PC級和CB級ATSE在建筑電氣系統(tǒng)中的應用

姬 寧，黃民德，郭啟明

(1. 天津城市建設學院，天津 300384；2. 內蒙古科技大學，包頭 014010)

PC級和CB級ATSE在建筑電氣系統(tǒng)中的應用

姬 寧1，黃民德1，郭啟明2

(1. 天津城市建設學院，天津 300384；2. 內蒙古科技大學，包頭 014010)

闡述了使用自動轉換開關電器(ATSE)的原因，分析了CB級與PC級ATSE開關本體和在配電系統(tǒng)中的區(qū)別，列舉了它們在實際中的應用實例，給出了不同 ATSE在配電設計中的使用原則，供電氣工程師在實際應用中參考．

自動轉換開關電器；PC級；CB級

在建筑供配電系統(tǒng)設計中，為了保障重要負荷供電的可靠性，很多規(guī)范對其電源有明確的要求，其中《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》[1](GB50052—2009)中規(guī)定：“一級負荷應由兩個電源供電；當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應同時受到損壞．”“二級負荷的供電系統(tǒng)，宜由兩回線路供電”．《高層民用建筑設計防火規(guī)范》[2](GB50045—2005)也規(guī)定：“高層建筑的消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙風機等的供電，應在最末一級配電箱處設置自動切換裝置”．因此，自動轉換開關電器(automatic transfer switching equipment，簡稱 ATSE)在建筑電氣設計中得到了廣泛的應用．

隨著科學技術的飛速發(fā)展，建筑物的層數(shù)不斷增高，其功能也隨之增強，樓內各種電氣設備對電源的要求也越來越高．在樓內重要設備配電中，ATSE的應用量很大，然而ATSE的分類復雜，這就需要電氣設計師在進行電氣設計時充分了解ATSE的各種參數(shù)，做出合理的選擇．

1 自動轉換開關電器的分類與對比

1.1 ATSE的分類

自動轉換開關電器的分類如圖1所示[3]．其中PC級是能夠接通電路和承載負荷，但不用于分斷短路電流的 ATSE；CB級是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；CC級是能夠接通和承載，但不用于分斷短路電流的ATSE，受短路電流沖擊后，主觸頭允許熔焊[4]．

圖1 ATSE分類

1.2 ATSE的對比

上述不同ATSE開關本體和在配電系統(tǒng)中的作用存在很大的區(qū)別．《低壓開關設備和控制設備》[5](GB 14048.11—2008)對 CC級 ATSE的定義后指出，CC級 ATSE觸頭易熔焊(因為接觸器長期通電、頻繁動作，GB14048.4允許它熔焊)，文獻[5]規(guī)定ATSE的觸頭一定不能熔焊，否則會導致轉換失敗．因此，CC級不推薦在重要負載中使用．現(xiàn)主要從以下幾個方面分析PC級和CB級ATSE開關在本體上的區(qū)別．

(1)機構設計原理不同．CB級由斷路器組成，斷路器的主要功能是分斷電弧，要求它的機構應快速脫扣，而斷路器的機構存在滑扣、再扣等不可靠因素；但專用PC級產品不存在該方面問題．所以專用PC級產品的可靠性遠高于CB級產品．

(2)斷路器不承載短路耐受電流，觸頭壓力小．當供電電路發(fā)生短路時，動觸頭被斥開產生限流，從而分斷短路電流；而專用PC級ATSE能承受20Ie及以上過載電流，觸頭壓力大不易被斥開，因而觸頭不易被熔焊．這一特性對消防供電系統(tǒng)尤為重要．

(3)兩路電源在轉換過程中存在電源疊加問題，專用PC級ATSE充分考慮了這一因素．專用PC級ATSE的電氣間隙、爬電距離一般是斷路器的電氣間隙、爬電距離的180%和150%(標準要求)．因而專用PC級ATSE的安全性更好．

(4)觸頭材料的選擇角度不同．斷路器常常選擇銀鎢、銀碳化鎢材料配對，這有利于分斷電弧．但該類觸頭材料易氧化，備用觸頭長期暴露在外，在其表面易形成阻礙導電、難驅除的氧化物，當備用觸頭一旦投入使用，觸頭溫升增高易造成開關燒毀，甚至爆炸；而專用的PC級ATSE則充分考慮了觸頭材料氧化帶來的后果．

(5)操作機構不同．CB級ATSE的電動操作機構一般是通過微電機帶動減速齒輪機構對斷路器進行合分工作，又因斷路器四連桿機構的限制，微電機必須工作到堵轉后，靠行程開關才斷開控制回路．眾所周知，微電機堵轉工作后，其壽命會大大降低，因而，CB級ATSE的電動操作機構可靠性較低；而專用PC級ATSE的電動操作機構一般為短時工作電磁鐵，由于電磁鐵結構簡單，工作可靠好，所以專用 PC級ATSE的電動操作機構的可靠性也高．

(6)轉換時間不同．勵磁驅動的PC級轉換開關最小的轉換時間可小于0.1,s，電動機驅動的PC級ATSE的最小時間為1～2,s，而電動機驅動的CB級ATSE的轉換時間為2～3,s[6]．

2 自動轉換開關電器應用實例分析

通過上述分析可知，PC級開關和CB級開關存在著很大的差別，現(xiàn)以某超高層中ATSE的應用實例分析其在實際使用中應該如何選擇．

2.1 CB級自動轉換開關電器的應用

(1)CB級ATSE在放射式供電方案中的應用．圖2為CB級ATSE在放射式供電方案中的應用．當主電源發(fā)生故障時，自動切換到備用電源，繼續(xù)供電，滿足重要負載的供電需要[7]．

