市電與發(fā)電機(jī)之間轉(zhuǎn)換用ATSE 若干問(wèn)題的探討

劉曉剛，王莉亞

（河南省信息咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究有限公司，鄭州 450000）

隨著云計(jì)算、信息化的快速發(fā)展，通信局（站）及數(shù)據(jù)中心的建設(shè)要求供電電源必須滿(mǎn)足高可靠性、連續(xù)性的特征，備用柴油發(fā)電機(jī)組是交流供電系統(tǒng)中重要的組成部分。

在外市電正常情況下由市電給機(jī)房重要設(shè)備提供電源，當(dāng)外市電出現(xiàn)故障需要檢修或市電停電啟動(dòng)備用柴油發(fā)電機(jī)組時(shí)，由備用柴油發(fā)電機(jī)向通信設(shè)備供電。外市電和備用柴油發(fā)電機(jī)之間的切換是通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)完成的，因此所選擇的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)對(duì)于供電連續(xù)性是非常重要的。

1 自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的分類(lèi)

自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)按極數(shù)分為：2極、3極和4極；2極主要用在單相系統(tǒng)中，3極和4極自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)主要應(yīng)用在三相系統(tǒng)中。

按短路能力分為PC 級(jí)和CB 級(jí)，PC 級(jí)能夠接通和承載但不能分?jǐn)喽搪冯娏鳎籆B 級(jí)配備過(guò)電流脫扣器能夠分?jǐn)喽搪冯娏鳌?/p>

2 市電和發(fā)電機(jī)組中性線(xiàn)在一點(diǎn)接地的轉(zhuǎn)換電路

核心通信局（站）一般都采用低壓柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源，低壓市電接地系統(tǒng)采用TN-S 接地系統(tǒng)。如果低壓配電設(shè)備在同一大樓內(nèi)或距離比較近，市電和發(fā)電機(jī)組中性線(xiàn)在低壓進(jìn)線(xiàn)柜內(nèi)一點(diǎn)接地，共用大樓總等電位聯(lián)結(jié)點(diǎn)。市電和柴油發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)可以采用3極開(kāi)關(guān)或4極開(kāi)關(guān)。

如圖1和圖2所示：

圖1 市電電源和發(fā)電機(jī)組一點(diǎn)接地轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)采用3極

圖2 市電電源和發(fā)電機(jī)組一點(diǎn)接地轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)采用4極

圖1中采用3極自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，市電和發(fā)電機(jī)中性線(xiàn)一點(diǎn)接地。如圖所示，油機(jī)市電轉(zhuǎn)換柜內(nèi)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)只對(duì)A 相、B 相和C 相進(jìn)行了切換，而備用柴油發(fā)電機(jī)組的N 線(xiàn)沒(méi)有就近直接接地，備用發(fā)電機(jī)組和外市電的中性線(xiàn)是直接連接在一起的。

這種轉(zhuǎn)換電路比較經(jīng)濟(jì)，工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用的案例也比較多，如果電源系統(tǒng)中出現(xiàn)了接地故障，這種轉(zhuǎn)換電路對(duì)于故障電流的檢測(cè)也是安全可行的。因?yàn)檫@種供電系統(tǒng)的中性點(diǎn)只在電源進(jìn)線(xiàn)柜內(nèi)一點(diǎn)直接接地，如果電源系統(tǒng)發(fā)生了接地故障，故障電流不會(huì)發(fā)生分流的情況，也不會(huì)產(chǎn)生雜散電流，接地保護(hù)設(shè)備將會(huì)準(zhǔn)確地檢測(cè)出接地故障電流，發(fā)出接地故障控制信號(hào)，迅速切斷市電進(jìn)線(xiàn)內(nèi)的空氣斷路器。但是，這種轉(zhuǎn)換電路也存在缺點(diǎn)，例如：因?yàn)閭溆貌裼桶l(fā)電機(jī)組的中性線(xiàn)沒(méi)有就近直接接地，在柴油發(fā)電機(jī)側(cè)就不可以實(shí)現(xiàn)其接地故障的檢測(cè)。

