雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇[學(xué)術(shù)參考]

1、ATSC即雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，由一個（或幾個）轉(zhuǎn)換開關(guān)電器和其他必需的電器（轉(zhuǎn)換控制器）組成，用于監(jiān)測電源電路、并將一個或幾個負載電路從一個電源轉(zhuǎn)換至另一個電源的開關(guān)電器。作為消防負荷和其他重要負荷的末端互投裝置，ATSE在工程中得到了廣泛的應(yīng)用，正確合理的選擇ATSE可確保重要負荷的可靠供電，ATSE在重要負荷的供電系統(tǒng)中是不可缺少和重要的一個環(huán)節(jié)。ATSE目前在我國經(jīng)歷了四個發(fā)展階段，即兩接觸器型、兩斷路器型、勵磁式專用轉(zhuǎn)換開關(guān)和電動式專用轉(zhuǎn)換開關(guān)。兩接觸器型轉(zhuǎn)換開關(guān)為第一代，是我國最早生產(chǎn)的雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)，它是由兩臺接觸器搭接而成的簡易電源，這種裝置因機械聯(lián)鎖不可靠、耗電大等缺點，因而在

2、工程中越來越少采用。兩斷路器式轉(zhuǎn)換開關(guān)為第二代，也就是我國國家標準和IEC標準中所提到的CB級ATSE，它是由兩斷路器改造而成，另配機械聯(lián)鎖裝置，可具有短路或過電流保護功能，但是機械聯(lián)鎖不可靠。勵磁式專用轉(zhuǎn)化開關(guān)為第三代，它是由勵磁式接觸器外加控制器構(gòu)成的一個整體裝置，機械聯(lián)鎖可靠，轉(zhuǎn)換由電磁線圈產(chǎn)生吸引力來驅(qū)動開關(guān)，速度快。電動式專用轉(zhuǎn)換開關(guān)為第四代，是PC級ATSE，其主體為符合隔離開關(guān)，為機電一體式開關(guān)電器，轉(zhuǎn)換由電機驅(qū)動，轉(zhuǎn)換平穩(wěn)且速度快，并且具有過0位功能。ATSE的發(fā)展趨向主要包括兩個方面，其一是開關(guān)主體，具備很高的抗沖擊電流能力，并且可頻繁轉(zhuǎn)換；具有可靠的機械聯(lián)鎖，確保任何狀態(tài)下

3、兩路電源不能并列運行；不允許帶熔絲或脫跳裝置，以防止雙電源開關(guān)因過載而造成輸出端無電現(xiàn)象；具備0位功能，并且隔離距離大，以便能夠承受更高的沖擊電壓（8KV）以上；四級開關(guān)具備N級先合后分的功能，以防止ATSE在切換時，不同系統(tǒng)中 N線上電位漂移，使電流走向不一致或分流，造成剩余電流保護裝置誤動作。其二是控制器，采用微處理器智能化產(chǎn)品，檢測模塊應(yīng)具有較高的檢測精度和寬的參數(shù)設(shè)定范圍，包括電壓、頻率、延時時間等；具備良好的電磁兼容性，應(yīng)能承受住主回路的電壓波動，浪涌保護，諧波干擾，電磁干擾等；轉(zhuǎn)換時間快，且延時可調(diào)；可為用戶提供各種信號及消防聯(lián)動接口，通信接口。從ATSE的發(fā)展過程和發(fā)展趨向可以看

4、出，PC級ATSE在工程中的應(yīng)用將成為主流。值得一提的是，固定式消防泵驅(qū)動器控制器（IEC標準修正草案）中指出，ATSE不應(yīng)帶短路和過電流保護功能。而CB級ATSE不能夠滿足這一點，一旦出現(xiàn)短路和過電流的情況，脫扣器脫扣，造成電源側(cè)雖然有電， 而負載沒電的情況，不能滿足一、二級負荷對供電的要求。IEC標準修訂的趨向也證明了PC級ATSE在工程中的推廣是必然的。這也是我們?yōu)槭裁匆獑为殞C級ATSE進行闡述的理由。標準中還將ATS分成PC級和CB級2個級別。 PC級ATS采用一體式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，勵磁驅(qū)動（Drive），容易可靠，動作時間快，一般100-200MS。觸頭為銀合金，觸頭分離速度大，有專門

