ATSE在设计及使用中若干问题的探讨Word文档下载推荐.docx

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延时设定使用类别极数选择。

随着建筑电气技术科技水平的发展，近几年来在低压配电系统中，一种新型的电器产品一自动转换开关电器（ATSE）得到了广泛地应用，它由1个（或几个）转换开关电器及其控制电器组成。

ATSE主要用于监测电源电路，当主电源发生停电或故障时，供电电源从主电源自动转换至备用电源，从而完成双电源系统的切换。

但在工程设计中，如何选用ATSE、ATSE在不同配电系统中的设置、类型的选用是否恰当等问题，还有很多电气设计中存在争议的问题。

本文结合北京市建筑设计研究院技术措施中有关ATSE的技术要求和工程设计中的经验，阐述了自动转换开关电器（ATSE）在设计选型中应注意的要点等重要的问题。

1、有关ATSE相关标准

ATSE产品是2003年4月开始实施的一个低压电器标准，即《低压开关设备和控制设备第6部分：

多功能电器第1篇：

自动转换开关电器》（GB／T14048．1l一2002）。

ATSE产品的出处，源自《民用建筑电气设计规范》（JGJfTl6一1992）以及《高层民用建筑设计防火规范》（GB5（）（）45一1995）、《供配电系统设计规范》（GB50052一1995）中，这些都对供电电源的数量有严格的规定：

“一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不致同时受到损坏。

一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。

”可以说，有双电源供电的场合，就必须使用转换开关。

相关国标中规定：

①中断供电将造成人身伤亡者，②中断供电将造成重大政治影响者，③中断供电将造成重大经济损失者，④中断供电将造成公共秩序严重混乱者等一级负荷和部分二级负荷是严禁中断供电的。

它们必须配备备用电源（独立于正常电源，专门馈电的电网备用电源或快速自起动的柴油发电机组）。

当正常电源发生故障或断电时，能使备用电源在极短的时间内投入使用。

这就要求生产和使用双电源自动切换装置。

从中值得我们重视的一点是，使用ATSE的负荷都是重要负荷，至少是二级负荷。

因此，分析ATSE的可靠性是十分必要的。

ATSE产品还没有进入ＣＣＣ强制性认证中来，但由于建筑电气技术的快速发展又产生了主备用电源间切换的产品需求，而且市场对ATSE产品的需求缺口又很大，矛盾就由此产生，这点才是我们各方面需要非常重视的问题。

一个电器产品能否投入市场，都必须执行三个标准，第一是应用标准，就是现在的《低压配电设计规范》、《民用建筑电气设计规范》等；

第二就是产品的标准，比如刚才提到的ＧＢ/T14048.11；

第三个就是工程验收标准，验证所选的ATSE是否满足工程的需要。

这三个标准缺一不可，没有这三个标准支持，这个产品就站不稳。

可以说，是应用中产生产品需求，促使产品的研发与改造，再由应用层面推广到合适的工程中去，这就是三个标准的系统性，必须统一考虑。

目前，ATSE的这三个标准还不完善，缜密性不够，有很大的空隙。

标准也是不断发展进步的，这点毫无疑问。

有消息说，新的IEC60947—6一l标准正在拟定将转换开关统一为TSE（TransferSwitchingEquipment），包括自动转换开关、手动转换开关和远控转换开关三种形式，同时对TSE的试验方法也将作进一步的调整。

可以说，IEC的标准也是不断修订的。

这两年，我们虽然加快了与国际接轨的步伐，等同或等效采用了很多IEC的标准，获得了很多先进的经验。

但有一点，我的看法就是，我们借鉴别人的经验的同时，更要考虑到我们国家自己的情况，以及工程实际中的可操作性和适用性，标准也要本土化。

2、有关ATSE产品分类

ATSE作为用于双电源间切换的开关，其结构形式有很多种，产品构造大体上可分为三类：

接触器类、空气断路器类和自动转换开关电器类，其中电源自动转换开关又分为切换部件为空气开关和负荷隔离开关等等，这几种形式的产品在功能上有何特点?

