JPH0613248A

JPH0613248A - 負荷時タップ切換器の異常診断システム

Info

Publication number: JPH0613248A
Application number: JP16579892A
Authority: JP
Inventors: Shigekatsu Sato; 重勝佐藤; Fumihisa Ichikawa; 文久市川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-06-24
Filing date: 1992-06-24
Publication date: 1994-01-21
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: JP2702357B2

Abstract

(57)【要約】【目的】容易に事故を未然に防止することを可能とす
る。【構成】システムが、変圧器タンク３外に設けられ、
かつ切換開閉器２の接点開閉音を検出する検出手段８
と、この検出手段８により検出した切換開閉器２の接点
開閉音波形を周波数選択用フィルタ９を介して入力し、
演算、判定、表示する入力回路１０、演算回路１１、判
定回路１２および表示部１３を持った処理装置１４とが
設けられたものであることを特徴とする。【効果】切換開閉器の切換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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は負荷時タップ切換器の異
常診断システムに関するものである。

【０００２】

【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位置を占め、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
の少ない機構部の１つとして、更に主回路電流を流す主
器として、その信頼性は年々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。

【０００３】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図８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
荷時ップ切換器の構成および保護装置１の従来例を示す
もので、この種の保護装置１は実公昭４９−３８７３４
号公報がある。

【０００４】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２は、変圧器タンク３のカバ
ーから変圧器タンク３内に吊り下げられるように取付け
られているが、切換開閉器２は電流切換のための接触部
を備えており、タップ選択器４はタップ巻線のタップを
選択、接続する。切換開閉器２の頭部は変圧器タンク３
の外に出ており、水平・垂直の伝動軸５を介してタップ
切換の駆動源である電動操作機構６に連結されている。
ここで、保護装置１は、切換開閉器２の切換不具合等に
起因する内部異常を検出し、機器を保護するための装置
である。なお、同図において７は切換開閉器２とタップ
選択器４とに駆動力を与える源の電動機である。

【０００５】図９は負荷時タップ切換器の基本的な切換
接点シーケンスを示す図である。同図で４Ａおよび４Ｂ
はタップ４ａ、４ｂ、４ｃを選択するタップ選択器であ
る。ＡｒおよびＡｒ´は主接触子であり、このうち主接
触子Ａｒはタップ選択器４Ａと直列接続されると共に、
抵抗接触子Ｒと並列に接続され、同様に主接触子Ａｒ´
はタップ選択器４Ｂと直列接続されると共に、抵抗接触
子Ｒ´と並列に接続されている。

【０００６】次にタップ切換動作について説明すると、
まず、同図（ａ）では、主接触子Ａｒが閉じていて、電
流はタップ選択器４Ａを通り、主接触子Ａｒを経由して
流れるようになっている。次いで、同図（ｂ）で抵抗接
触子Ｒが閉じ主接触子Ａｒが開くと、電流はタップ選択
器４Ａを通り、抵抗接触子Ｒを経由して流れるようにな
る。次に、同図（ｃ）で抵抗接触子Ｒが閉じたまま抵抗
接触子Ｒ´が閉じると、電流の流れは次のように２重に
なる。すなわち、一方はタップ選択器４Ａを通り、抵抗
接触子Ｒを経由して、他方はタップ選択器４Ｂを通り、
抵抗接触子Ｒ´を経由して夫々流れる。更にこの場合
は、タップ間が抵抗接触子ＲおよびＲ´を介して短絡さ
れており、１タップ分の電位差により循環電流がタップ
選択器４Ａ、抵抗接触子Ｒ、Ｒ´およびタップ選択器４
Ｂを通って流れる。更に、同図（ｄ）で抵抗接触子Ｒが
開くと、電流はタップ選択器４Ｂを通り、抵抗接触子Ｒ
´を経由して流れる。そして最終段階の同図（ｅ）で主
接触子Ａｒ´が閉じ抵抗接触子Ｒ´が開くと、電流がタ
ップ選択器４Ｂを通り、主接触子Ａｒ´を経由して流
れ、タップ選択器４Ａから４Ｂに電流が移る動作を完了
する。

【０００７】電流をタップ選択器４Ｂから４Ａに移し換
える動作の場合は、上述とは逆に同図（ｅ）から（ａ）
の順序で行なえばよい。

【０００８】この場合、各接触子の動作状態を表わす接
点シーケンスは図中矢印で示されているように、抵抗接
触子ＲＯＮ（閉）、Ｒ´ＯＮ(閉）、ＲＯＦＦ(開)およ
びＲ´ＯＦＦ(開)は、それぞれ同図（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）および（ｅ）に対応している。そして、各接触子
動作間の時間、ＲＯＮ(閉)からＲ´ＯＮ(閉)までを
ｔ₁、Ｒ´ＯＮ(閉)からＲＯＦＦ(開)までをｔ₂、ＲＯＦ
Ｆ（開）からＲ´ＯＦＦ(開)までをｔ₃、およびＲＯＮ
（閉）からＲ´ＯＦＦ（開）までをＴで表わすと、正常
なタップ切換動作の場合、これらの値ｔ₁、ｔ₂、ｔ₃お
よびＴは、ある基準値内に収まる。従って、切換状態の
異常診断をする場合は、この切換時間をオシログラフな
どの測定装置で実測し、基準値との比較をする方法がと
られている。この時には、変圧器を停止し負荷時タップ
切換器の変圧器外への吊り出し作業を伴う。

