雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)旁路可行性分析

□ 盧標

一、引言

雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)用于兩路不同工藝外電之間的切換并接入UPS供給播出負荷，如果雙電源自動切換開關(guān)出現(xiàn)故障，必須快速切換到與之并聯(lián)的旁路供電，以保證播出負荷供電的連續(xù)性。因此，合理的旁路布局對于設(shè)備的維護和檢修是非常必要的，本文提出多種自動轉(zhuǎn)換開關(guān)旁路布線的方案，應(yīng)用于在滿足廣電系統(tǒng)供配電等級要求的原則下正確合理選型并應(yīng)用改造。

二、雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)概要

雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，主要用于廣電動力機房低電壓供配電系統(tǒng)中，兩路不同外電之間的相互切換，在切換電源期間會中斷向負載側(cè)的供電。

雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)主要構(gòu)成部分有斷路器、自動切換開關(guān)、切換控制器。該開關(guān)一般可分為兩個工業(yè)等級：PC級與CB級。其中，CB級的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)可以分斷短路電流，分斷短路電流需要配置過電流脫扣器，該裝置存在著滑扣、再脫扣現(xiàn)象，不適合負荷等級高的行業(yè)使用。雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的核心功能是保障負荷側(cè)電源盡量連續(xù)不間斷供電，播出負荷是重要負荷，只要電源沒有故障，就應(yīng)確保電源的連續(xù)供應(yīng)。所以省級以上廣播電臺一級負荷宜采用PC級雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。

三、雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的旁路應(yīng)用

針對廣電供配電系統(tǒng)連續(xù)性、可靠性有著很高要求的重要場所，如播出機房及演播室，同時為了防止雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)出現(xiàn)故障或維修時，無法正常給負荷側(cè)供電，影響整個配電系統(tǒng)，必須在雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)之外設(shè)置應(yīng)急旁路，跳開雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)進行旁路供電。

按不同需求，實現(xiàn)應(yīng)急旁路方式可分成兩種：一種是帶單旁路雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，另一種為帶雙旁路雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。

帶單旁路雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，是在斷路器的常用電源端并聯(lián)旁路。當(dāng)常用電源供電時，如需進行檢修或維護，可用常用電源側(cè)旁路開關(guān)跳開，實現(xiàn)對負載側(cè)不間斷供電。

帶雙旁路雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，它是在斷路器常用電源側(cè)和備用電源側(cè)并聯(lián)旁路。當(dāng)提供常用電源時，如果需要維修，可以跳過常用電源的側(cè)開關(guān)，以實現(xiàn)對負載側(cè)的不間斷供電；當(dāng)提供備用電源時，如果需要維護，則可以跳過備用電源的側(cè)開關(guān)。這樣可以實現(xiàn)負載側(cè)的不間斷供電。

常用電源和備用電源與其旁路嚴禁同時閉合，故在斷路器與旁路開關(guān)、常用電源側(cè)旁路開關(guān)與備用電源側(cè)旁路開關(guān)之間必須配置相應(yīng)的電氣互鎖和機械互鎖裝置，防止電路形成環(huán)路造成的短路，釀成更大的停電事故。

（一）方案一

本方案為帶單旁路雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)且只有一個旁路開關(guān)（見圖1）。正常運行時，雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)處于自動狀態(tài)，接入常用電源，維修旁路開關(guān)斷開。當(dāng)雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)出現(xiàn)故障或需要維護、更換時，將雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)置于手動狀態(tài)、置于零位，即斷開主用電源和備用電源的雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)供電，將維修旁路開關(guān)閉合，形成旁路，保證負載供電。此時可對雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)進行維修或更換。

圖1

（二）方案二

本方案為帶單旁路雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)且旁路開關(guān)與市電輸入開關(guān)機械互鎖（見圖2）。正常供電時，雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)置于自動狀態(tài)，由常用電源供電，市電輸入開關(guān)閉合，維修旁路開關(guān)斷開。當(dāng)雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)故障或需要維護、更換時，將雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)置于手動狀態(tài)、置于零位，再將市電輸入開關(guān)斷開，維修旁路開關(guān)閉合，形成旁路，保障負載側(cè)的供電。此時可對雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)進行維修或更換。

圖2

該方案將維修旁路開關(guān)與雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出開關(guān)進行機械互鎖，有效地防止了誤合維修旁路開關(guān)造成的短路。但是增加了一個市電輸入開關(guān)，增加了節(jié)點，加大了出現(xiàn)故障的風(fēng)險，降低供電可靠性。

（三）方案三

本方案為帶雙旁路雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（見圖3）。正常供電時，雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)置于自動狀態(tài)，由常用電源供電，維修旁路開關(guān)斷開。當(dāng)雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)故障或需要維護、更換時，將雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)置于手動狀態(tài)、置于零位，將維修旁路開關(guān)閉合于常用電源，形成旁路，保證負載供電。此時可對雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)進行維修或更換。

該方案保證了檢修或更換雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)過程中常用電源出現(xiàn)電壓偏差，可及時地切換至備用電源，減少停電帶來的損失，提高供電穩(wěn)定性。

圖3

（四）方案四

本方案為雙自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（見圖4）。正常供電時，雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)1置于自動狀態(tài)，由常用電源供電，雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)2置于零位。當(dāng)雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)1故障或需要維護、更換時，雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)1自動斷開、置于零位，雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)2自動選擇電源，保證負載供電。此時可對雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)1進行維修或更換。

該方案是方案三的改良，雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)1和雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)2的控制器需要互相通信，實現(xiàn)程序連鎖控制，減少人為干預(yù)，使設(shè)備更為自動化、智能化，但增加了成本。

圖4

四、結(jié)語

在廣播電視供電系統(tǒng)中，雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)作為UPS前端的供電持續(xù)性要求不高，此外，作為應(yīng)急電源的備用設(shè)備，在多年運行的廣播供電配電系統(tǒng)中，自動切換開關(guān)還沒有得到真正的應(yīng)用，短路電流的發(fā)生概率甚至更低，因此無法體現(xiàn)出自動開關(guān)的特點和優(yōu)越性。但“不用則已，一用則靈”正是應(yīng)急供電系統(tǒng)的要求和特點所在。因此，做好旁通電路，能保證自動轉(zhuǎn)換開關(guān)出現(xiàn)故障時，能更快速地恢復(fù)供電，降低事故風(fēng)險，保證播出設(shè)備的不間斷供電。