具有中性線重疊轉(zhuǎn)換功能的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器

1、具有中性線重疊轉(zhuǎn)換功能的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器時(shí)間：2011-10-14 18:45編輯：胡明忠0引言自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器(AutomaticTransferSwitchingEquipment, ATSE)應(yīng)用于非常重要的配電場(chǎng)所， 能夠檢測(cè)當(dāng)一路電源發(fā)生如斷電、缺相、過(guò)壓、欠壓等故障時(shí)能否自動(dòng)切換至正常的備用電源，保證用電 的連續(xù)性，因此在現(xiàn)代配電系統(tǒng)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。根據(jù)配電系統(tǒng)的不同，可以選擇不同的開關(guān)極數(shù)。一般 認(rèn)為，對(duì)同一類型、同容量的電源之間，如2個(gè)公用電網(wǎng)、2個(gè)發(fā)電機(jī)組等零線不切斷的或共零線的交流 三相供電系統(tǒng)，即2套系統(tǒng)中性線(零線)有共同的接地點(diǎn)(零線地線短接點(diǎn))，選擇三極的ATSE就

2、可以滿足 要求;對(duì)于2個(gè)輸入電源來(lái)自于2套不同的接地系統(tǒng)，2套系統(tǒng)的中性線接地點(diǎn)不同，如TN-C-S、TN-S、 TT、IT系統(tǒng)中，則應(yīng)采用四極ATSE。采用四極式ATSE的目的是，保證2個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行中做到完全的隔離， 獨(dú)立運(yùn)行如果選用四極ATSE 普通的ATSE在2路電源的切換過(guò)程中就不可避免地會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間的中性線 斷開的現(xiàn)象，而很多配電系統(tǒng)在轉(zhuǎn)換過(guò)程中都不允許出現(xiàn)中性點(diǎn)斷開的情況。1零線騰空現(xiàn)有市場(chǎng)上，三端位和兩端位的ATSE在自動(dòng)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，都是在完全切斷一路電源的前提下再閉合 另外一路電源，這樣處理的好處是避免2路電源短路的情況出現(xiàn)。但是，對(duì)四極ATSE而言，則會(huì)引發(fā)一 個(gè)新的問(wèn)題，即2

3、路電源系統(tǒng)確實(shí)做到了完全隔離，而轉(zhuǎn)換過(guò)程中負(fù)載端中性線卻完全斷開，稱為零線騰 空現(xiàn)象，如圖1所示。J NCBA_NCBA ChinaGlc .負(fù)載 樣尊云負(fù)載(a)常電工作(b)轉(zhuǎn)換中(零線騰空)(c)備電工作圖1零線騰空現(xiàn)象示意圖數(shù)據(jù)設(shè)備在各種民用和公共建筑中得到大量應(yīng)用，特別是在地鐵監(jiān)控中心、體育場(chǎng)館計(jì)分系統(tǒng)和智能 樓宇等方面。數(shù)據(jù)設(shè)備一般采用前端配置ATSE雙電源，并輔助以UPS不間斷電源的方式供電，其原理如 圖2所示。正常情況下，數(shù)據(jù)設(shè)備由常用電源供電，UPS輸出零地電壓UN-PE接近于電網(wǎng)輸入端零地電 壓，一般不超過(guò)3V。當(dāng)常用電源異常時(shí)，ATSE執(zhí)行轉(zhuǎn)換啟動(dòng)備用電源過(guò)程中ATSE后

4、端數(shù)據(jù)設(shè)備相線及 零線與前端2路輸入電源斷開，此時(shí)UPS給負(fù)載供電，保證服務(wù)器不斷電運(yùn)行。由于UPS輸出零線來(lái)源 于電網(wǎng)零線，而電網(wǎng)零線已經(jīng)斷開，那么，UPS輸出零線電位處于懸浮狀態(tài)，其輸出端零地電壓有可能高 達(dá)幾十V甚至上百V，可能直接導(dǎo)致服務(wù)器重啟甚至燒壞，給設(shè)備安全運(yùn)行造成重大隱患。ATSEUPS服務(wù)器圖2數(shù)據(jù)設(shè)備供電方式重燃設(shè)備供電安全運(yùn)行對(duì)零地電位差和三相五線制供電電源技術(shù)指標(biāo)要求，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)充分考慮對(duì) 三段位四極型開關(guān)切換輸出控制過(guò)程對(duì)零地電位的影響，而常規(guī)的ATSE結(jié)構(gòu)又無(wú)法滿足中性極在轉(zhuǎn)換過(guò) 程中閉合轉(zhuǎn)換的要求，因此，必須采用一種新的結(jié)構(gòu)克服零線騰空現(xiàn)象。2中性線重疊轉(zhuǎn)換解決

