雙電源自動切換裝置的選用策略

丁興群

摘要：智能雙電源裝置就是這種在兩路電源之間進(jìn)行可靠切換、以保證供電的裝置。當(dāng)常用電源異常，智能雙電源裝置能自動切換到備用電源，智能雙電源裝置由開關(guān)本體和控制器兩部分組成。開關(guān)本體由電機(jī)通過機(jī)械聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)控制常用電源的斷路器和備用電源的斷路器的分合，進(jìn)而控制電源的切換?？刂破魍ㄟ^對電壓的采樣來判斷電源是否異常，如果出現(xiàn)異常應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)的切換。

關(guān)鍵詞：雙電源自動切換裝置；控制方式；選用策略

隨著供電可靠性要求的提高，反事故措施的日趨完善，越來越多的先進(jìn)設(shè)備投入應(yīng)用到供電系統(tǒng)中。雙電源自動切換裝置是一種由微處理器控制，用于電網(wǎng)系統(tǒng)中網(wǎng)電與網(wǎng)電或網(wǎng)電與發(fā)電機(jī)電源啟動切換的裝置，可使電源連續(xù)源供電。過去的兩路電源用戶，在低壓側(cè)采用手動操作的雙向隔離開關(guān)進(jìn)行倒閘操作，因此常出現(xiàn)誤操作而引起事故。目前投入使用的專用智能化設(shè)備，具有自投自復(fù)、自投不自復(fù)和電網(wǎng)發(fā)電機(jī)三種切換功能，對兩路供電電源的三相電壓有效值及相位進(jìn)行實時檢測，當(dāng)任一相發(fā)生過壓、欠壓、缺相，能自動從異常電源切換到正常電源。目前，雙電源自動切換裝置在醫(yī)院、賓館和礦山等有廣泛的應(yīng)用。

1 雙電源自動切換裝置的動作處理

1.1 雙電源自動切換裝置的起動原因

事故自動切換。由保護(hù)接點起動。發(fā)變組、廠變和其它保護(hù)出口跳工作電源開關(guān)的同時，起動快切裝置進(jìn)行切換，快切裝置按事先設(shè)定的自動切換方式（串聯(lián)、同時）進(jìn)行分合閘操作。

不正常情況自動切換。有兩種不正常情況，一是母線失壓。母線電壓低于整定電壓達(dá)整定延時后，裝置自行起動，并按自動方式進(jìn)行切換。二是工作電源開關(guān)誤跳，由工作開關(guān)輔助接點起動裝置，在切換條件滿足時合上備用電源。

1.2 自動切換裝置的切換過程

當(dāng)滿足自動切換裝置起動條件時，失壓側(cè)電源進(jìn)線開關(guān)跳開，母聯(lián)投入，恢復(fù)供電。

2 雙電源自動切換開關(guān)的選用

自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器（ATSE）是由一個（或幾個）轉(zhuǎn)換開關(guān)電器和其他必需的電器組成，用于監(jiān)測電源、并將電路從一個或幾個負(fù)載電路從一個電源自動轉(zhuǎn)換至另一個電源的電器。

ATSE可分為PC級和CB級兩個級別。PC級ATSE可分為由轉(zhuǎn)換開關(guān)、電機(jī)操作機(jī)構(gòu)或電磁操作機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換控制器、聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)組成的PC級ATSE和由無短路保護(hù)的斷路器、電動操作機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換控制器、聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)組成的PC級ATSE兩種形式。CB級ATSE是由斷路器、電機(jī)操作機(jī)構(gòu)或電磁操作機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換控制器、聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)組成。

目前用戶中已大量使用智能型雙電源自動切換開關(guān)，對防止誤操作、提高供電可靠性起到了一定作用。目前用戶中常用的系列智能型雙電源自動切換開關(guān)有以下幾類。

2.1 RWQ4系列智能型雙電源自動切換開關(guān)（PC級）

智能型雙電源自動切換開關(guān)由開關(guān)體和功換控制器兩大部分組成。采用電磁驅(qū)動，切換控制器的工作電源，采用主、備用電源的交流220 V電源，無需另外的控制電源。

2.2 JXQ5系列自動轉(zhuǎn)換開關(guān)

JXQ5系列自動轉(zhuǎn)換開關(guān)由一個整體塑殼式隔離開關(guān)、一個執(zhí)行機(jī)構(gòu)及一個控制器組成。適用于兩路電源供電系統(tǒng)中。根據(jù)預(yù)定條件，實現(xiàn)將一個負(fù)載或幾個負(fù)載在兩路電源之間自動轉(zhuǎn)換；同時也適用于緊急供電系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)換電源期間中斷向負(fù)載供電。該系列自動轉(zhuǎn)換開關(guān)現(xiàn)應(yīng)用于高層樓宇、郵電通訊、工礦企業(yè)、船舶運輸?shù)刃璨婚g斷供電的重要場所用戶的線路設(shè)施、電氣設(shè)備的雙回路電源供電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換和隔離。通過自動或手動操作，完成常用電源與備用電源之間的轉(zhuǎn)換。在城市用電急劇增加的必然趨勢下，更能滿足對用電可靠性的更高要求。

3 CB級雙電源自動切換裝置的選擇性保護(hù)策略

斷路器或熔斷器是CB級雙電源自動切換裝置中的保護(hù)電器，而雙電源自動切換裝置的配電饋出回路的線路保護(hù)電器也是斷路器或熔斷器，存在保護(hù)電器之間保護(hù)選擇性的配合問題。由于雙電源自動切換裝置的服務(wù)對象是一級負(fù)荷、一級負(fù)荷中的重要負(fù)荷、二級負(fù)荷，所以CB級雙電源自動切換裝置須認(rèn)真對待保護(hù)選擇性的配合問題。

