双电源自动转换开关电器应用常见的问题

转换开关电器(Automatic Transfer Switching Equipment，ATSE) 主要用在紧急供电系统，将负载电路从一个电源自动换接至另一个( 备用)电源的开关电器。以确保重要负荷连续、可靠运行。因此，ATSE 常应用在重要用电场所，其产品可靠性尤为重要。转换一旦失败将会造成以下2 种危害之一，电源间的短路或重要负荷断电(甚至短暂停电)，其后果都是严重的，这不仅会带来经济损失( 使生产停顿、金融瘫痪)，也可能造成社会问题(使生命及安全处于危险之中)。因此，工业发达**都把自动转换开关电器的生产、使用列为重点加以限制与规范。

1 选择ATSE 的注意事项

(1) ATSE 选用原则应满足JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》7. 5. 4 条之规定。

(2) 使用类别必须满足负载的要求。

(3) 必须注明转换条件( 三相失电、任意相断相、过压、欠压、频率偏差、谐波、噪声等)。

(4)下列负载需要注明转换时间:① 较大的系统(例如ATSE 超过100 台) 或者超过三级ATSE，要注意ATSE 的转换时间，同时转换或者无序转换都不合适，需要有一个“时间差”，一般而言，前级转换要快于后级大约0. 5 s;② 负载要求断电时间< 1. 0 s 的场合(因为采用电动机驱动的ATSE，转换时间超过1. 5 s);③ 自复时间有延时要求的系统(例如要求常用电源稳定30. 0 s 以上才视为正常，才能够自复)。

2 PC 级与CB 级ATSE 的选择

ATSE 分PC 级和CB 级，目前，**规范对PC 级与CB 级的选择并没有具体要求，选择时可从以下几方面来考虑:

(1)经济性。目前，相同电流等级(630 A 以下)的PC 级与CB 级的ATSE，PC 级的制造成本一般都比CB 级的高，因此，从成本经济性的角度而言，CB 级优于PC 级。

(2)可靠性。从结构可靠性来讲，PC 级ATSE可靠性高于采用断路器组成的CB 级ATSE，因此，在高可靠性要求的场所，宜选用PC 级ATSE。

(3) 切换时间。不同结构产品的切换时间是不同的，对故障电源( 例如断相) 敏感度高的负载，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 和采用隔离(负荷) 开关的ATSE，是用减速电机驱动(电机转速一般为15 ～ 20 r /min，开关需要转动到一定转角后触头才能断开)，以100 A 以下电流等级开关为例，控制器发出转换指令后，需要1 s 以上的时间，故障电源才会断开，而采用励磁直接驱动的ATSE，只需要大约30 ms，故障电源就可以断开。

3 PC 级ATSE 前端是否需要加断路器或隔离电器断路器的核心功能是实现过载、短路、接地故障的保护，而不是为了保护ATSE 而来设置，ATSE只是一个开关，就如同隔离开关一样也没有保护功能。因此，放射性配电系统设计中PC 级ATSE前端不用加开关保护。

隔离电器是将负荷侧与电源侧可靠地分开，其状态应明显可视，剩余电流≤ 1 mA，GB50053—1994《10 kV 及以下变电所设计规范》第3. 2. 10 条中描述:采用10 kV 或6 kV 熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离电器;在GB 50054—1995《低压配电设计规范》第3. 2. 16 条中规定:对于双电源母线主开关和联络开关采用断路器的前端设隔离开关，以上两条条文解释是为了方便检修。

GB 50055—1993《通用用电设备配电设计规范》第2. 5. 1 条中要求:每台电动机主回路要设隔离开关，其目的亦是检修用电设备。

由于高低压屏处于配电系统的最前端，为保障供电可靠性，可以采用这种方法，但是并不是全部出线开关都要加隔离开关，大量使用隔离开关，占用空间、增加成本、回路中可开断触头较多，反而降低可靠性，规范上也没有这个要求。通常对容量大的重要负荷和空间大、散热好及落地式安装的TSE 前设隔离电器有必要，但是若为了检修用电设备，隔离电器应设在后面比较理想。

