摘要：本文基于电网双电源供电的产生背景和实施价值，对电网双电源系统建设的必要性及其设计要点作简要的分析与介绍，结合电网双电源日常运行实践，对双电源自动转换开关的发生机理和实施技术关键点作一定的讨论与阐述，参考当下电网双电源自动开关应用的实际，着重对双电源自动切换开关选择的原则和方法以及应用的方式做详细的探讨，旨在为现实的理论和实践发展提供借鉴与参考。
关键词：电网双电源；自动切换开关；应用
在传统的电网供电运营过程中，往往通过单一电路系统承载着区域内全站的电力供应负荷，一旦设备和线路出现故障，就极易造成全站的失压，因而已经难以高效满足当下社会经济发展对于电力供应的高需求和高要求。特别是在分布式能源逐步实现并网现代化发展趋势中，单电源供应的可靠性和稳定性极难得到有效的保证，因此，为了提升电网的供电能力，通过新建一路电路系统，实现供电负荷在主电源和备用电源系统间的灵活适应性转换承担，从而达到停电等事故发生率和持续时间全面降低的现代化发展目的。
1、电网双电源的系统的必要性及其设计要点
在现实的社会运行发展过程中，停电不仅会造成生产、生活品质与效率的低下，还会带来人身安全的威胁及财产的损失。而利用电网双电源由两个变电站或由一个有着多台独立运行变压器组成的变电站通过两个独立的供电线路承担着相同区域的供电负荷，从而实现在一个电源发生故障时，供电依旧能够稳定维持的更加坚强、可靠电网结构构建，能够极大减少停电的发生频率和延续时间，进而有效提升了供电系统对于社会经济生活的全面安全和质量保障水平。
而在实现有效双电源供电的现实应用中，便需要通过双电源切换系统来达到常用电源和备用电源之间的灵活替换，即当常用电源突然出现故障（失压、过压、欠压、频率偏差等）或停电时，双电源转换系统能够自动投入到备用电源，使负载设备可以正常运行[1]。最初利用接触器建立的双电源转换系统不仅接线复杂、容易出错，而且在时效性和灵敏性上不具现实适用性。通过将接触器的接线通用部分有机提取出来，以形成一个独立的自动控制模块，并结合不同的应用场合进行功能上的优化升级（转换方式备选、过流保护、消防联动等），进而便能够有效达到对于主电源与备用电源之间的灵活、精准和自动化切换。双电源装换开关便也就成为了双电源供电系统不可或缺的关键性控制器件，对供电稳定性和可靠性的提高发挥着至关重要的作用。
2、双电源自动转换开关的发生机理和实施技术关键点
2.1应用原理
双电源自动转换开关由一个或多个机械、电气连锁的开关本体和用于检测两路电压（或电流）的控制器以及其他一些电气原件一体构成[2]。其利用控制器对两路电源各项电压（电流）的连续采样，经过对数据的计算和整定，通过微处理器对检测结果进行逻辑判断（对高于额定值的电源电压判为过电压，对低于额定值的判为欠电压），这些处理结果将经由延时(可调)电路驱动机构发出分闸或合闸指令，以此控制电机的正反转来实现开关的常、备用电源及双分运行的有效转换。
2.2选用双电源自动转换开关的重要技术指标
1）使用类别及操作性能指标
双电源切换开关使用类别中包含有几个参数值，一个是表示其是否能够在交流电环境中有效的AC标识，一个是其实验电流的大小（几倍于额定电流的倍数，如31是1.5倍的额定电流，32是3倍的额定电流）以及选定电流下可正常循环操作的次数（A为50次，B为5次）。这些指标能够反映切换开关在一定倍数额定电流下的接通分段能力、循环操作次数和操作性能，其也就决定了切换开关应用的场景与环境。诸如在建筑消防设施的应用中，由于会产生频繁的切换操作，其荷载等级也相对较高，在应用时可选用AC-33iA（阻性感性混合中度负载，循环操作次数为50次）或AC-33A（电动机高感性负载，循环操作次数为50次）类别的切换开关。此外在基于使用类别选用时，还要参考开关安装的位置，如在电源端安装，以AC-33A为佳，而在负载端进行安装，则选用AC-33iA就已够用。双电源自动切换开关使用类别的综合选择详见表一
