特開 2024-81325 負荷時タップ切換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024081325

(43)【公開日】2024-06-18

(54)【発明の名称】負荷時タップ切換器

(51)【国際特許分類】

   H01F 29/04 20060101AFI20240611BHJP

【ＦＩ】

H01F29/04 502A

H01F29/04 502Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022194857

(22)【出願日】2022-12-06

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】阿部 真一郎

(72)【発明者】

【氏名】江口 直紀

(72)【発明者】

【氏名】片山 洋子

(57)【要約】

【課題】コストを抑制することができる負荷時タップ切換器を提供することである。
【解決手段】実施形態の負荷時タップ切換器は、切換開閉器と、槽体と、蓋体と、駆動軸と、限流抵抗器と、下部シールドと、上部シールドと、を持つ。槽体は、切換開閉器を内側に収容する。蓋体は、槽体の上部の開口を閉塞する。駆動軸は、槽体の外側に配置され、切換開閉器を駆動する。限流抵抗器は、切換開閉器の上部に集約して配置される。下部シールドは、切換開閉器に対して着脱可能であり、限流抵抗器の上部を覆い、上面の中央部が平面である。上部シールドは、蓋体の下部に固定され、下面の中央部が平面である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

切換開閉器と、
前記切換開閉器を内側に収容する槽体と、
前記槽体の上部の開口を閉塞する蓋体と、
前記槽体の外側に配置され、前記切換開閉器を駆動する駆動軸と、
前記切換開閉器の上部に集約して配置された限流抵抗器と、
前記切換開閉器に対して着脱可能であり、前記限流抵抗器の上部を覆い、上面の中央部が平面である下部シールドと、
前記蓋体の下部に固定され、下面の中央部が平面である上部シールドと、を有する、
負荷時タップ切換器。

【請求項2】

前記下部シールドを前記切換開閉器に向けて押すことにより前記下部シールドを前記切換開閉器に対して着脱可能とするプッシュロック機構をさらに有する、
請求項１に記載の負荷時タップ切換器。

【請求項3】

前記プッシュロック機構は、前記下部シールドおよび前記切換開閉器の中央部に配置され、
前記下部シールドは、周縁部に等角度間隔で配置され下方に伸びる足部を有する、
請求項２に記載の負荷時タップ切換器。

【請求項4】

前記下部シールドは、中央部から下方に伸びる中央筒を有し、
前記下部シールドは、上端部が前記中央筒に固定され鉛直方向に伸縮可能な弾性部材を有する、
請求項３に記載の負荷時タップ切換器。

【請求項5】

前記下部シールドは、上端部が前記足部に固定され鉛直方向に伸縮可能な弾性部材を有する、
請求項３に記載の負荷時タップ切換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、負荷時タップ切換器に関する。

【背景技術】

【0002】

負荷時タップ切換器は、変圧器の運転中にタップを切り換える。負荷時タップ切換器には、コストを抑制することが求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２２／０８５２８８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、コストを抑制することができる負荷時タップ切換器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の負荷時タップ切換器は、切換開閉器と、槽体と、蓋体と、駆動軸と、限流抵抗器と、下部シールドと、上部シールドと、を持つ。槽体は、切換開閉器を内側に収容する。蓋体は、槽体の上部の開口を閉塞する。駆動軸は、槽体の外側に配置され、切換開閉器を駆動する。限流抵抗器は、切換開閉器の上部に集約して配置される。下部シールドは、切換開閉器に対して着脱可能であり、限流抵抗器の上部を覆い、上面の中央部が平面である。上部シールドは、蓋体の下部に固定され、下面の中央部が平面である。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】負荷時タップ切換器の断面図。

【図2】槽体の上半部の断面図。

【図3】実施形態の下部シールドの斜視図。

【図4】下部シールドおよび切換開閉器の分解断面図。

【図5】プッシュロック機構の第１動作説明図。

【図6】プッシュロック機構の第２動作説明図。

【図7】プッシュロック機構の第３動作説明図。

【図8】プッシュロック機構の第４動作説明図。

【図9】プッシュロック機構の第５動作説明図。

【図10】プッシュロック機構の第６動作説明図。

【図11】実施形態の変形例の下部シールドの斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態の負荷時タップ切換器を、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態の負荷時タップ切換器１０の斜視図である。負荷時タップ切換器１０は、変圧器の運転中にタップを切り換える。負荷時タップ切換器１０は、変圧器本体１のタンク５の内部に配置される。負荷時タップ切換器１０は、タンク５の上面の開口５ａを通って、タンク５の内部に挿入される。

