雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器應(yīng)用常見的問題

轉(zhuǎn)換開關(guān)電器(Automatic Transfer Switching Equipment，ATSE) 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(yùn)行。因此，ATSE 常應(yīng)用在重要用電場所，其產(chǎn)品可靠性尤為重要。轉(zhuǎn)換一旦失敗將會造成以下2 種危害之一，電源間的短路或重要負(fù)荷斷電(甚至短暫停電)，其后果都是嚴(yán)重的，這不僅會帶來經(jīng)濟(jì)損失( 使生產(chǎn)停頓、金融癱瘓)，也可能造成社會問題(使生命及安全處于危險之中)。因此，工業(yè)發(fā)達(dá)**都把自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器的生產(chǎn)、使用列為重點(diǎn)加以限制與規(guī)范。

1 選擇ATSE 的注意事項(xiàng)

(1) ATSE 選用原則應(yīng)滿足JGJ 16—2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》7. 5. 4 條之規(guī)定。

(2) 使用類別必須滿足負(fù)載的要求。

(3) 必須注明轉(zhuǎn)換條件( 三相失電、任意相斷相、過壓、欠壓、頻率偏差、諧波、噪聲等)。

(4)下列負(fù)載需要注明轉(zhuǎn)換時間:① 較大的系統(tǒng)(例如ATSE 超過100 臺) 或者超過三級ATSE，要注意ATSE 的轉(zhuǎn)換時間，同時轉(zhuǎn)換或者無序轉(zhuǎn)換都不合適，需要有一個“時間差”，一般而言，前級轉(zhuǎn)換要快于后級大約0. 5 s;② 負(fù)載要求斷電時間< 1. 0 s 的場合(因?yàn)椴捎秒妱訖C(jī)驅(qū)動的ATSE，轉(zhuǎn)換時間超過1. 5 s);③ 自復(fù)時間有延時要求的系統(tǒng)(例如要求常用電源穩(wěn)定30. 0 s 以上才視為正常，才能夠自復(fù))。

2 PC 級與CB 級ATSE 的選擇

ATSE 分PC 級和CB 級，目前，**規(guī)范對PC 級與CB 級的選擇并沒有具體要求，選擇時可從以下幾方面來考慮:

(1)經(jīng)濟(jì)性。目前，相同電流等級(630 A 以下)的PC 級與CB 級的ATSE，PC 級的制造成本一般都比CB 級的高，因此，從成本經(jīng)濟(jì)性的角度而言，CB 級優(yōu)于PC 級。

(2)可靠性。從結(jié)構(gòu)可靠性來講，PC 級ATSE可靠性高于采用斷路器組成的CB 級ATSE，因此，在高可靠性要求的場所，宜選用PC 級ATSE。

(3) 切換時間。不同結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的切換時間是不同的，對故障電源( 例如斷相) 敏感度高的負(fù)載，需要注意，應(yīng)選用能夠快速斷開故障電源的勵磁驅(qū)動式ATSE。采用斷路器的CB 級ATSE 和采用隔離(負(fù)荷) 開關(guān)的ATSE，是用減速電機(jī)驅(qū)動(電機(jī)轉(zhuǎn)速一般為15 ～ 20 r /min，開關(guān)需要轉(zhuǎn)動到一定轉(zhuǎn)角后觸頭才能斷開)，以100 A 以下電流等級開關(guān)為例，控制器發(fā)出轉(zhuǎn)換指令后，需要1 s 以上的時間，故障電源才會斷開，而采用勵磁直接驅(qū)動的ATSE，只需要大約30 ms，故障電源就可以斷開。

3 PC 級ATSE 前端是否需要加斷路器或隔離電器斷路器的核心功能是實(shí)現(xiàn)過載、短路、接地故障的保護(hù)，而不是為了保護(hù)ATSE 而來設(shè)置，ATSE只是一個開關(guān)，就如同隔離開關(guān)一樣也沒有保護(hù)功能。因此，放射性配電系統(tǒng)設(shè)計中PC 級ATSE前端不用加開關(guān)保護(hù)。

隔離電器是將負(fù)荷側(cè)與電源側(cè)可靠地分開，其狀態(tài)應(yīng)明顯可視，剩余電流≤ 1 mA，GB50053—1994《10 kV 及以下變電所設(shè)計規(guī)范》第3. 2. 10 條中描述:采用10 kV 或6 kV 熔斷器負(fù)荷開關(guān)固定式配電裝置時，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離電器;在GB 50054—1995《低壓配電設(shè)計規(guī)范》第3. 2. 16 條中規(guī)定:對于雙電源母線主開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)采用斷路器的前端設(shè)隔離開關(guān)，以上兩條條文解釋是為了方便檢修。

GB 50055—1993《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》第2. 5. 1 條中要求:每臺電動機(jī)主回路要設(shè)隔離開關(guān)，其目的亦是檢修用電設(shè)備。

由于高低壓屏處于配電系統(tǒng)的最前端，為保障供電可靠性，可以采用這種方法，但是并不是全部出線開關(guān)都要加隔離開關(guān)，大量使用隔離開關(guān)，占用空間、增加成本、回路中可開斷觸頭較多，反而降低可靠性，規(guī)范上也沒有這個要求。通常對容量大的重要負(fù)荷和空間大、散熱好及落地式安裝的TSE 前設(shè)隔離電器有必要，但是若為了檢修用電設(shè)備，隔離電器應(yīng)設(shè)在后面比較理想。