表一：双电源自动切换开关使用类别的综合选择
2）转换时间指标
为了达到不同应用场合供电连续性的标准性指标，因此在双电源自动切换开关的选用上，转换时间是一项极其重要的关键性技术指标，其受到开关设计的电气原理，组成形式以及内部结构等因素的影响[3]。结合一般的应用实践，转换时间动作由慢至快，在开关类别的体现上分别为派生PC、CB级ATSE（动作时间为1.5-3S，主要应用与C级计算机和通讯场所、15级及以上的医疗场所以及一般场所的应急照明）、专用PC级ATSE（动作时间≤150ms，主要应用与B级计算机和通讯场所、0.15级和0.5级的医疗场所以及高危险区的应急照明）、STS静态装换开关（动作时间为4ms≤t≤8ms，主要应用于A级计算机及通讯场所）。
3）工位指标
双电源转换开关的工位有二工位和三工位之分，区分图例详见图一。由图一可以看出，二工位的转换开关只有主电源和备用电源两个触头，负载中不会出现长期断电的情况，而三工位的开关触头较二工位在中间增加了一个断电位置，即在常用电源和备用电源中进行转换的同时，还会结合实际的需要在断电位置进行停留，直至负载停止运行后再进行转换。
一般专用的PC级双电源转换开关都有二工位和三工位之分，而CB级的开关一般是将二者合二为一，但是一般状态都在二工位结构，只在断路器保护脱扣或消防联动切除下端负载时才会采用三工位结构[4]。由于二工位的转换开关动作灵敏且负载断电时间短，因此往往在消防等应急负载领域中应用较多，而对于那些在原则上不能进行电源直接转换的大容量高感性负载的环境（如发电机、电源首端、大功率电动机），则应采用三工位转化换电源，以达到切换延时的需求。
4）额定限制保护电流值指标（iq）
由于PC级的转换开关没有设置短路保护功能，为了避免短路电流对电气设备的损坏，就需要利用相配套的短路保护器SCPD与转换开关一体配合，达到对短路电流值的合理承载，而这个短路电流承载值就是额定限制保护电流指标，其对转换开关的切换性能与质量具有至关重要的影响。
在一些对电力供应需求及连续性要求较高的场所，如医疗、轨道交通、通讯数据中心等场所，需要选用具有适应性级别大小额定限制短路电流的开关SCPD保护电器（35、50、65KA），进而达到更加有效的电源切换。而对于具有额定运行短路分析能力以及额定短路接通能力的CB级微型断路器、塑壳断路器和框架式断路器，qi 本身就具有一定的短路保护功能，为了保证建设运行的经济性，其一般在民用建筑供电中普遍使用。
3、结语
电网双电源是我国组建坚强电网和智能电网的重要步骤，而在其中，对于双电源进行有效自动切换的转换开关，其使用类型选择的适用性，其转换时间的灵敏程度，其工位选择的负载适应性，其保护功能的经济性和高效性便成为双电源电网能否全面满足不同应用场景下可靠、连续供电性能要求的重要指标。结合供电负载，供电连续性技术标准以及供电安全性能发展，选用合适的转换开关，以此才能实现双电源电网为经济和社会的快速、健康发展带来的精准助力。
参考文献
[1]任红, 罗洁, 韩全胜, et al. 双电源转换开关电器的选择及应用[J]. 电气应用, 2005(8):2-9.
[2]王立业. 双电源自动转换器的设计与研究[D]. 河北工业大学, 2007.
[3]魏爱成. 浅谈双电源自动切换开关的应用[J]. 山西电子技术, 2010(3).
论文作者:李鹏飞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/8/1
标签：双电源论文; 转换开关论文; 电网论文; 电源论文; 负载论文; 工位论文; 电流论文; 《基层建设》2019年第9期论文;