因此，在建筑物总配电柜、消防泵房及大型数据机房的TSE 前可以设隔离电器，对于楼层电源切换箱及分箱的TSE，就没有必要设置隔离开关。

3 TSE 是否可作为隔离电器使用

TSE 标准明确指出TSE 具有隔离功能必须具备以下条件:

(1) 必须是三位式;

(2) 动触头在断开位置时，可锁定;

(3) 可耐受较好的额定冲击电压;

(4) TSE 在电操作性能测试后，在1. 1Ue下泄露电流每极不允许操作2 mA。

从以上条文可以得出，具有隔离功能的ATSE的结论:

(1) ATSE 必须具有三工作位。

(2) 派生ATSE 虽然由隔离开关做成的，但是并不一定能达到隔离的要求。由于其状态应该明显可视，触头与把手位置应一致，因此，CB 级一般做不到。

(3) 隔离电器的作用是保证电路可靠断开，ATSE 根本目的是保证电路可靠地切换，因此，ATSE 本身并没有必要一定要具有隔离功能，但是可以具有，从而可以减少触头数量。

4两工作位与三工作位ATSE 选择

(1) 两工作位的应用。一般使用于末端的消防应急系统及断电时间要求极短的特别重要电路，在火灾时ATSE 应该使二路电源在任何时候都能保持其中一路在接通，以免影响火灾的及时扑救，因此，用于消防设备供电回路的应选用一体化PC 级二段位的ATSE。

(2) 三工作位的应用。一般使用于首端的市电－ 柴油机电( 备用电) 及非消防系统。在电源首端当市电与发电机组电源转换时，首先应考虑到发电机需要一定的时间才能够满足负荷电源质量的要求的特殊性，因为当正常电源发生一相断相时，ATSE 应切断电源，将ATSE 置于零位，ATSE确认发电机组电源各项指标达到稳定后才能切换。在带大电动机或高感抗负载转换的特殊情况时，诸如大电动机该类负载在运行中切换，电源相位差距较大时它将受到巨大的机械应力，三工作位的ATSE 利用零位延时转换，避免在切换大电机等负载时引起冲击电流。

5三极与四极ATSE 选择

根据JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》7. 5. 3 条之规定，四极ATSE 选用总结:

(1) TN － C － S、TN － S 系统中的ATSE 应采用四极开关;

(2) TT 系统电源进线开关应选用四极开关;

(3) 正常供电电源与备用发电机之间ATSE应选四极开关;

(4) IT 系统中当有中性线时应采用四极开关。

6备用电源为柴油机发电的ATSE选择

(1) 备用电源为发电机组时，对ATSE 可靠性要求非常高，由于CB 级的脱扣保护和派生PC级电机驱动堵转等不可靠性因素，因此，要选择励磁驱动的专用PC 级;

(2) 发电机是高感性负载，所以要用具有隔离功能的三段位ATSE;

(3) 控制器具有现场可调的延时转换设置，并能发出命令起动备用发电机组电源并可靠的转换到正常的备用电源;

(4) 将负载返回到常用电源，可发出指令，停止发电机组，并具有自投自复和自投不自复设置功能。

7重要负荷对ATSE 的选择

(1) GB 50052—1995《供配电系统设计规范》第2. 0. 2 条一级负荷的供电电源应符合下列规定:

① 一级负荷应由2 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。

② 一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，应增设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统。因此，一级负荷中特别重要负荷应采用一体化结构的专业PC 级，一级负荷建议采用PC 级。

(2) GB /T 21208—2007《固定消防泵驱动器的控制器》规定，用于消防泵控制器的ATSE 应该具有以下特征:① ATSE 应能电气操作并以机械方式保持在适当位置。② ATSE 应当符合GB14048. 11 中PC 级ATSE 的要求，其操作机构应能保证负载电路不会长时间的与常用电源或备用电源断开。因此，消防系统应该用励磁驱动的专用PC 级，具有机械保持的两工作位。