5、設(shè)計的滅弧室。體積小，僅有CB級的1/2.具有耐短時電流。 CB級ATS是由兩臺斷路器為基礎(chǔ)，由控制器控制帶有機械連鎖的電動傳動機構(gòu)來實現(xiàn)2路電源的自動轉(zhuǎn)換。切換時間1-2s。PC級雙電源用在要求較高的場合，CB級用在一般的使用場合，CB級的雙電源的價格比PC級的低。PC級雙電源是有符合隔離開關(guān)組成，能夠接通，承載，但不用于分斷短路電流的雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)。CB級雙電源是配備過流脫扣器（斷路器）的雙電源，它的主觸頭能夠接通并用于分斷短路電流。淺談CB級與PC級自動轉(zhuǎn)換開關(guān) （ATSE）的區(qū)別及應(yīng)用本文在了解了自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATSE）這一概念和分類的基礎(chǔ)上，通過對CB級與PC級自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的對比與分

6、 析，指出兩種自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的區(qū)別，對于合理選擇與使用自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器（ATSE）有著重要的意義。關(guān)鍵詞 自動轉(zhuǎn)換開關(guān)；B級；PC級；區(qū)別；自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATSE）的概念及分類 自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（Automatic Transfer Switching Equipment）作為 一種常用的電器開關(guān)設(shè)備，它的作用主要體現(xiàn)在通過兩路可用的供電電源間，選擇一路安全、可靠的電源向負載供電，能夠保證負載用電的連續(xù)性。以GB/T14048.11-2002低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備對自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的定義為：自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器（ATSE）是由必需的電器和一個（或幾個）轉(zhuǎn)換開關(guān)電器組成，并將單個或若干個負載電路從一個電源自動

7、轉(zhuǎn)換至另一個電源用于監(jiān)測電源電路的電器。自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATSE）一般包括通過進線端相連的控制器和開關(guān)本體。在電源的工作狀況中，一旦控制器監(jiān)測到電源發(fā)生故障時，控制器立即發(fā)出動作命令。開關(guān)本體的功能則是帶著負載完成從一個電源至另一個電源的自動轉(zhuǎn)換。開關(guān)本體又分為CB級和PC級，CB級開關(guān)本體主要由兩個相同的斷路器和機械連鎖操作機構(gòu)組成；PC級開關(guān)本體有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是由兩個相同的隔離開關(guān)或負荷開關(guān)和機械連鎖操作機構(gòu)組成，另一種是整體式專用PC級自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，整個開關(guān)（包括觸頭材料、壓力、分離速度、滅弧機構(gòu)、傳動機構(gòu)等）都是獨立重新設(shè)計的。 2 CB級與PC級自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的區(qū)別 CB級能夠接通

8、并用于分斷短路電流，PC級能夠接通和承載，但不用于分斷短路電流。除以上區(qū)別外，還包括以下幾個方面的不同： 1）機構(gòu)設(shè)計理念不同：由斷路器組成CB級，斷路器要求機構(gòu)應(yīng)快速脫扣，以便能很好地完成分斷電弧的任務(wù)，而PC級產(chǎn)品的可靠性遠高于CB級產(chǎn)品，也就根本不會存在滑扣、再扣問題； 2）觸頭耐受電流不同：CB級主要承擔(dān)分斷短路電流的責(zé)任，當(dāng)供電線路發(fā)生短路時，斷路器的觸頭壓力較小，一般不能承受短時耐受電流，易被斥開并產(chǎn)生限流作用。相比之下， PC級觸頭壓力較大，不易被斥開和熔焊，因此能承受20Ie甚至以上過載電流，PC級觸頭耐受電流的這個特性在消防供電系統(tǒng)中的應(yīng)用非常重要； 3）安全性不同：為了使分

