论文部分内容阅读
摘 要：双电源系统是重要负荷安全运行的有效保障，而电源转换开关是连接两个电源的重要枢纽，我国国家标准以及IEC标准将ATSE（自动转换开关）分类为PC级和CB级两个级别。本文针对市场中种类繁多的产品，从国家标准和规范出发，阐述了自动转换开设计领域各个类别及其应用特点，分析了有关产品的功能、结构和可靠性的问题。
关键词：自动转换开关;PC级;CB级;电气设计
依据相关规定，一级负荷应由两个电源供电。当一个电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏;一级负荷中特别重要负荷，除由两个电源供电外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统中。对于电源转换时间有特定要求的一、二级负荷及消防控制室、消防水泵等消防设备的供电，均需设置自动转换开关装置。作为消防负荷和其他重要负荷的电源转换装置，ATSE在工程中得到了广泛的应用。只有正确选择ATSE，方可确保一、二级负荷供电的可靠性和连续性。
1.自动转换开关简介
自动转换开关电器，也称ATSE、双电源自动转换开关或双电源开关。ATSE是由一个或几个转换开关电器和其他必需的电器组成，用于监测电源电路，并将一个或几个负载电路从一个电源自动转换至另一个电源的电器，主要用于有重要负荷（如消防设备、应急照明、银行和通信数据中心等）的供电系统，如额定电压交流不超过1000V或直流不超过1500V的紧急供电系统，在转换电源期间中断向负载供电。
2.自动转换开关在电气设计领域的应用以及型号的选择
2.1自动转换开关使用的一般规定
ATSE在供电系统中处于核心的重要位置，应选择高可靠性的设备。除有特殊要求外，一般的ATSE在转换电源期间中断向负载供电，设计时应考虑所选ATSE的转换时间，对于要求不能中断电源的特别重要负载应采用UPS，保证供电连续性。在供配电系统设计中，应尽量减少ATSE的配置级数。此外，除了根据负载的特性，正确选用ATSE的使用类别外，还应根据配电系统的组成及负荷的重要程度，正确选用PC级和CB级ATSE。
2.2关于CB级自动转换开关的选择
CB级产品是由两只空气断路器和控制器组合而成，具有机械联锁和电气联锁，并将保护开关和切换开关结合在一起，既有保护功能，又有切换功能，系统简单可靠。对CB级的ATSE进行选择，应该注意以下几点：CN级ATSE具有保护电器的功能，应满足配电系统短路保护的分断能力;用于负载为消防水泵，风机类电动机时，应采用具有电磁式脱扣器的断路器;作用于CB级ATSE的上，下级保护电器及其本身，应注意其保护选择性的配合;CB级ATSE选用时应注意其操作机构及开关本体的可靠性;当CB级ATSE动作于故障跳闸时，应将分闸报警信号上传。
2.3关于PC级自动转换开关的选择
PC级产品一般封装在一个完整的壳体内，由两只负荷开关或隔离开关叠加和控制器组合而成，具有机械联锁和电气联锁。对PC级ATSE进行选择，应该注意以下几点：PC级只能通断用电设备的负荷电流，并耐受产品规定的短路电流，不能分断短路电流;在需要设置保护时，设置保护电器，并应进行选择性配合的校验，且该保护电器的参数须满足ATSE制造商提供的数据;防止发生正常电源与备用电源并列运行的可能;当要求PC级ATSE动作于将短路电流接通到正常电源回路上时，接通预期短路电流，必须校验接通短路电流的能力。
2.4四级型自动转换开关的应用
根据IEC465.1.5条规定，正常供电电源与备用发电机之间若不是同一接地网络中时，转换开关应用四级型开关。带剩余电流保护的双电源转换开关应采用四级开关。两个电源开关带剩余电流保护，其下级的电源转换开关应用四级开关。两种不同接地系统间电源转换开关也应该应用四级开关。
2.5CB级自动转换开关电器前短路保护电器的设置
对于PC级和CB级的ATSE，在设置短路保护电器方面的要求是不一样的。CB级自动转换开关电器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。因此配电箱、柜内BC级自动转换开关电器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。
2.6PC级自动转换开关电器前短路保护电器的设置
