張俊芹

摘 ?要：雙電源系統(tǒng)是重要負(fù)荷安全運(yùn)行的有效保障，而電源轉(zhuǎn)換開關(guān)是連接兩個(gè)電源的重要樞紐，我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及IEC標(biāo)準(zhǔn)將ATSE（自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)）分類為PC級(jí)和CB級(jí)兩個(gè)級(jí)別。本文針對(duì)市場(chǎng)中種類繁多的產(chǎn)品，從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范出發(fā)，闡述了自動(dòng)轉(zhuǎn)換開設(shè)計(jì)領(lǐng)域各個(gè)類別及其應(yīng)用特點(diǎn)，分析了有關(guān)產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)和可靠性的問題。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān);PC級(jí);CB級(jí);電氣設(shè)計(jì)

依據(jù)相關(guān)規(guī)定，一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電。當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞;一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，除由兩個(gè)電源供電外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。為保證對(duì)特別重要負(fù)荷的供電，嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)中。對(duì)于電源轉(zhuǎn)換時(shí)間有特定要求的一、二級(jí)負(fù)荷及消防控制室、消防水泵等消防設(shè)備的供電，均需設(shè)置自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)裝置。作為消防負(fù)荷和其他重要負(fù)荷的電源轉(zhuǎn)換裝置，ATSE在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。只有正確選擇ATSE，方可確保一、二級(jí)負(fù)荷供電的可靠性和連續(xù)性。

1.自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)簡(jiǎn)介

自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器，也稱ATSE、雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)或雙電源開關(guān)。ATSE是由一個(gè)或幾個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器和其他必需的電器組成，用于監(jiān)測(cè)電源電路，并將一個(gè)或幾個(gè)負(fù)載電路從一個(gè)電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換至另一個(gè)電源的電器，主要用于有重要負(fù)荷（如消防設(shè)備、應(yīng)急照明、銀行和通信數(shù)據(jù)中心等）的供電系統(tǒng)，如額定電壓交流不超過1000V或直流不超過1500V的緊急供電系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)換電源期間中斷向負(fù)載供電。

2.自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在電氣設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用以及型號(hào)的選擇

2.1自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)使用的一般規(guī)定

ATSE在供電系統(tǒng)中處于核心的重要位置，應(yīng)選擇高可靠性的設(shè)備。除有特殊要求外，一般的ATSE在轉(zhuǎn)換電源期間中斷向負(fù)載供電，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮所選ATSE的轉(zhuǎn)換時(shí)間，對(duì)于要求不能中斷電源的特別重要負(fù)載應(yīng)采用UPS，保證供電連續(xù)性。在供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量減少ATSE的配置級(jí)數(shù)。此外，除了根據(jù)負(fù)載的特性，正確選用ATSE的使用類別外，還應(yīng)根據(jù)配電系統(tǒng)的組成及負(fù)荷的重要程度，正確選用PC級(jí)和CB級(jí)ATSE。

2.2關(guān)于CB級(jí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇

CB級(jí)產(chǎn)品是由兩只空氣斷路器和控制器組合而成，具有機(jī)械聯(lián)鎖和電氣聯(lián)鎖，并將保護(hù)開關(guān)和切換開關(guān)結(jié)合在一起，既有保護(hù)功能，又有切換功能，系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠。對(duì)CB級(jí)的ATSE進(jìn)行選擇，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：CN級(jí)ATSE具有保護(hù)電器的功能，應(yīng)滿足配電系統(tǒng)短路保護(hù)的分?jǐn)嗄芰?用于負(fù)載為消防水泵，風(fēng)機(jī)類電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)采用具有電磁式脫扣器的斷路器;作用于CB級(jí)ATSE的上，下級(jí)保護(hù)電器及其本身，應(yīng)注意其保護(hù)選擇性的配合;CB級(jí)ATSE選用時(shí)應(yīng)注意其操作機(jī)構(gòu)及開關(guān)本體的可靠性;當(dāng)CB級(jí)ATSE動(dòng)作于故障跳閘時(shí)，應(yīng)將分閘報(bào)警信號(hào)上傳。

2.3關(guān)于PC級(jí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇

PC級(jí)產(chǎn)品一般封裝在一個(gè)完整的殼體內(nèi)，由兩只負(fù)荷開關(guān)或隔離開關(guān)疊加和控制器組合而成，具有機(jī)械聯(lián)鎖和電氣聯(lián)鎖。對(duì)PC級(jí)ATSE進(jìn)行選擇，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：PC級(jí)只能通斷用電設(shè)備的負(fù)荷電流，并耐受產(chǎn)品規(guī)定的短路電流，不能分?jǐn)喽搪冯娏?在需要設(shè)置保護(hù)時(shí)，設(shè)置保護(hù)電器，并應(yīng)進(jìn)行選擇性配合的校驗(yàn)，且該保護(hù)電器的參數(shù)須滿足ATSE制造商提供的數(shù)據(jù);防止發(fā)生正常電源與備用電源并列運(yùn)行的可能;當(dāng)要求PC級(jí)ATSE動(dòng)作于將短路電流接通到正常電源回路上時(shí)，接通預(yù)期短路電流，必須校驗(yàn)接通短路電流的能力。