根据GB／T14048.1l的规定：

“ATSE可分为PC级或CB级两个级别。

PC级：

能够接通、承载、但不用于分断短路电流的ATSE。

CB级：

配备过电流脱扣器的ATSE，它的主触头能够接通并用于分断短路电流。

”

上述提到的ATSE的种类，是从开关本体的结构形式来讲的，其中负载开关和接触器双投型的ATS属于PC级，开关本体只能作为自动转换开关使用，不具备过载和短路以及其他保护功能。

断路器和控制保护器投切型的ATSE都属于CB级，开关本体作为自动转换开关使用外，还具备过载、短路以及其他保护功能，从而实现对负载的两段或三段及其他保护功能。

两接触器型转换开关是我国最早生产的双电源转换电器，它是由两台接触器搭接而成，切换功能用中间继电器或逻辑控制模块组成二次回路完成控制功能，这种装置因机械联锁不可靠、容易产生温升发热、触点粘结、线圈烧毁等故障，现已逐渐被代替。

两断路器式转换开关以塑壳空气断路器为切换部件，另配机械联锁装置，可具有短路或过电流保护功能，安装方便，无二次线路，但价格较高，一般置于配电柜中，多用在计算电流较大（630A以上）的场所。

励磁式专用转换开关是由励磁式接触器外加控制器构成的一个整体装置，机械联锁可靠，转换由电磁线圈产生吸引力来驱动开关，速度快。

负荷隔离开关型为机电一体式开关电器，转换由电机驱动，转换平稳且速度快，并且具有过0位功能。

目前，在我国国内市场上用于两路电源切换的装置有三种：

PC级ATSE，CB级ATSE和电动式刀开关．严格来讲，三者遵循的制造标准不同，试验、考核、电气等性能均不同，导致使用场合和使用要求也不尽相同，前二者采用的是《自动转换开关电器》（GB／T14048.1l一2002），后者采用的是《开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》 

（GB／T14048.3）。

从电源转换时间来讲，CB级ATSE与电动式刀开关基本相同（1～1．5s）左右，而PC级ATSE为10（）ms～200ms；

电动式刀开关转换过程中没有灭弧能力的考核指标，而PC级、CB级ATSE：

均考虑电弧击穿问题；

PC级、ＣB级ATSE的电气寿命、机械寿命、电气可靠性、接通分断电流值的考虑指标均远远大于电动式刀开关。

对于接触器型的产品，目前市场上有采用接触器的PC级和CB级ATSE产品，在接触器的控制回路中设置延时环节和复归电路，一般在接触器的电源侧设有隔离电器或有隔离功能的保护电路，接触器的馈出侧没有隔离电器，采取适当的防触电措施，可以在不影响ATSE供电的情况下维护、检修接触器。

我个人较赞同这样的观点，接触器制造技术的提高和其可靠的机械连锁以及集成化的控制单元，利用接触器进行电源的自动切换仍有市场前景。

3、有关PC级ATSE与CB级ATSE特点比较

从两类产品的特点来看，CB级ATSE的开关执行断路器本身带热磁保护，它的主触头能够接通并用于分断短路电流。

在配电系统中选择CB级自动转换开关电器时，只要求自动转换开关电器的开关执行断路器选择正确，即低压断路器符合下列条件：

①低压断路器额定分断电流（有效值）大于该处的预期最大短路电流值（有效值）；

②低压断路器选型与上下级出线回路低压断路器选型配合满足配电保护选择性要求。

PＣ级自动转换开关电器只有电源转换功能，没有短路及过载保护功能。

额定电流小于等于250A的PC级自动转换开关电器，额定短时耐受电流有效值（1s）一般在5～12kA左右；

额定电流大于250A小于等于630A的PＣ级自动转换开关电器，额定短时耐受电流有效值（1s）一般在13～25kA左右。

在应用中，比方说，在配电箱、柜内，CB级ATSE前端可只设置隔离电器或隔离开关，不必再设短路保护电器；

而PＣ级就不行，前端就需要设置短路保护电器，而且配电箱、柜内出线回路上的MCB还需要与PC级ATSE前端设置的MCB有级联配合的要求。

这是为什么?

