淺談自動轉(zhuǎn)換開關(guān)在電氣設(shè)計領(lǐng)域的意義

張俊芹

摘 ?要：雙電源系統(tǒng)是重要負(fù)荷安全運行的有效保障，而電源轉(zhuǎn)換開關(guān)是連接兩個電源的重要樞紐，我國國家標(biāo)準(zhǔn)以及IEC標(biāo)準(zhǔn)將ATSE（自動轉(zhuǎn)換開關(guān)）分類為PC級和CB級兩個級別。本文針對市場中種類繁多的產(chǎn)品，從國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范出發(fā)，闡述了自動轉(zhuǎn)換開設(shè)計領(lǐng)域各個類別及其應(yīng)用特點，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：自動轉(zhuǎn)換開關(guān);PC級;CB級;電氣設(shè)計

依據(jù)相關(guān)規(guī)定，一級負(fù)荷應(yīng)由兩個電源供電。當(dāng)一個電源發(fā)生故障時，另一電源不應(yīng)同時受到損壞;一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，除由兩個電源供電外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。為保證對特別重要負(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。對于電源轉(zhuǎn)換時間有特定要求的一、二級負(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、二級負(fù)荷供電的可靠性和連續(xù)性。

1.自動轉(zhuǎn)換開關(guān)簡介

自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器，也稱ATSE、雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)或雙電源開關(guān)。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)測電源電路，并將一個或幾個負(fù)載電路從一個電源自動轉(zhuǎn)換至另一個電源的電器，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.自動轉(zhuǎn)換開關(guān)在電氣設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用以及型號的選擇

2.1自動轉(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)計時應(yīng)考慮所選ATSE的轉(zhuǎn)換時間，對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)計中，應(yīng)盡量減少ATSE的配置級數(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級和CB級ATSE。

2.2關(guān)于CB級自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇

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

2.3關(guān)于PC級自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇

PC級產(chǎn)品一般封裝在一個完整的殼體內(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，具有機械聯(lián)鎖和電氣聯(lián)鎖。對PC級ATSE進(jìn)行選擇，應(yīng)該注意以下幾點：PC級只能通斷用電設(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)置保護時，設(shè)置保護電器，并應(yīng)進(jìn)行選擇性配合的校驗，且該保護電器的參數(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行的可能;當(dāng)要求PC級ATSE動作于將短路電流接通到正常電源回路上時，接通預(yù)期短路電流，必須校驗接通短路電流的能力。

2.4四級型自動轉(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)電機之間若不是同一接地網(wǎng)絡(luò)中時，轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)用四級型開關(guān)。帶剩余電流保護的雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)采用四級開關(guān)。兩個電源開關(guān)帶剩余電流保護，其下級的電源轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)用四級開關(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)用四級開關(guān)。

2.5CB級自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器前短路保護電器的設(shè)置

對于PC級和CB級的ATSE，在設(shè)置短路保護電器方面的要求是不一樣的。CB級自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器的開關(guān)執(zhí)行斷路器本身帶熱磁保護，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級自動轉(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)短路保護電器。

2.6PC級自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器前短路保護電器的設(shè)置

PC級自動轉(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功能，它的額定電流小于等于250A的PC級自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器，額定短時耐受電流有效值（1s）一般在5KA～12KA左右;額定電流大于250A小于等于630A的PC級自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器，額定短時耐受電流有效值（1s）一般在13KA～25KA左右。由于以下因素，在配電箱、柜內(nèi)PC級自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器前端須設(shè)置短路保護電器：雖然PC級自動轉(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級自動轉(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電器。

3.自動轉(zhuǎn)換開關(guān)在電氣設(shè)計領(lǐng)域的意義

自動轉(zhuǎn)換開關(guān)作為應(yīng)急備用電源系統(tǒng)的核心，實現(xiàn)主用電源與應(yīng)急備用發(fā)電機組間的自動可靠轉(zhuǎn)換。當(dāng)主用電源失效，自動轉(zhuǎn)換開關(guān)控制系統(tǒng)在檢測出電源的失效狀態(tài)后，會給發(fā)電機組發(fā)送啟動信號。當(dāng)發(fā)電機組的頻率和電壓都達(dá)到適當(dāng)值時，將接通發(fā)電機組向負(fù)載供電。當(dāng)市電停電時，發(fā)電機組還處于停機狀態(tài)，負(fù)載將會斷電約10s，以起動發(fā)電機組，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的造價會增加更多，同時由于加入過于復(fù)雜的控制設(shè)備，也使自動轉(zhuǎn)換開關(guān)甚至發(fā)電機組的可靠性受到影響。

4.結(jié)語：

ATSE產(chǎn)品進(jìn)入中國市場的時間比較晚，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、原則等還需隨著時代、市場、技術(shù)發(fā)展不斷進(jìn)行更新和發(fā)展。目前，PC級和CB級產(chǎn)品之爭還在延續(xù)，不同的設(shè)計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)點的一體式CB級ATSE產(chǎn)品正在研發(fā)、實驗階段，更多簡單安全的產(chǎn)品正在不斷進(jìn)入市場。但我們應(yīng)注意，好的產(chǎn)品只代表一個方面，根據(jù)不同的現(xiàn)場選用正確的產(chǎn)品，進(jìn)行合理的配置，并加強運行維護，才能確保配電系統(tǒng)智能轉(zhuǎn)換，可靠無憂。

參考文獻(xiàn)：

[1]張文才，自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器ATSE設(shè)計應(yīng)用導(dǎo)則，智能建筑電氣技術(shù)，2006

[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)計通訊，2005.