【０００９】

【発明が解決しよとする課題】上記従来技術で主に切換
開閉器の駆動部分で何か不具合、例えば軸受の固渋や接
触子の開閉抵抗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、切換開閉器の早切り動作が著しく遅延
し、最悪の場合、切換途中で動作が停止することが考え
られる。仮に、切換開閉器の早切り操作軸で固渋が生
じ、切換開閉器が途中で動作停止になったとする。この
ようになると接点シーケンスに従った接触子の開閉が行
われず、アークが継続し、接触子自体、限流抵抗器また
近傍絶縁物等の過熱・溶損を伴うばかりか、切換開閉器
筒内の油の急激な分解により大量のガスが発生し、急峻
な内部圧力上昇と油流とを発生する。この場合、圧力上
昇割合によっては切換開閉器筒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。

【００１０】これを防ぐために設けられたのが放圧装置
および油流継電器などの保護装置であり、内部圧力が増
大してある設定値に達した時に動作し、それ以降の不具
合進行を停止するため、変圧器をトリップさせるなど重
大事故を防止する役目を担っている。

【００１１】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
は不十分と言わざるを得ず、一旦放圧装置や油流継電器
などの保護装置が動作すると、少なくともその時点で機
器は全く停止してしまう。

【００１２】また、機器を復旧させるには、予想外の対
策時間と費用支出とを伴うため、機器の経済的運営の面
からも必ずしも万全の保護装置ではない。

【００１３】これは、放圧装置および油流継電器が切換
開閉器内部異常のかなり進んだ段階をとらえて検出、保
護する保護装置であることに起因する。

【００１４】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。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、システム
が、変圧器タンク外に設けられ、かつ切換開閉器の接点
開閉音を検出する検出手段と、この検出手段により検出
した切換開閉器の接点開閉音波形を周波数選択用フィル
タを介して入力し演算、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が設け
られたものとすることにより、達成される。

【００１６】

【作用】上記手段を設けたので、切換開閉器の切換に関
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。

【００１７】すなわちまず、切換開閉器の接点開閉音波
形を検出し、それを適切な周波数選択用フィルタに通
す。これにより得られた結果は、切換開閉器切換時の接
点のＯＮ(閉)時とＯＦＦ(開)時のみ、大きな振幅を示す
振動波形となり、その時間間隔は、切換時の接点シーケ
ンスに対応する。

【００１８】従って、この振動波形データを適切に比較
判定することによって、接点シーケンスの変化や駆動系
異常の兆候および接触子の消耗量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。

【００１９】

【実施例】次に本発明を実施例により具体的に説明す
る。

【００２０】〔実施例１〕図１から図４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、変圧器タンク３外に設けられ、かつ切換開閉器２
の切換開閉音を検出する検出手段８と、この検出手段８
により検出した切換開閉器２の切換開閉音波形を周波数
選択用フィルタ９を介して入力し、演算、判定、表示す
る入力回路１０、演算回路１１、判定回路１２および表
示部１３を持った処理装置１４を設けて構成した。この
ようにすることにより切換開閉器２の不具合に関する異
常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
切換器の異常診断システムを得ることができる。

【００２１】すなわち従来構成と異なる点は、変圧器タ
ンク３外に切換開閉器２の切換開閉音の検出手段８を設
け、タップ切換に伴って生ずる切換開閉音波形を検出で
きるようにしたことである。そしてこの出力信号は周波
数選択用フィルタ９を介し処理装置１４の入力回路１０
を経由して演算回路１１に導かれ、判定回路１２で比較
判定された結果が表示部１３に表わされる。なお図１に
おいて１５はタップ切換ロック回路である。

【００２２】このような構成にすることで、事故を未然
に防止できる異常診断システムを提供することができる
のであるが、まず、検出された切換開閉器２の切換開閉
音と実際のタップ切換現象についての関係を図２、３に
より図１を参照にして説明する。