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，它的额定电流小于等于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5KA～12KA左右;額定电流大于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13KA～25KA左右。由于以下因素，在配电箱、柜内PC级自动转换开关电器前端须设置短路保护电器：虽然PC级自动转换开关电器有一定的承受短路电流的能力，但没有切断短路电流的能力，其前端需要设置短路保护电器;此外还应考虑设置隔离电器的要求。因此配电箱、柜内PC级自动转换开关电器前端应设置符合隔离要求的短路保护电器。
3.自动转换开关在电气设计领域的意义
自动转换开关作为应急备用电源系统的核心，实现主用电源与应急备用发电机组间的自动可靠转换。当主用电源失效，自动转换开关控制系统在检测出电源的失效状态后，会给发电机组发送启动信号。当发电机组的频率和电压都达到适当值时，将接通发电机组向负载供电。当市电停电时，发电机组还处于停机状态，负载将会断电约10s，以起动发电机组，除非系统配有UPS不间断电源。当转换发生在两路电源都有电的情况下，很多情况下，大家都认为选择自动转换开关的首要标准是可靠性，但在某些情况下，其选择只是基于使用的方便程度。完全消除电源切换间供电波动的造价会增加更多，同时由于加入过于复杂的控制设备，也使自动转换开关甚至发电机组的可靠性受到影响。
4.结语：
ATSE产品进入中国市场的时间比较晚，相关的标准、原则等还需随着时代、市场、技术发展不断进行更新和发展。目前，PC级和CB级产品之争还在延续，不同的设计思想和理念在碰撞和冲突中孕育着创新的源泉。随着电力电子技术的不断发展，具有高分断、耐受能力等优点的一体式CB级ATSE产品正在研发、实验阶段，更多简单安全的产品正在不断进入市场。但我们应注意，好的产品只代表一个方面，根据不同的现场选用正确的产品，进行合理的配置，并加强运行维护，才能确保配电系统智能转换，可靠无忧。
参考文献：
[1]张文才，自动转换开关电器ATSE设计应用导则，智能建筑电气技术，2006
[2]任红、罗洁、韩全胜等，双电源转换开关电器的选择及应用，建筑电气设计通讯，2005.
关键词：自动转换开关;PC级;CB级;电气设计
依据相关规定，一级负荷应由两个电源供电。当一个电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏;一级负荷中特别重要负荷，除由两个电源供电外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统中。对于电源转换时间有特定要求的一、二级负荷及消防控制室、消防水泵等消防设备的供电，均需设置自动转换开关装置。作为消防负荷和其他重要负荷的电源转换装置，ATSE在工程中得到了广泛的应用。只有正确选择ATSE，方可确保一、二级负荷供电的可靠性和连续性。
1.自动转换开关简介
自动转换开关电器，也称ATSE、双电源自动转换开关或双电源开关。ATSE是由一个或几个转换开关电器和其他必需的电器组成，用于监测电源电路，并将一个或几个负载电路从一个电源自动转换至另一个电源的电器，主要用于有重要负荷（如消防设备、应急照明、银行和通信数据中心等）的供电系统，如额定电压交流不超过1000V或直流不超过1500V的紧急供电系统，在转换电源期间中断向负载供电。
2.自动转换开关在电气设计领域的应用以及型号的选择
2.1自动转换开关使用的一般规定
ATSE在供电系统中处于核心的重要位置，应选择高可靠性的设备。除有特殊要求外，一般的ATSE在转换电源期间中断向负载供电，设计时应考虑所选ATSE的转换时间，对于要求不能中断电源的特别重要负载应采用UPS，保证供电连续性。在供配电系统设计中，应尽量减少ATSE的配置级数。此外，除了根据负载的特性，正确选用ATSE的使用类别外，还应根据配电系统的组成及负荷的重要程度，正确选用PC级和CB级ATSE。
2.2关于CB级自动转换开关的选择