9、斷電弧的效果更好，CB級一般選擇銀鎢、銀碳化鎢材料等觸頭材料。由于備用觸頭經(jīng)常暴露于空氣中，經(jīng)空氣的氧化，其表面易形成一種物質(zhì)，此種物質(zhì)阻礙導(dǎo)電且不易消除。PC級則采取措施避免了此種備用觸頭投入使用時，觸頭溫升增高易造成開關(guān)燒毀甚至爆炸的安全隱患，顯然CB級安全系數(shù)低于PC級。此外PC級充分考慮了兩路電源在轉(zhuǎn)換過程中存在電源疊加問題，PC級的標準要求電氣間隙、爬電距離是CB級的180%和150%，因此PC級安全性更好。 3 如何合理選擇與使用自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATSE） 1）從負荷的重要性方面來分析：由于消防負荷不允許過負荷保護，所以消防負荷、一級負荷或特級負荷供電時，不允許采用具有過載保護功能的

10、CB級自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，應(yīng)選用 PC 級 ATSE 為自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。普通二級負荷供電時，自動轉(zhuǎn)換開關(guān)選用 CB 級 ATSE，如果條件允許時，建議優(yōu)先選用 PC級 ATSE； 2）從供電方式方面來分析：容量較大負荷時采用放射式供電方案，無論哪條支路發(fā)生短路故障，該支路和上級正常供電主斷路器同時動作，自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATSE）檢測到正常電源失電，自動切換到備用電源上繼續(xù)供電，這時故障回路已經(jīng)切除，不會影響其他支路的供電，也不會存在將故障范圍擴大的風(fēng)險。因此在這種供電方案中ATSE 前不需加保護電器；而使用樹干式供電方式，若將雙電源互投前的斷路器去掉，則當(dāng)樹干中某一配電箱內(nèi)發(fā)生短路故障時，將會使該干線上

11、的總開關(guān)發(fā)生動作，從而將故障范圍擴大到整個干線上。由于這些負荷都是重要負荷，因此PC 級自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATSE）前需增加熔斷器或斷路器； 3）從時間的投入情況來分析：自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATSE）CB級的總動作時間一般在2 000ms3 000ms ，PC級（二位式）一般在50ms250ms，三位式一般在350ms600ms。應(yīng)急照明的斷電時間必須小于1.5s，醫(yī)療、商業(yè)及金融交易的斷電時間必須小于1.5s，CB級的轉(zhuǎn)換時間不可能小于1.5s，因此應(yīng)采用PC級自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。 總之，選擇 CB 級或 PC 級 ATSE 時，應(yīng)根據(jù)負荷的重要性、 供電方式及投入時間等綜合因素進行考慮。自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（AT

12、SE）一般采用電阻吸收、減負荷或延時轉(zhuǎn)換這3種解決方法來避免切換過程引起的沖擊電流。是因為電源相位差距較大時，大電動機類負載在運行切換中受到巨大的機械應(yīng)力沖擊，同時產(chǎn)生的反電勢引起的過電流還會造成熔斷器熔斷或斷路器脫扣。 4 結(jié)論 自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATSE）的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。又因為在重要場所常常用到這種產(chǎn)品，它的可靠性就顯得至關(guān)重要。轉(zhuǎn)換一旦失敗造成的電源間短路或重要負荷斷電，小則會帶來經(jīng)濟上的損失，嚴重則可能使生命處于危險之中，造成社會為題。因此選用自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATSE）的出發(fā)點應(yīng)從重要負載停電可能發(fā)生的損失方面考慮。 參考文獻 1中華人民共和國建設(shè)部.JGJ16-2008 民用建筑電氣設(shè)