5、零線騰空的關(guān)鍵點(diǎn)就是要保證ATSE的N極在自動(dòng)轉(zhuǎn)換過(guò)程中始終是接通的，即ATSE輸出零線 始終與輸入電網(wǎng)的零線相連，從而消除了零地電位漂移安全隱患問(wèn)題，具體的實(shí)現(xiàn)原理如圖3所示。動(dòng)作 過(guò)程如下:分?jǐn)嘁宦冯娫碅、B和C相時(shí)，該路電源N極不分?jǐn)啵瑫r(shí)將另一路電源的N極閉合;然后，閉 合另一路電源A、B和C相，同時(shí)斷開原電源N極，實(shí)現(xiàn)一次2路電源的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換過(guò)程中，2路電源中 性線N在閉合時(shí)間上出現(xiàn)了一定時(shí)間的重疊，負(fù)載端N線沒(méi)有出現(xiàn)分?jǐn)嗟那闆r。由于現(xiàn)有接地系統(tǒng)接地電 阻1Q, 2路電源N線的電壓差很小，一般只有幾V,因此，2路電源N線的等電位不會(huì)影響負(fù)載電路運(yùn) 行的穩(wěn)定性和安全性。山任HIP|升焚

6、耶件部命TIl J隙件m或笛分I井燈用齡屯部牡莒i裝機(jī)啊中性饗沖我(a)常用電源工作/用電如m勘或艇AHUCfrjnocfc.n*皿曹雌牢工期(b)轉(zhuǎn)換中(中性線重疊)標(biāo)件機(jī)晌伸Chinaeic 甲曹理唯工河全福t州.V Uh(c)備用電源工作圖3中性線重疊轉(zhuǎn)換原理根據(jù)上述基本工作原理，在TBBQ6系列產(chǎn)品的基礎(chǔ)上對(duì)N級(jí)轉(zhuǎn)換部分進(jìn)行了新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖4、 圖5所示。常用電源方軸上依次安裝有:軸套、N級(jí)齒擺(口)、N級(jí)齒擺(I)；備用電源方軸上依次安裝有:N 級(jí)齒擺(I )、N級(jí)齒擺(口)、軸套。其中，軸套的方孔與方軸配合，套在方軸上，不能相互轉(zhuǎn)動(dòng);N級(jí)齒擺(口) 與動(dòng)觸頭連接，套在軸套上，與

7、軸套相互轉(zhuǎn)動(dòng)配合;N級(jí)齒擺(I)的方孔與方軸配合，套在方軸上，不能相 互轉(zhuǎn)動(dòng);中軸固定于塑殼上，上裝有2個(gè)齒輪，齒輪與軸間轉(zhuǎn)動(dòng)配合，一側(cè)方軸上的N級(jí)齒擺(I )和其中一 個(gè)齒輪咬合，該齒輪又和另一側(cè)方軸上的N級(jí)齒擺(口)咬合，這樣，就構(gòu)成了 2套由一邊方軸N級(jí)齒擺(I) 向另一邊方軸上的N級(jí)齒擺(口)傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)的系統(tǒng)。其中，N級(jí)齒擺(I)上設(shè)計(jì)有一凸起，N級(jí)齒擺(口)上設(shè) 計(jì)有一扇形孔，裝配后，N級(jí)齒擺(I)上的凸起在N級(jí)齒擺(口)上的扇形孔內(nèi)。這樣，既保證了 N級(jí)齒擺(I) 和N級(jí)齒擺(口)間的相互動(dòng)作，又保證了 N級(jí)齒擺(口)動(dòng)作的準(zhǔn)確，能夠起到安全、互鎖作用。常4常刊常?；麼 常用電源圖4TBBQ6系列產(chǎn)品籥用電源方軸N緩齒抿（IL） N級(jí)齒擺（1）常用電源方軸圖5中性線重疊轉(zhuǎn)換3試驗(yàn)結(jié)果分析采用新的N極轉(zhuǎn)換部分設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)裝配了一臺(tái)測(cè)試樣機(jī)，并通過(guò)高采樣率4通道示波器構(gòu)造了 ATSE自 動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)