因为《低压配电设计规范》GB50054—95第4.1.2条说的很清楚，规定：

“配电线路采用的上下级保护电器，其动作应具有选择性；

各级之问应协调配合。

但对于非重要负荷的保护电器，可采用无选择性切断。

”根据以上规范要求，采用双电源供电的配电系统，当双电源末端自动互投配电箱、柜内有多路一级负荷或二级负荷出线回路时，其自动转换开关电器前设置的熔断器或隔离型低压断路器均应与配电箱、柜内出线回路低压断路器之间有选择性配合。

在《北京市建筑设计研究院技术措施》中关于ATSE选用有这样的指导性条款：

“系统要求ATSE有短路，过负荷等保护功能，PC级不能满足负荷的接通容量时，宜采用CB级。

”总的来说，PC级和CB级不存在谁能把谁完全取代的问题，只是二者的使用场合不同，设计使用时会根据整个低压配电系统的情况和场合，来客观的选用。

那么，由断路器组成的CB级ATSE配备过电流脱扣器，从而具有了短路、过载等断路器所能包含的各种保护功能，可以说具备了“转换及保护”的双重功能。

但有一个问题，比如说，在供电回路发生过电流故障时，引起断路器断开后，由于有过载功能的CB级ATSE不动作，达不到ATSE的本身的功能。

会产生因保护功能所引发的一系列问题：

（1）因为保护功能的出现，增加了保护的级数，需要确保与上、下级之间的选择性，这在有较高级间配合时就会很麻烦。

（2）因保护功能而切断负载的电源，是否立即转换到备用电源侧呢?

由于ATSE的动作输入信号是取自ATSE的上口，当正常电源侧的电压或频率都正常时，由于断路器因过流而脱扣造成负载失电，ATSE并不会动作。

ATSE的功能仅仅是作为正常电源故障时转换到备用电源的，从这个角度说，CB级的保护功能，在系统的运行中是不利的。

那是不是摘掉备用电源侧ACB或MCCB的过电流脱扣器就可以了呢?

将断路器的保护功能摘除，用电动机驱动的ATSE是可以用的，摘除了保护功能，它已经由CB级变成了PC级了。

但有的断路器因为结构上的原因已经把保护功能融成一体，就很难把它摘除掉。

而且这种型式的PC级有相当多的缺点，比如结构复杂、可靠性下降，动作的全过程时间长，也就是动作速度慢。

CB级是由断路器组装成的，它具有断路器的高断流容量的特点，所以在短路容量大的配电系统中，CB级有一定的优势。

例如塑壳断路器（MCCB）NSl00型100A额定电流其极限断路容量可以达到70kA，最高可达150kA，而Ls（SIRC~））40—4000的l00AATSE额定电流其允许短时耐受电流只有2.5kA，必须一对一的配置一个gGDIN熔断器，预期短路电流才可达到70kA。

在我国目前现行有关国标中，均明确消防及其设施工作电源与备用电源均应在配电箱末端进行自切，即必须使用ATSE；

但现行规范与有关IEC的规定还是有差距，根据IEC：

有关条文规定，对消防设备电源切换开关及其操作机构不应使负载电路与常用、备用电源长期断开，开关不带过电流保护，也就是明确了在此场合电源转换开关只能用双极式的PC级ATSE，不宜采用带机械连锁的断路器组成的CB级ATSE。

ATSE要根据场合进行选择。

当}肖防负荷容量大且比较集中时，需要在低压配电室的母线上直接放射做双电源转换，或因电源进线后需要直接做双电源转换的场合，如消防水泵房等，这类转换方案宜选用PC级的ATSE，而不宜选用CB级的ATSE，以避免因其本体故障而影响电源的转换，造成重大损失，若需要加装保护电器时可另外选择。

另外，当市电与发电机组电源转换时，首先