【0008】

負荷時タップ切換器１０は、タップ選択器１１と、切換開閉器３０と、を有する。
タップ選択器１１は、変圧器のタップを選択する。切換開閉器３０は、選択されたタップに回路を切り換える。負荷時タップ切換器１０の下半部にタップ選択器１１が配置され、上半部に切換開閉器３０が配置される。

【0009】

負荷時タップ切換器１０は、槽体２０と、頭部２２と、蓋体２３と、フランジ２４と、を有する。
槽体２０は円筒状である。切換開閉器３０は、槽体２０の内側に収容される。槽体２０の下端部は底板により閉塞される。切換開閉器３０は、槽体２０の底板に固定される。頭部２２は、槽体２０の上端部に接続される。頭部２２は開口する。蓋体２３は、槽体２０および頭部２２の開口を閉塞する。槽体２０は密閉され、槽体２０の内部に絶縁油または絶縁ガス（以下、絶縁油等と言う場合がある。）が充填される。蓋体２３は、頭部２２に対して着脱可能である。フランジ２４は、頭部２２の外周から径方向の外側に伸びる。フランジ２４は、タンク５の開口５ａを閉塞する。タンク５は密閉され、タンク５の内部に絶縁油等が充填される。絶縁油等は、電気絶縁性および消弧性が高い。

【0010】

負荷時タップ切換器１０は、歯車機構１３と、駆動軸１４と、動力導入部１５と、を有する。
歯車機構１３は、電動操作機構（不図示）が発生させた動力を減速して、駆動軸１４に伝達する。歯車機構１３は、頭部２２の径方向の外側に配置され、フランジ２４に固定される。駆動軸１４の上端部は、歯車機構１３に連結される。駆動軸１４は、歯車機構１３から下方に伸びる。駆動軸１４の下端部は、動力導入部１５に連結される。動力導入部１５は、槽体２０とタップ選択器１１との間に配置される。動力導入部１５は、駆動軸１４から伝達された動力を、切換開閉器３０およびタップ選択器１１に導入する。切換開閉器３０およびタップ選択器１１は、駆動軸１４から伝達された動力により動作する。

【0011】

切換開閉器３０は、３相交流の各相について、一対のタップ端子の接続を切り換える。切換開閉器３０は、限流抵抗器３２と、天板３１と、を有する。
限流抵抗器３２は、３相の一対のタップ端子ごとに設置され、タップ端子の接続時の突入電流を制限する。天板３１は、切換開閉器３０の上部に配置される。複数の限流抵抗器３２が、天板３１の上面に集約して配置される。複数の限流抵抗器３２が、水平方向である周方向に並んで配置される。

【0012】

駆動軸１４が槽体２０の内側に配置されると、駆動軸１４と槽体２０との間に限流抵抗器３２が配置されることになる。この場合には、複数の限流抵抗器３２が上下方向に並んで配置されるので、切換開閉器３０が上下方向に高くなる。実施形態では、駆動軸１４が槽体２０の外側に配置される。複数の限流抵抗器３２が水平方向に並んで配置されるので、切換開閉器３０が上下方向に低くなる。

【0013】

切換開閉器３０のメンテナンス作業を実施する場合には、図２に示される頭部２２から蓋体２３が取り外される。槽体２０の内部から絶縁油等が抜油（回収）される。槽体２０の内部に切換開閉器３０を配置したままで、切換開閉器３０のメンテナンス作業が実施される。頭部２２の開口から切換開閉器３０を上方に引き上げて、タンク５の外側で切換開閉器３０のメンテナンス作業が実施される場合もある。

【0014】

切換開閉器３０は槽体２０の内側に収容される。そのため、タンク５の絶縁油等を抜油することなく、槽体２０の絶縁油等を抜油するだけで、切換開閉器３０のメンテナンス作業を実施することができる。歯車機構１３は、フランジ２４に固定され、蓋体２３に固定されない。歯車機構１３を取り外すことなく、蓋体２３を取り外して、切換開閉器３０のメンテナンス作業を実施することができる。以上により、切換開閉器３０のメンテナンス工数が抑制される。また、蓋体２３の構造が簡略化され、部品コストが抑制される。