CB级产品是由两只空气断路器和控制器组合而成，具有机械联锁和电气联锁，并将保护开关和切换开关结合在一起，既有保护功能，又有切换功能，系统简单可靠。对CB级的ATSE进行选择，应该注意以下几点：CN级ATSE具有保护电器的功能，应满足配电系统短路保护的分断能力;用于负载为消防水泵，风机类电动机时，应采用具有电磁式脱扣器的断路器;作用于CB级ATSE的上，下级保护电器及其本身，应注意其保护选择性的配合;CB级ATSE选用时应注意其操作机构及开关本体的可靠性;当CB级ATSE动作于故障跳闸时，应将分闸报警信号上传。
2.3关于PC级自动转换开关的选择
PC级产品一般封装在一个完整的壳体内，由两只负荷开关或隔离开关叠加和控制器组合而成，具有机械联锁和电气联锁。对PC级ATSE进行选择，应该注意以下几点：PC级只能通断用电设备的负荷电流，并耐受产品规定的短路电流，不能分断短路电流;在需要设置保护时，设置保护电器，并应进行选择性配合的校验，且该保护电器的参数须满足ATSE制造商提供的数据;防止发生正常电源与备用电源并列运行的可能;当要求PC级ATSE动作于将短路电流接通到正常电源回路上时，接通预期短路电流，必须校验接通短路电流的能力。
2.4四级型自动转换开关的应用
根据IEC465.1.5条规定，正常供电电源与备用发电机之间若不是同一接地网络中时，转换开关应用四级型开关。带剩余电流保护的双电源转换开关应采用四级开关。两个电源开关带剩余电流保护，其下级的电源转换开关应用四级开关。两种不同接地系统间电源转换开关也应该应用四级开关。
2.5CB级自动转换开关电器前短路保护电器的设置
对于PC级和CB级的ATSE，在设置短路保护电器方面的要求是不一样的。CB级自动转换开关电器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。因此配电箱、柜内BC级自动转换开关电器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。
2.6PC级自动转换开关电器前短路保护电器的设置
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，它的额定电流小于等于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5KA～12KA左右;額定电流大于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13KA～25KA左右。由于以下因素，在配电箱、柜内PC级自动转换开关电器前端须设置短路保护电器：虽然PC级自动转换开关电器有一定的承受短路电流的能力，但没有切断短路电流的能力，其前端需要设置短路保护电器;此外还应考虑设置隔离电器的要求。因此配电箱、柜内PC级自动转换开关电器前端应设置符合隔离要求的短路保护电器。
3.自动转换开关在电气设计领域的意义
自动转换开关作为应急备用电源系统的核心，实现主用电源与应急备用发电机组间的自动可靠转换。当主用电源失效，自动转换开关控制系统在检测出电源的失效状态后，会给发电机组发送启动信号。当发电机组的频率和电压都达到适当值时，将接通发电机组向负载供电。当市电停电时，发电机组还处于停机状态，负载将会断电约10s，以起动发电机组，除非系统配有UPS不间断电源。当转换发生在两路电源都有电的情况下，很多情况下，大家都认为选择自动转换开关的首要标准是可靠性，但在某些情况下，其选择只是基于使用的方便程度。完全消除电源切换间供电波动的造价会增加更多，同时由于加入过于复杂的控制设备，也使自动转换开关甚至发电机组的可靠性受到影响。
4.结语：
ATSE产品进入中国市场的时间比较晚，相关的标准、原则等还需随着时代、市场、技术发展不断进行更新和发展。目前，PC级和CB级产品之争还在延续，不同的设计思想和理念在碰撞和冲突中孕育着创新的源泉。随着电力电子技术的不断发展，具有高分断、耐受能力等优点的一体式CB级ATSE产品正在研发、实验阶段，更多简单安全的产品正在不断进入市场。但我们应注意，好的产品只代表一个方面，根据不同的现场选用正确的产品，进行合理的配置，并加强运行维护，才能确保配电系统智能转换，可靠无忧。
参考文献：
[1]张文才，自动转换开关电器ATSE设计应用导则，智能建筑电气技术，2006
[2]任红、罗洁、韩全胜等，双电源转换开关电器的选择及应用，建筑电气设计通讯，2005.