雙電源切換開關(guān)的應(yīng)用和維護(hù)

姚亞磊

摘 要：安全是民航工作永恒的主題，空管工作亦是如此，而保障空管業(yè)務(wù)正常安全的進(jìn)行，最基礎(chǔ)的一環(huán)就是供配電系統(tǒng)。供配電系統(tǒng)中的雙電源自動切換開關(guān)是一種能在兩路電源之間進(jìn)行可靠切換雙電源的裝置，能為負(fù)載設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠的電力保障。文章結(jié)合廣州區(qū)域管制中心供配電系統(tǒng)配置，從工作原理及應(yīng)用、切換開關(guān)的合理化配置等幾個方面闡述了如何使利用雙電源切換開關(guān)為負(fù)載設(shè)備提供更加穩(wěn)定、可靠的電力保障。

關(guān)鍵詞：雙電源切換開關(guān)；可靠；合理化配置

1 雙電源切換開關(guān)原理及應(yīng)用

1.1 ATS自動切換開關(guān)原理及應(yīng)用

ATS自動轉(zhuǎn)換開關(guān)主要用在緊急供電系統(tǒng)，將負(fù)載電路從一個電源自動換接至另一個（備用）電源的開關(guān)電器，以確保重要負(fù)荷連續(xù)、可靠運行。ATS為機(jī)械結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換時間相對比較長，為100毫秒以上，會造成負(fù)載斷電。ATS主要應(yīng)用：市電與發(fā)電機(jī)之間60%-70%；市電與市電之間20%-30%。以ATS最主要的應(yīng)用在市電和發(fā)電機(jī)之間為例。電源柜接兩路電源，一路是常用電，另一路是備用電，正常時使用市電作為主用電，油機(jī)用為備用電，當(dāng)市電出現(xiàn)中斷或波動時（達(dá)到ATS內(nèi)的設(shè)置值），ATS會發(fā)啟動指令給油機(jī)，油機(jī)啟動，當(dāng)油機(jī)工作穩(wěn)定，輸出電源符合ATS切換標(biāo)準(zhǔn)時，ATS會自動切換到油機(jī)電供電，當(dāng)市電恢復(fù)正常，并符合切換要求時，ATS自動切換回市電供電，并在N分鐘后（ATS內(nèi)部設(shè)定值）向油機(jī)發(fā)出停機(jī)信號，令油機(jī)停機(jī)。

1.2 STS靜態(tài)切換開關(guān)原理及應(yīng)用

STS靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)主要用于兩路電源供電切換，為電源二選一自動切換系統(tǒng)。顧名思義，STS靜態(tài)切換開關(guān)使用靜態(tài)開關(guān)作為其切換開關(guān)，靜態(tài)開關(guān)是一種無觸點開關(guān)，是用兩個可控硅（SCR）反向并聯(lián)組成的一種交流開關(guān)，其閉合和斷開由邏輯控制器控制。其標(biāo)準(zhǔn)切換時間≤8ms，不會造成IT類負(fù)載斷電。既對負(fù)載可靠供電，同時又能保證STS在不同相切換時的安全性。STS靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)正常工作狀態(tài)下，在主電源處于正常的電壓范圍內(nèi)，負(fù)載一直連接于主電源。在主電源發(fā)生故障時，負(fù)載自動切換到備用電源，主電源恢復(fù)正常后，負(fù)載自動切換到主電源。

1.3 IT-SWITCH切換開關(guān)原理及應(yīng)用

IT-SWITCH可看做小型的STS，工作原理與STS相同，IT-SWITCH專門設(shè)計用于方便地安裝在最有效的地方，即接近關(guān)鍵任務(wù)負(fù)載。IT-SWITCH有兩種型號：B型和E型。E型包括主機(jī)和底座，底座包含旁路切換、電源輸入輸出接線排、監(jiān)控信號接線排及固定用的機(jī)架。B型只有主機(jī)無底座，所有的用戶接線在主機(jī)上。

2 設(shè)備合理化配置

2.1 ATS合理配置

在供電系統(tǒng)中，為了分散風(fēng)險，應(yīng)配置多臺ATS分別帶不同的負(fù)載。同時，重要的負(fù)載分別接不同的ATS。以ATS設(shè)備在市電與發(fā)電機(jī)之間應(yīng)用為例，如圖1所示。

兩套UPS為重要設(shè)備，應(yīng)分別接在兩臺ATS上，這樣就能保證即使 ATS1和ATS2中的任何一臺發(fā)生故障時，還有一套UPS可用。同時中央空調(diào)、辦公、照明等次等重要的、大功率的負(fù)載不應(yīng)和重要設(shè)備接同一臺ATS，以免其運行中發(fā)生故障對上端的ATS產(chǎn)生影響，從而影響到UPS等重要設(shè)備的正常運行。