【００２３】図２は、正常タップ切換時の接点シーケン
スと切換開閉音の関係を示す図である。切換開閉音の検
出手段８により検出された信号を適切な周波数選択用フ
ィルタ９を通すことで、切換時の接触子のＯＮ（閉）時
とＯＦＦ(開)時のみ大きな振幅を示す振動波形となり、
その時間間隔は接点シーケンスのｔ₁、ｔ₂、ｔ₃、およ
びＴに対応する。この時、接触子のＯＮ（閉）時には、
接触子同志の衝突により振動波形が大きな振幅を示すの
は一般的であるが、ＯＦＦ(開)時にも振動波形が大きく
検出できるように周波数選択用フィルタ９を１００〜２
００Ｈｚに選んでいるところに特徴がある。

【００２４】図３は、タップ切換により接触子が電気的
に消耗した場合のタップ切換時の接点シーケンスと切換
開閉音の関係を示す図である。同図に示されているよう
に接触子が消耗すると、点線で示すように時間間隔がｔ
₁からｔ₁´へ、ｔ₂からｔ₂´へ、ｔ₃からｔ₃´へ、およ
びＴからＴ´へと変化する。勿論、時間間隔は接触子の
消耗以外に、早切駆動ばね（図示せず）の切損などの異
常、また、機構部の軸受の固渋、接触子の開閉抵抗力の
増大などによっても変化する。

【００２５】次に処理装置１４の内容を図４に基づいて
説明する。図４に示されているように切換開閉音の検出
手段８（図１参照）により検出された検出値は、演算回
路１１に導かれ比較判定される。そしてその結果はＯＲ
回路１２ａ、１２ｂ、ＡＮＤ回路１２ｃを経由して、条
件により駆動系の警報回路１３ａあるいは異常回路１３
ｆを経由してタップ切換ロック回路１５に導かれるもの
と、正常表示部１３ｂに送られるもの、またはその結果
が、直接に警報のみの警報回路１３ｄと消耗量予測回路
１３ｅに送られるものにわかれる。同図の操作電源異常
判定回路１３ｃ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、また、電源は正常でも切換開閉器駆動系の
軸の切損などにより、駆動トルクが全く伝えられなかっ
たことによるものかを判断するものである。図１の処理
装置１４は電動操作機構６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。

【００２６】ところで図４にも示されているように、タ
ップ切換時において切換開閉音の検出手段８（図１参
照）で何も検出しなかった場合、情報は入力回路１０を
経由して操作電源異常判定回路１３ｃに送られ判定され
る。

【００２７】一方検出値有りの場合は、それぞれの接点
の開閉時間を正常値と比較するようにしている。今、タ
ップ切換時の切換時間Ｔが例えば正常値の１．５倍(図
中に()値で示す)以上、またはｔ₂が正常値の１／３（図
中に（）値で示す）以下になった時には、タップ切換
動作に何等かの異常兆候が考えられるとして、警報回路
１３ａに導かれて警報表示するとともに、タップ切換ロ
ック回路１５に導かれて、電動機７によるタップ切換を
停止する。一方、切換時間Ｔが例えば正常値の２倍以
上、またはｔ₁、ｔ₃が正常値の２倍以上になった時に
は、タップ切換動作に何らかの異常が進展しつつあると
して、異常回路１３ｆに導かれて異常表示するととも
に、タップ切換ロック回路１５に導かれ、電動機７によ
るタップ切換を停止する。また、ｔ₂が１／２以下にな
った時には、警報回路１３ｄに導かれ、タップ切換異常
兆候として警報表示する。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１３ｂに導かれる。また
比較要素として、ある切換回数間のデータ比較による値
の変化割合とするのも良い。

【００２８】ところで、１３ｅは接触子の消耗量予測回
路である。図３で説明したように、接触子の消耗量と接
点シーケンスの時間との間には密接な関係が有るので、
この相関関係を利用し、ｔ₁およびｔ₃の時間測定値から
標準偏差を考慮した接触子の消耗量予測と余切換寿命を
推定することができる。

【００２９】なお、図１に示す検出手段８は、装置のセ
ットおよび測定作業に全く変圧器主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全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８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かせればよい。

【００３０】このように本実施例によれば、接点シーケ
ンスの変化や駆動系異常の兆候および接触子の消耗量を
事前に感知し、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
ない適切な処置をすることができ、事故発生を未然に防
止して信頼性を十分に高めることができる。

【００３１】〔実施例２〕図５には、本発明の他の実
施例が示されている。本実施例は、演算回路１１からの
データの演算値を記憶する記憶装置１６と、この記憶装
置１６からの記憶値を適宜に出力する出力自在な出力装
置１７とが設けられた場合である。そして適宜に出力さ
れたデータは、演算回路１１から直接判定回路１２に送
られるものと並列に判定回路１２に送られ判定されるよ
うになっている。

【００３２】ここで出力装置１７には、シンボル化され
たカラー表示の負荷時タップ切換回路を表示し、基準値
からの変化分の大小をベースに、色分けなどによりどの
接触子の消耗量が大きいか、また正常、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良い。