雖然CB級ATSE可以滿足主電源和備用電源的切換，但《民規(guī)建筑電氣設計規(guī)范》[8](JGJ16—2008)中規(guī)定：“當采用CB級ATSE為消防負荷供電時，應采用僅具有短路保護的斷路器組成的 ATSE，其保護選擇性應與上下級保護電器相配合”，故在消防設備中使用CB級ATSE時，應標明CB級ATSE在設備過載時只報警不動作．

圖2 CB級ATSE放射式供電系統(tǒng)

(2)CB級ATSE在樹干式供電方案中的應用如圖3所示．

圖3 CB級ATSE樹干式供電系統(tǒng)

圖 3所示系統(tǒng)中，當某一回路發(fā)生短路故障時，由于斷路器的選擇性配合，會導致該支線斷路器和ATSE的主電源斷路器同時動作，干線上主斷路器不會動作，干線正常供電．由于ATSE檢測的是ATSE進線處電源的情況，所以 ATSE不會切換到備用電源，從而故障范圍僅保持在該配電箱，只會影響到該配電箱內其他支路的供電，而不會將故障范圍擴大到整個供電回路中．

2.2 PC級自動轉換開關電器的應用

(1)PC級ATSE在放射式供電方案中的應用．圖4為PC級ATSE在放射式供電方案中的應用．本方案中，當任一支路發(fā)生短路故障時，該支路和上級正常供電主斷路器同時動作，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，這時故障回路已經切除，不會影響其他支路的供電，不會將故障范圍擴大．在這種供電方案中，不需要在PC級ATSE前加保護電器[9]．

(2)PC級ATSE在樹干式供電方案中的應用．圖5a為 PC級 ATSE前端加保護電器的樹干式供電系統(tǒng)．在這種供電方案中，當樹干中某一個配電箱內發(fā)生短路故障時，本配電箱內雙電源互投開關前的斷路器會首先斷開，啟用備用電源，將故障范圍控制在本配電箱內，而不會將故障范圍擴大；若將雙電源互投前的斷路器去掉之后，如圖5b所示，則當某一配電箱內發(fā)生短路故障時，將會使該干線上的總開關發(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，雙電源沒有保證供電，失去了使用意義．

圖4 PC級ATSE放射式供電系統(tǒng)

圖5 PC級ATSE樹干式供電系統(tǒng)

在PC級ATSE前加保護電器可以是熔斷器或斷路器，其具體選擇是保護電器的保護電流應低于 PC級ATSE的額定短路限制電流，在設計時應根據(jù)廠家提供的技術資料進行合理的選型[10]．表 1為 TBBQ3型ATSE前置不同短路保護電器時的額定限制短路電流值[11]．

表1 額定限制短路電流值

3 結 語

綜上所述，選擇CB級或PC級ATSE時，應根據(jù)負荷的重要性、供電方式以及投入資金等綜合因素進行考慮．消防負荷、一級負荷或特級負荷供電時，應選用PC級ATSE為自動轉換開關．容量較大負荷時選用放射式供電方案，此時PC級ATSE前不需加保護電器；而使用樹干式供電時，PC級ATSE前需增加熔斷器或斷路器．普通二級負荷供電時，自動轉換開關選用CB級ATSE，如果條件允許時，建議優(yōu)先選用PC級ATSE．

［1］GB 50052—2009，供配電系統(tǒng)設計規(guī)范[S].

［2］GB50045—2005，高層民用建筑設計防火規(guī)范[S].

［3］向弦信. 提高配電系統(tǒng)可靠性的 ATSE選擇方案[J].低壓電器，2010(9)：51-55.

［4］駱廷勇. 淺談自動轉換開關電器ATSE的電氣設計[J].山西建筑，2009，2(4)：225-226.

［5］GB14048.11—2008，低壓開關設備和控制設備[S]．

［6］韓 艷. 雙電源自動轉換開關(ATSE)的發(fā)展[J]. 中國高新技術企業(yè)，2009，5(116)：11-12.

［7］劉 蓁. 議PC級與CB級ATSE的選擇[J]. 科技情報開發(fā)與經濟，2008，18(16)：200-201.

［8］JGJ16—2008，民用建筑電氣設計規(guī)范[S].

［9］凌智敏. 從高層民用建筑工程設計談ATSE的選用[J].建筑電氣，2008(3)：18-21.

［10］李為良. 淺談ATSE選型及存在的誤區(qū)[J]. 低壓電器，2009(3)：56-58.

［11］丁 杰. 對《關于ATSE工程設計與選用若干意見》的理解[J]. 電氣應用，2006(5)：30-33.

Using PC-level and CB-level ATSE in Building Electrical System

JI Ning1，HUANG Min-de1，GUO Qi-ming2
(1. Tianjin Institute of Urban Construction，Tianjin 300384，China；2. Inner Mongolia University of Technology，Baotou 014010，China)

After explaining the reason for using ATSE and distinguishing between CB-level and PC-level ATSE in the switch body and in the distribution system，this paper illustrates their applications，and provides the use principles of different ATSE in distribution design，thus giving reference for electrical engineers in the practical application.

automatic transfer switching equipment(ATSE)；PC level；CB level

TM564

A

1006-6853(2011)01-0067-04

2010-12-10；

2011-01-06

科技部十一五科技支撐項目(2008BAJ08B10-04)

姬 寧（1987—），男，河南新鄉(xiāng)人，天津城市建設學院碩士生．