【0015】

上部シールド２６および下部シールド４０による大地絶縁構造について説明する。
図１に示されるタップ選択器１１および切換開閉器３０は、タンク５に収容される変圧器（不図示）に接続される。負荷時タップ切換器１０の頭部２２、蓋体２３およびフランジ２４は、タンク５に接続される。タンク５は接地される。槽体２０の内部において、切換開閉器３０と蓋体２３との間の電界を緩和して絶縁性を確保するため、大地絶縁構造が導入される。大地絶縁構造は、上部シールド２６および下部シールド４０で構成される。

【0016】

図２は、槽体２０の上半部の断面図である。
上部シールド２６は、次述する下部シールド４０から中央筒４５を除いて、上下反転させたものと同等である。上部シールド２６および下部シールド４０の部品が共通化され、コストが抑制される。上部シールド２６は、シールド本体２７と、足部２８と、を有する。シールド本体２７の下面の中央部は平面である。足部２８は、シールド本体２７から上方に伸び、蓋体２３の下部に固定される。

【0017】

図３は、下部シールド４０の斜視図である。
下部シールド４０は、アルミニウム等の金属材料により形成される。下部シールド４０は、シールド本体４１と、足部４２と、中央筒４５と、を有する。
シールド本体４１は、下方に開口するシャーレ状である。シールド本体４１の上面の中央部は平面である。シールド本体４１の上面と外周面との間には、曲面が形成される。図２に示されるように、シールド本体４１は限流抵抗器３２の上部を覆う。

【0018】

駆動軸１４が槽体２０の外側に配置されるので、シールド本体４１の上面に駆動軸１４の挿通孔を設ける必要がない。駆動軸１４の周囲の電界を緩和するため、駆動軸１４の挿通孔の周囲におけるシールド本体４１の上面に、曲面を形成する必要がない。シールド本体４１の上面の中央部は平面である。シールド本体４１の形状が単純化され、コストが抑制される。槽体２０の内部の電界が緩和される。

【0019】

足部４２は、図３に示されるように、シールド本体４１の周縁部から下方に伸びる。複数の足部４２が、周方向に等角度間隔で配置される。足部４２の先端は、図２に示される切換開閉器３０の天板３１に当接可能である。

【0020】

中央筒４５は、図３に示されるように、円筒形状である。中央筒４５は、シールド本体４１の中心軸と同軸状に配置される。中央筒４５は、シールド本体４１の中央部から下方に伸びる。中央筒４５の内部には、次述されるプッシュロック機構５０のレバー５２等が配置される。

【0021】

図２に示されるように、上部シールド２６および下部シールド４０が上下方向に対向配置される。前述されたように切換開閉器３０の高さが低いので、上部シールド２６と下部シールド４０との間隔が大きくなる。前述されたように、上部シールド２６のシールド本体２７および下部シールド４０のシールド本体４１の形状が単純化される。以上により、槽体２０の内部において、切換開閉器３０と蓋体２３との間の電界が緩和され、絶縁性が確保される。槽体２０の内部の電界を緩和するため、槽体２０の外部に外部シールドを設ける必要がない。リング状の外部シールドと槽体２０の外周との隙間を一定に調整する作業が不要である。負荷時タップ切換器１０のコストが抑制される。

【0022】

プッシュロック機構５０について説明する。
図４は、下部シールド４０および切換開閉器３０の分解断面図である。切換開閉器３０のメンテナンス作業を実施する場合に、下部シールド４０が切換開閉器３０に対して着脱される。メンテナンス作業前に、下部シールド４０が切換開閉器３０から取り外される。メンテナンス作業後に、下部シールド４０が切換開閉器３０に取り付けられる。下部シールド４０は、プッシュロック機構（ハートカム機構）５０により、切換開閉器３０に対して着脱可能である。

【0023】

プッシュロック機構５０は、レバー５２と、水平バネ５７と、鉛直バネ５９と、ハートカムコマ（ハートカム）６２と、を有する。
レバー５２は、下部シールド４０の中央筒４５の内側に配置される。レバー５２は、略上下方向に伸びる。レバー５２は、上端部に回動軸５３を有する。レバー５２は、回動軸５３を中心に回動可能である。回動軸５３は、水平方向に伸び、両端部が中央筒４５に支持される。レバー５２は、下端部に係合ピン５５を有する。係合ピン５５は、回動軸５３と平行に、レバー５２から突出する。レバー５２は、上下方向の中間に腕部５６を有する。腕部５６は、回動軸５３に直交する水平方向に、レバー５２から伸びる。レバー５２を挟んで両側に、一対の腕部５６が伸びる。