另一方面，在工程設(shè)計(jì)中如果出現(xiàn)供電電源內(nèi)有多個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，就很可能出現(xiàn)流過(guò)中性線(xiàn)的電流分流的情況，一旦發(fā)生上述情況，接地故障裝置的檢測(cè)就會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤從而導(dǎo)致斷路器拒動(dòng)或誤動(dòng)的情況。

3 發(fā)電機(jī)組中性線(xiàn)單獨(dú)接地的轉(zhuǎn)換電路

市電電源的接地系統(tǒng)采用TN-S 接地系統(tǒng)，低壓配電設(shè)備和發(fā)電機(jī)組分別位于不同的大樓或距離比較遠(yuǎn)，市電電源和發(fā)電機(jī)組分別就近接地。市電和發(fā)電機(jī)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)必須采用4極。如圖3所示：

圖3 發(fā)電機(jī)組單獨(dú)接地轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)采用4極

4 四極自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的要求

4極轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)需要轉(zhuǎn)換中性線(xiàn)，中性線(xiàn)可以和相線(xiàn)同時(shí)轉(zhuǎn)換，此種轉(zhuǎn)換會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)“斷零”可能產(chǎn)生過(guò)電壓或電弧；具有中性線(xiàn)重疊轉(zhuǎn)換功能的4極自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，如圖2和3所示：當(dāng)外市電故障需要檢修或市電停電時(shí)，市電和應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)電源轉(zhuǎn)換時(shí)，先接上柴油發(fā)電機(jī)的中性線(xiàn)，再斷開(kāi)外市電的中性線(xiàn)；當(dāng)市電正?；謴?fù)供電時(shí)，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)和外市電轉(zhuǎn)換時(shí)，先接上市電的中性線(xiàn)，再斷開(kāi)發(fā)電機(jī)組的中性線(xiàn)。由于在互相轉(zhuǎn)換過(guò)程中市電和應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的中性線(xiàn)始終沒(méi)有切斷，故不會(huì)產(chǎn)生異常的過(guò)電壓和電弧，因而不會(huì)對(duì)中性線(xiàn)的觸頭造成損害而降低其使用壽命。

市電和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換用自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)時(shí)建議采用帶中性線(xiàn)重疊轉(zhuǎn)換的4極開(kāi)關(guān)。

5 自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇的若干建議

（1）對(duì)于采用PC 級(jí)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，PC 級(jí)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)能夠接通和承載但不能分?jǐn)喽搪冯娏?；自?dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)前端應(yīng)有短路保護(hù)電器，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的短時(shí)耐受電流（Icw）應(yīng)大于等于預(yù)期短路電流，通電時(shí)間應(yīng)大于保護(hù)電器的短延時(shí)或熔斷時(shí)間，其額定限值短路電流（Iq）應(yīng)大于等于預(yù)期短路電流。

（2）對(duì)于采用CB 級(jí)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，短路分?jǐn)嗄芰Υ笥陬A(yù)期短路電流，脫扣特性與負(fù)載相匹配。

（3）兩個(gè)電源性質(zhì)相同，系統(tǒng)接地型式相同且為同一接地點(diǎn)的系統(tǒng)，可以采用3極或4極開(kāi)關(guān)，如果兩個(gè)電源側(cè)有接地故障檢測(cè)或電源系統(tǒng)中有多個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)時(shí)應(yīng)采用4極開(kāi)關(guān)。

（4）兩個(gè)電源性質(zhì)相同而系統(tǒng)接地型式不同的供電系統(tǒng)，應(yīng)選用4極。

（5）性質(zhì)不同的兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，應(yīng)選用4極。

（6）帶有接地故障保護(hù)或剩余電流保護(hù)的ATSE，應(yīng)選用4極。