2.2 STS合理配置

供電系統(tǒng)中配置多臺STS靜態(tài)切換開關(guān)時，負(fù)載設(shè)備要分散接到各臺STS上，同時功能相同的主備用設(shè)備不能接到同一臺STS上，下面以雙電源主備用設(shè)備為例，圖中系統(tǒng)A和系統(tǒng)B為功能相同的主備用設(shè)備。連接如圖2所示。

圖中STS1和STS3應(yīng)使用同一UPS系統(tǒng)電源為負(fù)載供電，STS2和STS4應(yīng)使用另一UPS電源為負(fù)載供電，這樣就保證了幾臺STS設(shè)備是交錯使用UPSA和UPSB的，即輸出電源是交錯的。這樣系統(tǒng)A和系統(tǒng)B的雙電源都是一路為UPSA系統(tǒng)電源，一路為UPSB系統(tǒng)電源。主備用系統(tǒng)如圖接法，將故障率降至了最低。單考慮STS作為故障點時，即4臺STS同時故障時，才會導(dǎo)致該設(shè)備的主備用系統(tǒng)同時掉電無法工作。假設(shè)STS的故障率為0.1%，那么主備用設(shè)備同時掉電無法工作的概率。

P=（0.1%）4=0.000000000001

故障率已降至非常低。

3 設(shè)備維護(hù)及常見故障處理

3.1 設(shè)備維護(hù)

對電氣設(shè)備要定期進(jìn)行維護(hù)，及時處理故障隱患，讓事故消除在萌芽狀態(tài)，才能保證設(shè)備的正常運行。因此，應(yīng)根據(jù)實際情況制定符合設(shè)備的維護(hù)規(guī)程，并要嚴(yán)格執(zhí)行。月維護(hù)：每月對切換開關(guān)進(jìn)行一次切換測試，檢查設(shè)備的自動切換功能是否正常。年維護(hù)：對設(shè)備整機(jī)進(jìn)行維護(hù)，檢查設(shè)備開關(guān)、開關(guān)觸點、電纜等部件情況是否正常。STS交流濾波板及散熱風(fēng)扇為易損組件，建議每五年更換一次。

3.2 常見故障處理

（1）ATS自動開關(guān)常見故障：ATS主開關(guān)不動作。在自動狀態(tài)下，市電（主電）失電和市電（主電）恢復(fù)時，ATS不動作，則需手動用操作手柄轉(zhuǎn)動ATS主開關(guān)到相應(yīng)的工作位置。操作時應(yīng)注意，應(yīng)盡量將主開關(guān)打到“隔離”位置然后再進(jìn)行操作。（2）STS常見故障：濾波電容溫度過高。每臺STS上有兩塊輸入濾波板（對應(yīng)兩路輸入），一塊輸出濾波板。在STS實際運行中，發(fā)生的故障大多都來源于濾波器件中的薄膜電容。該濾波板上電容的參數(shù)，標(biāo)稱忍受溫度為80度，耐壓300Vac（rms）。而薄膜電容一般由于其溫度升高會導(dǎo)致冒煙、著火等故障，可能會導(dǎo)致整臺STS輸出斷電。所以對在用的薄膜電容進(jìn)行溫度檢測完全很有必要。STS靜態(tài)切換開關(guān)最適宜的運行環(huán)境溫度為20-25度左右，正常的薄膜電容一般為18-28度。結(jié)合實際工作中檢測的薄膜電容溫度，薄膜電容外表溫度達(dá)到35度左右就需密切關(guān)注并啟動更換程序，溫度達(dá)到40度以上即有失效的可能，需立即進(jìn)行更換。（3）IT-Switch常見故障：IT-SWITCH出現(xiàn)一路輸入不可用告警。當(dāng)IT-Switch出現(xiàn)一路不可用告警，現(xiàn)場處理需首先檢查確定是主機(jī)或是底座故障，如果是主機(jī)工作，要將其旁路到可用的另一路電源，然后更換主機(jī)。如果是底座故障，則需要斷開負(fù)載更換底座。在實際運行中出現(xiàn)多次IT-SWITCH一路輸入不可用的故障，經(jīng)摸索研究發(fā)現(xiàn)采樣變壓器長時間運行后產(chǎn)生了參數(shù)漂移，輸出電壓升高，導(dǎo)致檢測部件認(rèn)為該路輸入電源超出容限，從而產(chǎn)生故障告警。后經(jīng)多次測試，得出該變壓器的正確輸出電壓應(yīng)為3.90V-3.95V左右。根據(jù)參數(shù)定制變壓器，修復(fù)故障IT-Switch。

4 結(jié)束語

只要正確使用雙電源切換開關(guān)，同時對其使用進(jìn)行合理化配置，并且定期進(jìn)行維護(hù)，就能最大程度的發(fā)揮其功效，為負(fù)載提供穩(wěn)定可靠的電源保障。

參考文獻(xiàn)

[1]何欽，姚侃.雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇[J].低壓電器，2012（6）.

[2]中華人民共和國建設(shè)部.GB50052-1995.供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社.