【0024】

水平バネ５７は、水平方向に伸縮可能である。水平バネ５７は、腕部５６の周囲に配置される。一対の水平バネ５７が、対応する腕部５６の周囲に配置される。水平バネ５７は、圧縮された状態で、レバー５２と中央筒４５との間に配置される。
鉛直バネ（弾性部材）５９は、上下方向（鉛直方向）に伸縮可能である。鉛直バネ５９の上端部は、中央筒４５の下端部に固定される。鉛直バネ５９の下端部は、切換開閉器３０の天板３１に当接可能である。

【0025】

切換開閉器３０は、天板３１の上方に中央穴３５を有する。天板３１の上方の限流抵抗器３２が、中央穴３５の周囲に配置されて、限流抵抗器３２の中央に中央穴３５が形成される。中央穴３５は、切換開閉器３０の中心軸と同軸状である。中央穴３５の内側の下端部にベースカム６１が配置される。ベースカム６１は、天板３１に固定される。
ハートカムコマ６２は、ベースカム６１に装着される。ハートカムコマ６２の厚さ方向は、レバー５２の回動軸５３と平行である。ハートカムコマ６２の周囲には、レバー５２の係合ピン５５の通路６３が形成される。

【0026】

図５から図１０は、プッシュロック機構５０の第１から第６動作説明図である。
図５に示されるように、ハートカムコマ６２の周縁部には、頂部６４と、第１傾斜部６７ｒと、係合溝６５と、第２傾斜部６７ｓとが形成される。下部シールド４０および切換開閉器３０の中心軸ＣＬに対して、ｒ方向およびｓ方向が以下のように定義される。ｒ方向は、中心軸ＣＬに対してハートカムコマ６２の頂部６４が位置する方向である。ｓ方向は、中心軸ＣＬに対してハートカムコマ６２の係合溝６５が位置する方向である。ｒ方向およびｓ方向は、相互に反対方向である。

【0027】

頂部６４は、ハートカムコマ６２の上端部にある。頂部６４は、中心軸ＣＬからｓ方向にずれて配置される。
係合溝６５は、ハートカムコマ６２の下端部にある。係合溝６５は、中心軸ＣＬからｒ方向にずれて配置される。係合溝６５は、下方に開口する。係合溝６５には、レバー５２の係合ピン５５が係合可能である。

【0028】

第１傾斜部６７ｒは、頂部６４および係合溝６５のｒ方向において、頂部６４と係合溝６５との間を連結する。
第２傾斜部６７ｓは、頂部６４および係合溝６５のｓ方向において、頂部６４と係合溝６５との間を連結する。

【0029】

図４に示される下部シールド４０を切換開閉器３０に取り付ける場合の、プッシュロック機構５０の動作について説明する。
作業者は、下部シールド４０のシールド本体４１の上面に、負圧により吸着する吸盤を取り付ける。吸盤の代わりに、磁石を取り付けてもよい。作業者は、吸盤を保持して、下部シールド４０の中央筒４５を切換開閉器３０の中央穴３５に挿入する。吸盤を介して下部シールド４０を取り扱うことにより、シールド本体４１の上面の損傷が抑制される。シールド本体４１の周囲における電界の乱れが抑制される。

【0030】

図５に示されるように、レバー５２の係合ピン５５がハートカムコマ６２に当接する。係合ピン５５は、ハートカムコマ６２の第１傾斜部６７ｒに当接する。
作業者は、下部シールド４０を切換開閉器３０に向かって下方に押す。
図６に示されるように、係合ピン５５が第１傾斜部６７ｒに案内され、レバー５２がｒ方向に回動する。レバー５２のｒ方向にある第１水平バネ５７ｒが圧縮される。

【0031】

図７に示されるように、係合ピン５５が第１傾斜部６７ｒの下端部を越えると、第１水平バネ５７ｒがレバー５２をｓ方向に押し戻す。係合ピン５５は、ハートカムコマ６２の係合溝６５に係合する。図４に示される鉛直バネ５９の下端部が切換開閉器３０の天板３１に当接して、鉛直バネ５９が圧縮される。以上により、下部シールド４０の切換開閉器３０への取り付けが完了する。

【0032】

下部シールド４０を切換開閉器３０から取り外す場合の、プッシュロック機構５０の動作について説明する。
作業者は、下部シールド４０を切換開閉器３０に向かって下方に押す。
図８に示されるように、係合ピン５５が係合溝６５から抜け出す。第１水平バネ５７ｒがレバー５２をｓ方向に押す。