2.4四級(jí)型自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的應(yīng)用

根據(jù)IEC465.1.5條規(guī)定，正常供電電源與備用發(fā)電機(jī)之間若不是同一接地網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)用四級(jí)型開關(guān)。帶剩余電流保護(hù)的雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)采用四級(jí)開關(guān)。兩個(gè)電源開關(guān)帶剩余電流保護(hù)，其下級(jí)的電源轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)用四級(jí)開關(guān)。兩種不同接地系統(tǒng)間電源轉(zhuǎn)換開關(guān)也應(yīng)該應(yīng)用四級(jí)開關(guān)。

2.5CB級(jí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器前短路保護(hù)電器的設(shè)置

對(duì)于PC級(jí)和CB級(jí)的ATSE，在設(shè)置短路保護(hù)電器方面的要求是不一樣的。CB級(jí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器的開關(guān)執(zhí)行斷路器本身帶熱磁保護(hù)，它的主觸頭能夠接通并用于分?jǐn)喽搪冯娏?。因此配電箱、柜?nèi)BC級(jí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器前端可只設(shè)置隔離電器或隔離開關(guān)，不必再設(shè)短路保護(hù)電器。

2.6PC級(jí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器前短路保護(hù)電器的設(shè)置

PC級(jí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器只有電源轉(zhuǎn)換功能，沒有短路及過載保護(hù)功能，它的額定電流小于等于250A的PC級(jí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器，額定短時(shí)耐受電流有效值（1s）一般在5KA～12KA左右;額定電流大于250A小于等于630A的PC級(jí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器，額定短時(shí)耐受電流有效值（1s）一般在13KA～25KA左右。由于以下因素，在配電箱、柜內(nèi)PC級(jí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器前端須設(shè)置短路保護(hù)電器：雖然PC級(jí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器有一定的承受短路電流的能力，但沒有切斷短路電流的能力，其前端需要設(shè)置短路保護(hù)電器;此外還應(yīng)考慮設(shè)置隔離電器的要求。因此配電箱、柜內(nèi)PC級(jí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器前端應(yīng)設(shè)置符合隔離要求的短路保護(hù)電器。

3.自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在電氣設(shè)計(jì)領(lǐng)域的意義

自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)作為應(yīng)急備用電源系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)主用電源與應(yīng)急備用發(fā)電機(jī)組間的自動(dòng)可靠轉(zhuǎn)換。當(dāng)主用電源失效，自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)控制系統(tǒng)在檢測(cè)出電源的失效狀態(tài)后，會(huì)給發(fā)電機(jī)組發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)發(fā)電機(jī)組的頻率和電壓都達(dá)到適當(dāng)值時(shí)，將接通發(fā)電機(jī)組向負(fù)載供電。當(dāng)市電停電時(shí)，發(fā)電機(jī)組還處于停機(jī)狀態(tài)，負(fù)載將會(huì)斷電約10s，以起動(dòng)發(fā)電機(jī)組，除非系統(tǒng)配有UPS不間斷電源。當(dāng)轉(zhuǎn)換發(fā)生在兩路電源都有電的情況下，很多情況下，大家都認(rèn)為選擇自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的首要標(biāo)準(zhǔn)是可靠性，但在某些情況下，其選擇只是基于使用的方便程度。完全消除電源切換間供電波動(dòng)的造價(jià)會(huì)增加更多，同時(shí)由于加入過于復(fù)雜的控制設(shè)備，也使自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)甚至發(fā)電機(jī)組的可靠性受到影響。

4.結(jié)語：

ATSE產(chǎn)品進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的時(shí)間比較晚，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、原則等還需隨著時(shí)代、市場(chǎng)、技術(shù)發(fā)展不斷進(jìn)行更新和發(fā)展。目前，PC級(jí)和CB級(jí)產(chǎn)品之爭(zhēng)還在延續(xù)，不同的設(shè)計(jì)思想和理念在碰撞和沖突中孕育著創(chuàng)新的源泉。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，具有高分?jǐn)?、耐受能力等?yōu)點(diǎn)的一體式CB級(jí)ATSE產(chǎn)品正在研發(fā)、實(shí)驗(yàn)階段，更多簡(jiǎn)單安全的產(chǎn)品正在不斷進(jìn)入市場(chǎng)。但我們應(yīng)注意，好的產(chǎn)品只代表一個(gè)方面，根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)選用正確的產(chǎn)品，進(jìn)行合理的配置，并加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)，才能確保配電系統(tǒng)智能轉(zhuǎn)換，可靠無憂。

參考文獻(xiàn)：

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[2]任紅、羅潔、韓全勝等，雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)電器的選擇及應(yīng)用，建筑電氣設(shè)計(jì)通訊，2005.