【００３３】このように、本実施例によれば、切換開閉
器２の接点開閉音を検出する検出手段８を設け、検出値
を演算，比較判定することで接点シーケンスの変化や駆
動系異常の兆候および接触子の消耗量を事前に感知する
ことができるようになって、前述の場合と同様な作用効
果を奏することができる。

【００３４】〔実施例３〕図６には本発明の更に他の
実施例が示されている。図６は変圧器タンク３の壁また
は切換開閉器２の早切操作軸にそれぞれ歪検出手段１
８、１９を設け、これら歪検出手段１８、１９により検
出した信号を処理装置１４（図１参照）に導き演算、比
較判定することで前述の場合と同様の効果を得ることが
できる。

【００３５】〔実施例４〕図７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、検出手段８により
検出した切換開閉器２の切換開閉音波形を処理装置１４
で処理した後、電話回線などの連絡手段２０により例え
ば機器製造者や装置管理者の遠方監視装置２１にデータ
を送るようにした。このようにすることにより、現地機
器据付場所から遠く離れた所で運転の一括監視ができ、
予防保全、自動化にも有効な負荷時タップ切換器の切換
異常診断システムとすることが可能である。

【００３６】

【発明の効果】このように本発明は、システムが、変圧
器タンク外に設けられ、かつ切換開閉器の接点開閉音を
検出する検出手段と、この検出手段により検出した切換
開閉器の接点開閉音波形を周波数選択用フィルタを介し
て入力し、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が設けられた
ものとしたので、切換開閉器の切換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】

【図１】本発明の負荷時タップ切換器の異常診断ステム
の一実施例を示す説明図である。

【図２】同じく一実施例の切換開閉器の切換開閉音波形
の正常検出特性図である。

【図３】同じく一実施例の接触子消耗時の切換開閉器の
切換開閉音波形の検出特性図である。

【図４】同じく一実施例の異常診断ステムのブロック図
である。

【図５】本発明の負荷時タップ切換器の異常診断システ
ムの他の実施例を示す説明図である。

【図６】本発明の負荷時タップ切換器の異常診断システ
ムの更に他の実施例を示す説明図である。

【図７】本発明の負荷時タップ切換器の異常診断システ
ムの更に他の実施例を示す説明図である。

【図８】従来の負荷時タップ切換器の異常診断システム
の説明図である。

【図９】同じく従来の負荷時タップ切換器の切換シーケ
ンスと接点シーケンスの説明図である。

【符号の説明】

１…保護装置、２…切換開閉器、３…変圧器タンク、
４、４ａ、４ｂ…タップ選択器、５…伝動軸、６…電動
操作機構、７…電動機、８…検出手段、９…周波数選択
用フィルタ、１０…入力回路、１１…演算回路、１２…
判定回路、１３…表示部、１４…処理装置、１６…記憶
装置、１７…出力装置、１８、１９…歪検出手段、２０
…連絡手段、２１…遠方監視装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】変圧器タンク内に設けられた切換開閉器
およびタップ巻線のタップを選択するタップ選択器と、
前記変圧器タンクの外壁上部に設けられ、かつ変圧器内
部の異常を検出する保護装置と、前記変圧器タンク外に
出ている切換開閉器の上部に連結された伝動軸と、この
伝動軸に連結され、かつ電動機内蔵の電動操作機構とを
備え、前記伝動軸、電動操作機構を介して前記切換開閉
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
プ切換器の異常診断システムにおいて、前記システム
が、前記変圧器タンク外に設けられ、かつ前記切換開閉
器の接点開閉音を検出する検出手段と、この検出手段に
より検出した切換開閉器の接点開閉音波形を周波数選択
用フィルタを介して入力し、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
置とが設けられたものであることを特徴とする負荷時タ
ップ切換器の異常診断システム。
【請求項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、この判定値を越えた時
に警報を発し、かつ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異常診断システム。
【請求項３】前記接点開閉音を検出する検出手段が、
前記変圧器タンクに設けた歪検出手段で形成されたもの
である請求項１記載の負荷時タップ切換器の異常診断シ
ステム。
【請求項４】前記処理装置が、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異
常診断システム。
【請求項５】前記処理装置が、前記記憶値および出力
された出力値を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接点消耗量の
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４記載の
負荷時タップ切換器の異常診断システム。
【請求項６】前記処理装置が、前記基準値からの変化
分の大小によりパターン図形化した出力画面上に色分け
して出力することにより各接点毎の変化を判別するよう
にされたものである請求項１または請求項５記載の負荷
時タップ切換器の異常診断システム。
【請求項７】前記システムが、前記処理装置に電話回
線などの連絡手段を介して遠方監視装置が接続されたも
のである請求項１記載の負荷時タップ切換器の異常診断
システム。