【0033】

図９に示されるように、係合ピン５５が第２傾斜部６７ｓに乗り上げる。図４に示される鉛直バネ５９が、下部シールド４０を上方に押し上げる。
図１０に示されるように、係合ピン５５が第２傾斜部６７ｓに案内され、レバー５２が上方に移動する。以上により、下部シールド４０の切換開閉器３０からの取り外しが完了する。

【0034】

図１１は、実施形態の変形例の下部シールド４０の斜視図である。図３に示される実施形態の下部シールド４０では、鉛直バネ５９が中央筒４５に固定される。図１１に示される変形例の下部シールド４０では、鉛直バネ５９が足部４２に固定される。実施形態と同様である点に関する変形例の説明は省略される場合がある。

【0035】

下部シールド４０は、複数の足部４２の下端部から下方に突出する突部５８を有する。鉛直バネ５９は、突部５８の周囲に配置される。全ての足部４２の下端部に、鉛直バネ５９が配置される。鉛直バネ５９の上端部は、足部４２に固定される。鉛直バネ５９の下端部は、切換開閉器３０の天板に当接可能である。変形例の鉛直バネ５９も、実施形態の鉛直バネと同様に機能する。

【0036】

以上に詳述されたように、実施形態の負荷時タップ切換器１０は、切換開閉器３０と、槽体２０と、蓋体２３と、駆動軸１４と、限流抵抗器３２と、下部シールド４０と、上部シールド２６と、を持つ。槽体２０は、切換開閉器３０を内側に収容する。蓋体２３は、槽体２０の上部の開口を閉塞する。駆動軸１４は、槽体２０の外側に配置され、切換開閉器３０を駆動する。限流抵抗器３２は、切換開閉器３０の上部に集約して配置される。下部シールド４０は、切換開閉器３０に対して着脱可能であり、限流抵抗器３２の上部を覆い、上面の中央部が平面である。上部シールド２６は、蓋体２３の下部に固定され、下面の中央部が平面である。

【0037】

駆動軸１４が槽体２０の外側に配置される。上部シールド２６および下部シールド４０に駆動軸１４の挿通孔を設ける必要がない。上部シールド２６の下面の中央部が平面である。下部シールド４０の上面の中央部が平面である。上部シールド２６および下部シールド４０の形状が単純化される。負荷時タップ切換器１０のコストが抑制される。

【0038】

駆動軸１４が槽体２０の外側に配置される。複数の限流抵抗器３２が、切換開閉器３０の上部において、水平方向に並んで配置される。切換開閉器３０が上下方向に低くなる。上部シールド２６と下部シールド４０との間隔が大きくなる。前述されたように、上部シールド２６および下部シールド４０の形状が単純化される。以上により、槽体２０の内部において、切換開閉器３０と蓋体２３との間の電界が緩和される。槽体２０の内部の電界を緩和するため、槽体２０の外部に外部シールドを設ける必要がない。負荷時タップ切換器１０のコストが抑制される。

【0039】

負荷時タップ切換器１０は、下部シールド４０を切換開閉器３０に向けて押すことにより下部シールド４０を切換開閉器３０に対して着脱可能とするプッシュロック機構５０をさらに有する。
下部シールド４０を切換開閉器３０に着脱するための取付孔等を、下部シールド４０の上面に設ける必要がない。下部シールド４０の形状が単純化され、負荷時タップ切換器１０のコストが抑制される。簡単な操作で下部シールド４０が着脱可能であり、切換開閉器３０のメンテナンス作業が容易になる。

【0040】

プッシュロック機構５０は、下部シールド４０および切換開閉器３０の中央部に配置される。下部シールド４０は、周縁部に等角度間隔で配置され、下方に伸びる足部４２を有する。
下部シールド４０の着脱動作および姿勢が安定する。

【0041】

下部シールド４０は、中央部から下方に伸びる中央筒４５を有する。下部シールド４０は、上端部が中央筒４５に固定され、上下方向に伸縮可能な鉛直バネ５９を有する。
下部シールド４０は、上端部が足部４２に固定され、上下方向に伸縮可能な鉛直バネ５９を有してもよい。
プッシュロック機構５０の動作が安定する。

【0042】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、中央部が平面である上部シールド２６および下部シールド４０を持つ。これにより、負荷時タップ切換器１０のコストを抑制することができる。

【0043】

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】

【0044】

１０…負荷時タップ切換器、１４…駆動軸、２０…槽体、２３…蓋体、２６…上部シールド、３０…切換開閉器、３２…限流抵抗器、４０…下部シールド、４２…足部、４５…中央筒、５０…プッシュロック機構、５９…鉛直バネ（弾性部材）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】