13、計規(guī)范S.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008. 2國家技術(shù)監(jiān)督局.GB/T14048.11-2002 開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第6部分：多功能電器第1篇：自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器S.北京：中國標準出版社，2002. 3中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50052-2009 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范S.北京：中國計劃出版社，2010在現(xiàn)階段使用中的雙電源自動切換開關(guān)主要分為PC級和CB級兩種類型。PC級雙電源自動切換開關(guān)在很多時候都是優(yōu)先選擇的類型。但是這不意味著CB級雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)就沒用。有些地方是需要選擇CB級雙電源的。下面介紹PC級和CB級雙電源自動切換開關(guān)的選型區(qū)別。PC級雙電源自動切換開關(guān)的可靠性高

14、于CB級雙電源自動切換開關(guān)：到目前為止，世界上CB級雙電源自動切換開關(guān)都是由兩個斷路器構(gòu)成本體，是各種雙電源自動切換開關(guān)解決方案中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的方案（運動部件比PC級雙電源自動切換開關(guān)多一倍以上），按照“結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，可靠性越低”的原則，CB級雙電源自動切換開關(guān)的可靠性低于PC級雙電源自動切換開關(guān)的可靠性（就如同斷路器的可靠性低于負荷開關(guān)的可靠性一樣的道理）。CB級雙電源自動切換開關(guān)，實際上就是一個斷路器，要按照選擇斷路器的原則和方式，選擇CB級雙電源自動切換開關(guān)斷路器的參數(shù)。如果決定選擇某一個品牌，一定要校驗該品牌采用的斷路器是否符合安裝位置對斷路器的要求?；诒疚那笆隼碛桑ㄗh選擇僅有短路保護

15、功能的MCCB作為CB級雙電源自動切換開關(guān)本體開關(guān)。注：這一點往往被忽視，大多數(shù)設(shè)計師選用CB級雙電源自動切換開關(guān)時，僅僅標注產(chǎn)品的型號、電流等級和級數(shù)，忽視了其所用斷路器的型號、規(guī)格等。如果CB級雙電源自動切換開關(guān)所用的斷路器不合適，就相當(dāng)于錯誤使用斷路器，危害很大。PC級雙電源自動切換開關(guān)要校驗額定限制短路電流：雙電源自動切換開關(guān)是重要開關(guān)，必需具備抵抗安裝地點電流沖擊的能力。雙電源自動切換開關(guān)標準是用Icw或者額定限制短路電流（其概念是指雙電源自動切換開關(guān)前端SCPD保護動作完成后，雙電源自動切換開關(guān)仍然能夠可靠的轉(zhuǎn)換和導(dǎo)電）表示開關(guān)的抗電流沖擊能力。在現(xiàn)階段使用中的雙電源自動切換開關(guān)主

16、要分為PC級和CB級兩種類型。PC級雙電源自動切換開關(guān)在很多時候都是優(yōu)先選擇的類型。但是這不意味著CB級雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)就沒用。有些地方是需要選擇CB級雙電源的。下面介紹PC級和CB級雙電源自動切換開關(guān)的選型區(qū)別。PC級雙電源自動切換開關(guān)的可靠性高于CB級雙電源自動切換開關(guān)：到目前為止，世界上CB級雙電源自動切換開關(guān)都是由兩個斷路器構(gòu)成本體，是各種雙電源自動切換開關(guān)解決方案中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的方案（運動部件比PC級雙電源自動切換開關(guān)多一倍以上），按照“結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，可靠性越低”的原則，CB級雙電源自動切換開關(guān)的可靠性低于PC級雙電源自動切換開關(guān)的可靠性（就如同斷路器的可靠性低于負荷開關(guān)的可靠性一樣的

