械的スイッチの動力には、例えば、負荷時タップ切換装置に接続されるタップ選択器の駆動源などが利用可能である。その結果、機械的スイッチ及びその動作機構を考慮したとしても、従来よりも小型化された負荷時タップ切換装置を提供することができる。
【００８４】
以上のように、第１の実施形態では、サイリスタ及びその駆動回路、限流抵抗を追加すること無く、比較的簡単な機構部品の追加、具体的には接続スイッチ１１、１２を含む接続スイッチ機構部４を追加するだけで、限流抵抗器７を小型化することができる。また、限流抵抗器７の通電時間を短縮化することができるので、高速且つ連続してタップ切換動作を行うことが可能となる。
【００８５】
また、接続スイッチ機構部４では、通電面に対し鉛直方向に移動自在な導体１９、２１と、導体１９、２０の移動により導体１９、２０と接離自在な接触子２０、２１と、を備えている。そのため、油潤滑の無いガス用の負荷時タップ切換装置として最適である。さらに、接続スイッチ機構部４は、切換中立点を中心にして左右切換方向に付勢力が働く付勢バネ１８を備えたことで、可逆的な切換シーケンスを安定して実施することが可能である。
【００８６】
［他の実施形態］
（１）上記の実施形態において、サイリスタＳＲ１〜ＳＲ３や接続スイッチ１１、１２の接点開閉は、ＣＰＵやメモリを含み所定のプログラムで動作するコンピュータや専用の電子回路で構成される不図示の制御装置で行われる。制御装置は、タップ切換器やタップ選択器の状態を検知して自動で接点の開閉を行う構成とするが、制御装置を介してオペレータにより手動操作されることもできる。また、上記の実施形態は、負荷時タップ切換装置を上記の切換シーケンスにより制御する方法としても捉えることができる。
【００８７】
（２）具体的な実施形態としては、例えば、双方向サイリスタを多直列に接続して耐圧を向上させても良い。また、サイリスタ以外の半導体スイッチとして、ＧＴＯやＩＧＢＴ等の自励式の半導体スイッチングを用いるようにしても良い。ＧＴＯやＩＧＢＴのような自励式素子を使用した場合においても、タップ巻線１を流れる電流値を取得した電流値がＯＡとなる近傍で、最短時間にて切換操作を実行することで、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８８】
（３）図１４に示す他の実施形態では、サイリスタＳＲ１〜ＳＲ３の代わりに真空バルブＶｍ１、Ｖｍ２、Ｖｒ３を用いている。全ての遮断回路において、通電スイッチ９、１０、主回路側のサイリスタＳＲ１、ＳＲ２、真空バルブＶｍ１、Ｖｍ２、限流抵抗器７の他端は、中性点端子８に接続されている。
【００８９】
このような実施形態では、真空バルブを用いた負荷時タップ切換装置においても、限流抵抗器７の通電時間を抑制することが可能となり、限流抵抗器７の小型化に寄与することができる。また、限流抵抗器７の通電時間を短縮化することで、高速の連続切換を実現することが可能である。
【００９０】
（４）接続スイッチ機構部４では、接続スイッチ１１、１２を独立して設けたが、接続スイッチを１つだけ設けて、この接続スイッチにて、切換先となるタップ端子にオン状態のサイリスタＳＲ３を接続し、且つ切換元となるタップ端子にオフ状態のサイリスタＳＲ３を接続するように構成してもよい。
【００９１】
（５）本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９２】
１…タップ巻線
２…Ｔ１タップ端子
３…Ｔ２タップ端子
４…接続スイッチ機構部
７…限流抵抗器
８…中性点端子
９、１０…通電スイッチ
１１、１２…接続スイッチ
１３…切換軸
１４…切換押圧カム
１４ａ、１４ｂ…押圧突起
１５…駆動カム
１５ａ…係合溝
１５ｂ…ガイド溝
１６…バネホルダ
１６ａ、１７ａ…バネ掛け突起
１７…切換レバー
１８…付勢バネ
１９、２１…導体
１９ａ、２１ａ…支え軸
１９ｂ、２１ｂ…アーム軸
１９ｃ、２１ｃ…アーム
１９ｄ、２１ｄ…駆動ローラ
２０、２２…接触子
２３…下部支持板
２４…上部支持板
２５…駆動カム軸受け
２６…バネホルダ軸受け
ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３…サイリスタ
Ｖｍ１、Ｖｍ２、Ｖｒ３…真空バルブ
【図１】
2019102706.tif 000003
【図２】
2019102706.tif 000004
【図３】
2019102706.tif 000005
【図４】
2019102706.tif 000006
【図５】
2019102706.tif 000007
【図６】
2019102706.tif 000008
【図７】
2019102706.tif 000009
【図８】
2019102706.tif 000010
【図９】
2019102706.tif 000011
【図１０】
2019102706.tif 000012
【図１１】
2019102706.tif 000013
【図１２】
2019102706.tif 000014
【図１３】
2019102706.tif 000015
【図１４】
2019102706.tif 000016
【図１５】
2019102706.tif 000017
【図１６】
2019102706.tif 000018
【図１７】
2019102706.tif 000019