CB級雙電源自動切換裝置的斷路器需與上、下級保護(hù)電器具有保護(hù)選擇性。當(dāng)CB級雙電源自動切換裝置保護(hù)電器為熔斷器，若饋出線路的保護(hù)電器亦為熔斷器，并安裝在同一箱體內(nèi)，為上下二級熔斷器串聯(lián)連接，如果熔斷器之間的額定電流相差1.6倍或1.6倍以上，在達(dá)到額定通斷能力為止的整個過電流范圍內(nèi)基本上能保護(hù)實現(xiàn)絕對選擇性。雙電源自動切換裝置上、下級的保護(hù)電器的保護(hù)選擇性應(yīng)及時校驗。

4 雙電源自動切換裝置主電路開關(guān)電器的極數(shù)選用策略

4.1 電源的接地型式均為TN-C系統(tǒng)

TN-C系統(tǒng)中，中性導(dǎo)體的和保護(hù)的功能組合在一根導(dǎo)體中。國家標(biāo)準(zhǔn)GB50054-1995第2.2.12條規(guī)定：“在TN-C系統(tǒng)中，PEN線嚴(yán)禁接入開關(guān)設(shè)備?！保粐覙?biāo)準(zhǔn)GB16895.3-2004（idtIEC60634-5-54:2002）《建筑物電氣裝置第5-54部分：電氣設(shè)備的選擇和安裝接地配置、保護(hù)導(dǎo)體和保護(hù)聯(lián)結(jié)導(dǎo)體》第543.3.3條規(guī)定：“在保護(hù)導(dǎo)體中，不應(yīng)串入開關(guān)器件?！?；IEC標(biāo)準(zhǔn)IEC60634-4-46：1981《建筑物電氣裝置第4部分：安全防護(hù)第46章：隔離和開關(guān)》第461.2條規(guī)定：“在TN-C系統(tǒng)中，PEN線不得被隔離或開關(guān)。”，所以雙電源自動切換裝置主電路開關(guān)電器的極數(shù)僅斷電源線。即交流單相二線制采用單極；交流兩相三線制采用兩極；交流三相四線制采用三極；TN-C直流系統(tǒng)引出L+和PEN（d.c.）時采用單極開關(guān)斷L+；TN-C直流系統(tǒng)引出L+、L-和PEN（d.c.）時采用兩極開關(guān)L+、L-。

4.2電源的接地型式均為TN-S系統(tǒng)

TN-S系統(tǒng)中，使用一根獨立的保護(hù)導(dǎo)體。若兩個電源的中性線接地點是通過同一總接地母線接地，按照IEC標(biāo)準(zhǔn)IEC60364-4-46：1981第461.2條規(guī)定：“在TN-S系統(tǒng)中，中性線線不需要隔離或開關(guān)?！彪p電源自動切換裝置主電路開關(guān)電器的極數(shù)同TN-C系統(tǒng)。TN-S系統(tǒng)中，若兩個電源的中性線接地點不是通過同一總接地母線接地，即二個獨立的接地裝置接地，在TN-S系統(tǒng)中，中性線不設(shè)隔離或開關(guān)，則中性線有兩個入地點，在裝有剩余電流保護(hù)器的電路中，ATSE中性線需要隔離或開關(guān)。國家標(biāo)準(zhǔn)GB50054-1995第4.5.6條規(guī)定：“在TT或TN-S系統(tǒng)中，N線上不宜裝設(shè)電器將N線斷開，當(dāng)需要斷開N線是，應(yīng)裝設(shè)相線和N線一起切斷的保護(hù)電器。當(dāng)裝設(shè)漏電電流動作的保護(hù)電器時，應(yīng)能將其所保護(hù)的回路所有帶電導(dǎo)線斷開?！?/p>

4.3電源的接地型式分別為TN-S系統(tǒng)和TT系統(tǒng)

TT電源系統(tǒng)有一個直接接地，裝置的外露可導(dǎo)電部分通過接地極接地，該接地極在電氣上獨立于電源系統(tǒng)的接地極。在TN-S系統(tǒng)和TT系統(tǒng)中N線是電源線，TN-S電源系統(tǒng)和TT電源系統(tǒng)的接地裝置在電氣上獨立的，所以所選用的雙電源自動切換裝置主電路開關(guān)電器的極數(shù)要切全部電源線。

4.4電源的接地型式分別為TN-S系統(tǒng)和IT系統(tǒng)

IT電源系統(tǒng)中所有帶電部分都與地隔離，或有個點通過阻抗接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分或獨立接地或集中地與系統(tǒng)的接地點相連。在TN-S系統(tǒng)和引出N線的TT系統(tǒng)中N線是電源線，所以所選用的雙電源自動切換裝置主電路開關(guān)電器的極數(shù)要切全部電源線。

總之，經(jīng)過大量用戶的實踐，在供配電系統(tǒng)中，特別在雙電源用戶中，使用雙電源自動切換裝置，是提高供電可靠性、確保系統(tǒng)安全的有效措施。

參考文獻(xiàn)

[1]賞星耀,項新建.雙電源智能自動切換系統(tǒng)的研究[J].機(jī)電工程.2006年07期.

[2]薛燕紅.基于單片機(jī)的雙電源切換裝置的設(shè)計與實現(xiàn)[J].微型電腦應(yīng)用.2007年09期.

[3]譚季秋,易際明,關(guān)耀奇.雙電源自動切換器的設(shè)計與分析[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新.2003年04期.18-19.

[4]于慶廣,官荷林,李建勛.智能無觸點開關(guān)及雙回路電源自動投切裝置[J].電工技術(shù)雜志.2004年05期.