因此，在建筑物總配電柜、消防泵房及大型數(shù)據(jù)機(jī)房的TSE 前可以設(shè)隔離電器，對于樓層電源切換箱及分箱的TSE，就沒有必要設(shè)置隔離開關(guān)。

3 TSE 是否可作為隔離電器使用

TSE 標(biāo)準(zhǔn)明確指出TSE 具有隔離功能必須具備以下條件:

(1) 必須是三位式;

(2) 動觸頭在斷開位置時，可鎖定;

(3) 可耐受較好的額定沖擊電壓;

(4) TSE 在電操作性能測試后，在1. 1Ue下泄露電流每極不允許操作2 mA。

從以上條文可以得出，具有隔離功能的ATSE的結(jié)論:

(1) ATSE 必須具有三工作位。

(2) 派生ATSE 雖然由隔離開關(guān)做成的，但是并不一定能達(dá)到隔離的要求。由于其狀態(tài)應(yīng)該明顯可視，觸頭與把手位置應(yīng)一致，因此，CB 級一般做不到。

(3) 隔離電器的作用是保證電路可靠斷開，ATSE 根本目的是保證電路可靠地切換，因此，ATSE 本身并沒有必要一定要具有隔離功能，但是可以具有，從而可以減少觸頭數(shù)量。

4兩工作位與三工作位ATSE 選擇

(1) 兩工作位的應(yīng)用。一般使用于末端的消防應(yīng)急系統(tǒng)及斷電時間要求極短的特別重要電路，在火災(zāi)時ATSE 應(yīng)該使二路電源在任何時候都能保持其中一路在接通，以免影響火災(zāi)的及時撲救，因此，用于消防設(shè)備供電回路的應(yīng)選用一體化PC 級二段位的ATSE。

(2) 三工作位的應(yīng)用。一般使用于首端的市電－ 柴油機(jī)電( 備用電) 及非消防系統(tǒng)。在電源首端當(dāng)市電與發(fā)電機(jī)組電源轉(zhuǎn)換時，首先應(yīng)考慮到發(fā)電機(jī)需要一定的時間才能夠滿足負(fù)荷電源質(zhì)量的要求的特殊性，因?yàn)楫?dāng)正常電源發(fā)生一相斷相時，ATSE 應(yīng)切斷電源，將ATSE 置于零位，ATSE確認(rèn)發(fā)電機(jī)組電源各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到穩(wěn)定后才能切換。在帶大電動機(jī)或高感抗負(fù)載轉(zhuǎn)換的特殊情況時，諸如大電動機(jī)該類負(fù)載在運(yùn)行中切換，電源相位差距較大時它將受到巨大的機(jī)械應(yīng)力，三工作位的ATSE 利用零位延時轉(zhuǎn)換，避免在切換大電機(jī)等負(fù)載時引起沖擊電流。

5三極與四極ATSE 選擇

根據(jù)JGJ 16—2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》7. 5. 3 條之規(guī)定，四極ATSE 選用總結(jié):

(1) TN － C － S、TN － S 系統(tǒng)中的ATSE 應(yīng)采用四極開關(guān);

(2) TT 系統(tǒng)電源進(jìn)線開關(guān)應(yīng)選用四極開關(guān);

(3) 正常供電電源與備用發(fā)電機(jī)之間ATSE應(yīng)選四極開關(guān);

(4) IT 系統(tǒng)中當(dāng)有中性線時應(yīng)采用四極開關(guān)。

6備用電源為柴油機(jī)發(fā)電的ATSE選擇

(1) 備用電源為發(fā)電機(jī)組時，對ATSE 可靠性要求非常高，由于CB 級的脫扣保護(hù)和派生PC級電機(jī)驅(qū)動堵轉(zhuǎn)等不可靠性因素，因此，要選擇勵磁驅(qū)動的專用PC 級;

(2) 發(fā)電機(jī)是高感性負(fù)載，所以要用具有隔離功能的三段位ATSE;

(3) 控制器具有現(xiàn)場可調(diào)的延時轉(zhuǎn)換設(shè)置，并能發(fā)出命令起動備用發(fā)電機(jī)組電源并可靠的轉(zhuǎn)換到正常的備用電源;

(4) 將負(fù)載返回到常用電源，可發(fā)出指令，停止發(fā)電機(jī)組，并具有自投自復(fù)和自投不自復(fù)設(shè)置功能。

7重要負(fù)荷對ATSE 的選擇

(1) GB 50052—1995《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》第2. 0. 2 條一級負(fù)荷的供電電源應(yīng)符合下列規(guī)定:

① 一級負(fù)荷應(yīng)由2 個電源供電;當(dāng)一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞。

② 一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除由兩個電源供電外，應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并嚴(yán)禁將其它負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。因此，一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷應(yīng)采用一體化結(jié)構(gòu)的專業(yè)PC 級，一級負(fù)荷建議采用PC 級。

(2) GB /T 21208—2007《固定消防泵驅(qū)動器的控制器》規(guī)定，用于消防泵控制器的ATSE 應(yīng)該具有以下特征:① ATSE 應(yīng)能電氣操作并以機(jī)械方式保持在適當(dāng)位置。② ATSE 應(yīng)當(dāng)符合GB14048. 11 中PC 級ATSE 的要求，其操作機(jī)構(gòu)應(yīng)能保證負(fù)載電路不會長時間的與常用電源或備用電源斷開。因此，消防系統(tǒng)應(yīng)該用勵磁驅(qū)動的專用PC 級，具有機(jī)械保持的兩工作位。