17、道理）。CB級雙電源自動切換開關(guān)，實際上就是一個斷路器，要按照選擇斷路器的原則和方式，選擇CB級雙電源自動切換開關(guān)斷路器的參數(shù)。如果決定選擇某一個品牌，一定要校驗該品牌采用的斷路器是否符合安裝位置對斷路器的要求?；诒疚那笆隼碛桑ㄗh選擇僅有短路保護功能的MCCB作為CB級雙電源自動切換開關(guān)本體開關(guān)。注：這一點往往被忽視，大多數(shù)設(shè)計師選用CB級雙電源自動切換開關(guān)時，僅僅標注產(chǎn)品的型號、電流等級和級數(shù)，忽視了其所用斷路器的型號、規(guī)格等。如果CB級雙電源自動切換開關(guān)所用的斷路器不合適，就相當(dāng)于錯誤使用斷路器，危害很大。PC級雙電源自動切換開關(guān)要校驗額定限制短路電流：雙電源自動切換開關(guān)是重要開關(guān)，必

18、需具備抵抗安裝地點電流沖擊的能力。雙電源自動切換開關(guān)標準是用Icw或者額定限制短路電流（其概念是指雙電源自動切換開關(guān)前端SCPD保護動作完成后，雙電源自動切換開關(guān)仍然能夠可靠的轉(zhuǎn)換和導(dǎo)電）表示開關(guān)的抗電流沖擊能力。注： 直接用Icw參數(shù)，不容易校驗雙電源自動切換開關(guān)是否能夠抵抗沖擊，實際上，雙電源自動切換開關(guān)所在地點短路電流的大小和時間，取決于前端SCPD，所以，額定限制短路電流是更加有效的參數(shù)，可以直接使用。由于不同SCPD短路電流的時間差異很大，所以，選擇時要注意廠商資料提供的SCPD型式。最新送審的民規(guī)已經(jīng)明確提出：“微斷不宜用作CB級雙電源自動切換開關(guān)的主開關(guān)”。同時明確規(guī)定：“當(dāng)采用

19、CB級雙電源自動切換開關(guān)為消防負荷供電時，應(yīng)采用僅具有短路保護功能的斷路器組成的雙電源自動切換開關(guān)，其保護選擇性應(yīng)與上下級保護電器相配合。”所有需要設(shè)置雙電源自動切換開關(guān)的地方，都可以采用PC級雙電源自動切換開關(guān)（如果系統(tǒng)需要短路保護 功能，只需在PC級雙電源自動切換開關(guān)前端設(shè)置短路保護電器即可）；按照IEC62091固定式消防泵控制器標準，用于消防泵的雙電源自動切換開關(guān)只能夠采用 PC級雙電源自動切換開關(guān)；PC級雙電源能夠接通、承載、但不用于分斷短路電流的ATSE摘自中華人民共和國國家標準GB 14048.11-2008雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)若選擇不具有過電流脫扣器的負荷開關(guān)作為執(zhí)行器則屬于PC

20、級自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。不具備保護功能，但其具備較高的耐受和接通能力，能夠確保開關(guān)自身的安全，不因過載或短路等故障而損壞，在此情況下保證可靠的接通回路。 CB級雙電源配備過電流脫扣器的ATSE它的主觸頭能夠接通并用于分斷短路電流摘自中華人民共和國國家標準GB 14048.11-2008雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)若選擇具有過電流脫扣器的斷路器作為執(zhí)行器則屬于CB級自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。具備選擇性的保護功能，能對下端的負荷和電纜提供短路和過載保護；其接通和分斷能力遠大于使用接觸器和繼電器等其他元器件。 CB 級雙電源產(chǎn)品及PC級雙電源產(chǎn)品孰優(yōu)孰劣？不能泛泛而談，需根據(jù)不同的現(xiàn)場需求，不同廠家產(chǎn)品的制造技術(shù)、工藝、品質(zhì)管理而定。選擇性是配電系統(tǒng)的基本要求，對CB級產(chǎn)品而言，可以根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)進行選型，實現(xiàn)選擇性；對PC級產(chǎn)品而言，就需要在ATSE的進線端加裝短路電流保護器：熔斷器或斷路器，來實現(xiàn)選擇性的要求。CB級產(chǎn)品自身帶有電流故障保護有利于降低成本及系統(tǒng)復(fù)雜度。對于