中山市华力水电装饰工程有限公司 528427
摘要：针对市场中种类繁多的产品，从国家标准和规范出发，阐述了自动转换开关的各个类别及其应用特点，分析了有关产品的功能、结构和可靠性的问题。着重探讨了在产品选型过程中工程设计人员所需要考虑计算的参数；对技术存在广泛争议的CB、PC 级产品之争，自动转换开关的隔离和维修问题，ATS 上下级保护及时间匹配性等问题给出了一定深度的剖析。在线路设计和安装、调试、使用阶段所需要注意的问题，以便于设计者正确地选择和合理地应用自动转换开关。
关键词：自动转换开关电器；可靠性；负载
0 引言
依据国家规范《供配电系统设计规范》（GB50052-1995）、《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-1995，2005 年版）及行业标准《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）的规定：“一级负荷应由两个电源供电；当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。”，“一级负荷中特别重要负荷，除由两个电源供电外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。”。对于电源转换时间有特定要求的一、二级负荷及消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟风机、应急照明等消防设备的供电均需要设置自动转换开关电器（ATSE）。作为消防负荷和其他重要负荷的电源转换装置，ATSE 在工程中得到了广泛的应用，正确合理的选择ATSE 可确保一、二级负荷供电的可靠性、连续性。
1 双电源ATSE 的定义和分类
1． 1 基本概念
ATSE 由一个（或几个）转换开关电器和其他必须的电器组成，用于监测电源电路并将一个或几个负载电路从一个电源自动转换至另一个电源。
1． 2 分类
目前，我国市场上符合GB /T 14048． 11（IEC60947-6-1）标准［4］的ATSE 产品主要有CB 级和PC 级两大类。PC 级能接通、承载但不用于分断短路电流；CB 级配备过电流脱扣器，其主触头能接通并用于分断短路电流。符合GB /T 14048． 11标准的一体化ATSE 是由接触器产品派生的，共同应用于重要供电系统，称为CC 级ATSE，如上海汉萨?欧雅斯电气有限公司推出的一种新型双电源转换开关电器OYQ1 系列。
1． 3 使用类别
使用类别涉及到ATSE 接通与分断能力和操作性能指标，决定ATSE 的正确使用环境。设计时应根据负载特性来选择，否则，会因瞬间接触产生的冲击电流造成ATSE 触头粘连、熔焊，损坏ATSE，并严重影响重要供电系统的安全性、连续性。对选用PC 级ATSE 除了考虑其额定接通与分断能力外，还应考虑其在短路条件下所能承受的短路能力，即额定短时耐受电流Icw值。
1． 4 结构形式
其结构形式分4 类：① 由电动机驱动两台断路器组成的ATSE（CB 级）；② 由励磁操作机构驱动专用转换开关组成的一体式ATSE（PC 级）；③由电动机驱动两台断路器组成的ATSE（CB 级）。④ 由励磁操作机构驱动专用转换断路器组成的一体式ATSE（CC 级，可实现断路功能）。上海汉萨?欧雅斯电气有限公司新型双电源转换开关电器OYQ1 系列就属于第④类产品。其结构如图1 所示。
2 一种新型ATSE 产品
目前，我国CB 型ATSE 绝大部分是由两个MCCB 组成的，它在电力系统中任务除了承担常用电源故障时，可靠转换至备用电源外，当系统发生过载或短路时切断过电流故障。但其在电流等级要求大、需具备选择性保护功能时，无法满足低压配电系统过电流保护要求。这种场合需要由万能式断路器（ACB）派生的新型ATSE。OYQ1 系列是一种整体式ACB 型自动转换开关，它具有两路进线端，可连接常用电源或备用电源，而出线端只有1 个回路。两路进线端具有机械联锁和电气联锁，确保两路电源不能同时合闸。开关合、分闸和两路电源转换采用同一套操作机构及智能控制器。与两台ACB 组合派生而成的ATSE 相比，体积明显减小，却具有相同的功能。对安装在分支路的ATSE，可以在同一配电柜内同时安装两台OYQ1 系列产品，从而有效缩小配电系统电器设备体积。
3 设计选用注意事项
产品认证：中国、IEC、UL 等都对ATSE制订专门的标准（几个标准完全等同），所以，就必须选择符合标准的ATSE。确定自动转换开关电器（ATSE）的额定工作电压法使用类别。要注意选择适合负载特性的ATSE。设计时选用PC 级还是CB 级，考虑的出发点不应是是否需要短路保护功能（PC 级前面加上短路保护电器，系统就具备与CB 级同样的保护功能），而是可靠性和成本。可靠性要求高，宜选用PC 级产品；要求成本低可选用CB 级。断开故障电源的时间，不同结构的产品是不同的，对故障电源（例如断相）敏感度高的负载，就需要注意，应选用能够快速断开故障电源的励磁驱动式ATSE。采用断路器的CB 级ATSE 未采用隔离（负荷）开关的ATSE，是用减速电机驱动（电机转速一般为15~20rpm，开关需要转动到一定转角后触头才能断开）。PC 级前端是否需要加短路保护电器，取决于PC 级ATSE 能否承受前端短路保护电器保护电流的冲击。如果能够承受，切换箱内就不需要再加短路保护电器，如果不能承受，就需要加一个短路保护电流低于PC 级ASTE 额定限制短路电流的保护电器，这需要制造商提供ASTE 额定限制短路电流的保护电器类型和多数。ATSE 三极与四级的选择：在电源转换系统中，应根据配电系统的接地型式、接地保护装置的设置，能否产生中性电流分流和环流及接地故障电流的分流，避免保护装置误动作或拒动作，以确定ATSE 的级数。根据IEC465.1.5 条规定，正常供电电源与备用发电机之间若不是同一接地网络中时，转换开关应采用四极型开关。带剩余电流保护的双电源转换开关应采用四极型开关。两个电源开关带剩余电流保护，其下级的电源转换开关应采用四极型开关。两种不同族地系统间的电源转换开关应采用四极型开关。TN－S、TN－C－S、系统一般不需要设四极型开关。但TN－S 系统的一些特殊情况（三相严重个平衡及高次谐波含量较高）是否采用四级开关，需视建筑物等级的重要性而确定。旁路型ATSE 的应用：对供电系统可靠性、连续性有很高要求的特别重要负荷，为防止ATSE 出现故障、损坏或处于检修时，影响供电的连续性，应设置旁路到ATSE。旁路型ATSE应具有以下功能：旁路隔离开关应能在用电负载个停电的状态下旁通电源至负载，旁路开关与ATSE额定容量应相同；旁通电源时应能隔离ATSE 及相关控制电源，保证ATSE 检修及更换能够安全进行；应有旁路隔离标志，显示系统状态；应有电子及机械联锁，防止误操作。
图1 OYQ1 系列结构图
参考文献：
［1］ GB 50052—1995 供配电系统设计规范［S］．
［2］ GB 50045—1995 高层民用建筑设计防火规范［S］．
［3］ JGJ 16—1992 民用建筑电气设计规范［S］．
［4］ GB/T 14048． 11—2008 中国低压电器标准化技术委员会，低压开关设备和控制设备第6-1 部分：多功能电器转换开关电器［S］．
论文作者:叶广
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/7
标签：转换开关论文; 电源论文; 电流论文; 电器论文; 负荷论文; 旁路论文; 系统论文; 《基层建设》2016年6期论文;