自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器ATSE的設(shè)計(jì)應(yīng)用

【摘要】文章通過對(duì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)ATSE的不同產(chǎn)品的工作原理的分析，并說明如何選擇ATSE及PC級(jí)和CB級(jí)的ATSE在實(shí)際設(shè)計(jì)中如何應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)；PC級(jí)；CB級(jí)；電源末端切換

近幾年來，隨著城市高層建筑的不斷涌現(xiàn)，消防設(shè)計(jì)越來越重要。而在消防設(shè)計(jì)中有一個(gè)重要的電器開關(guān)——雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)也漸漸引起人們的重視。本文從工程的設(shè)計(jì)中闡述雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)ATSE的選擇與應(yīng)用。

1. 概述

1.1自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)是由一個(gè)（或幾個(gè)）轉(zhuǎn)換開關(guān)電器和其他必需的電器組成，用于監(jiān)視電源電路，并將一個(gè)或幾個(gè)負(fù)載電路從一個(gè)電源自動(dòng)切換至另一電源的電器。電氣行業(yè)中簡(jiǎn)稱為“雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)”，簡(jiǎn)稱為ATSE。它主要用于電源的首端，即市電與柴油機(jī)電之間的切換，而隨著規(guī)范的不斷完善和消防要求的不斷提高，這幾年雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)ATSE在工業(yè)與民用建筑行業(yè)應(yīng)用越來越多。在我國(guó)，ATSE產(chǎn)品90%主要用于消防供電線路的電源末端的切換。

1.2ATSE隨著在工業(yè)與民用建筑工程應(yīng)用的廣泛，生產(chǎn)技術(shù)也不斷提高，配電系統(tǒng)中采用的雙電源轉(zhuǎn)換技術(shù)，已經(jīng)由電器元件組裝式雙電源自投箱過渡到一體化的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器（ATSE）。ATSE一般由兩部分組成：開關(guān)本體+控制器。而開關(guān)本體又分為PC級(jí)（整體式）與CB級(jí)（斷路器）：（1）PC級(jí)：一體化結(jié)構(gòu)（三點(diǎn)式），它是雙電源切換的專用開關(guān)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、自身連鎖、轉(zhuǎn)換速度快（0.2s內(nèi)）、安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)，能夠接通承載，但不能用于分析短路電流，需要配備短路保護(hù)電器。（2）CB級(jí)：配備過電流脫扣器的ATSE。它的主觸頭能夠接通并用于分?jǐn)喽搪冯娏鳎怯蓛膳_(tái)斷路器加機(jī)械連鎖組成，具有短路保護(hù)功能。

2. 同類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析與對(duì)比

2.1CB級(jí)與PC級(jí)兩者在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念不同。CB級(jí)是由斷路器組成，而斷路器是以分?jǐn)嚯娀榧喝危髾C(jī)構(gòu)快速脫扣，因而可能存在滑扣、再扣不可靠因素；而PC級(jí)產(chǎn)品不存在該方面的問題，PC級(jí)產(chǎn)品的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于CB級(jí)產(chǎn)品。

2.2斷路器（MCCB）一般不承受短時(shí)耐受電流，觸頭壓力較小。當(dāng)供電線路發(fā)生短路時(shí)，斷路器的動(dòng)觸頭被斥開并產(chǎn)生限流作用，從而分?jǐn)喽搪冯娏鳎欢鳳C級(jí)ATSE應(yīng)承受20Ie及以上過載電流，觸頭壓力要求較大，因而ATSE觸頭不易被斥開，也不易被熔焊。這個(gè)特性對(duì)消防供電系統(tǒng)尤為重要。

2.3兩路電源在轉(zhuǎn)換過程中存在電流疊加問題。

PC級(jí)ATSE充分考慮了這一因素，PC級(jí)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%、150%（標(biāo)準(zhǔn)要求），因而PC級(jí)的ATSE安全性更好。

2.4觸頭材料的不同。斷路器經(jīng)常選用銀鎢、銀碳化鎢材料配對(duì)，這有利于分?jǐn)嚯娀　５擃愑|頭材料易氧化，備用觸頭長(zhǎng)期暴露在外，在其表面易形成阻礙導(dǎo)電、難驅(qū)除的氧化物，當(dāng)備用觸頭一但投入使用，觸頭溫升增高易造成開關(guān)燒毀甚至爆炸；而PC級(jí)ATSE充分考慮了觸頭材料氧化帶來的后果。

3. ATSE在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1在低壓配電系統(tǒng)中，按照規(guī)范要求，對(duì)于一些重要的一、二級(jí)負(fù)荷，應(yīng)采用雙電源供電；對(duì)消防用電設(shè)備，除采用雙電源外，還應(yīng)在最末一級(jí)配電箱處做自動(dòng)切換。

3.2為了保證供電的連續(xù)性和可靠性，對(duì)于電源供電的線路一般都取自配電所（或配電室）低壓側(cè)的兩段母線上，按規(guī)定要求，消防設(shè)備供電還要求專路供電，并應(yīng)對(duì)該線路加裝過載和短路保護(hù)，其配電方式分別采用樹干式和放射式或兩者相結(jié)合的方式。在低壓配電中，對(duì)于雙電源供電的線路，無論采用樹干式或放射式供電，應(yīng)盡量減少配電級(jí)數(shù)，因?yàn)槎际侵匾?fù)荷，不宜超過三級(jí)。

4. ATSE選擇的原則

（1）ATSE的額定電流應(yīng)大于所在回路的預(yù)期工作電流，還應(yīng)承載異常情況下可能的過電流。

（2）ATSE應(yīng)滿足短路條件下的動(dòng)穩(wěn)定與熱穩(wěn)定要求。CB級(jí)的ATSE應(yīng)滿足短路條件下的分?jǐn)嗄芰Γ琍C級(jí)的ATSE應(yīng)承載短路耐受電流的要求。

（3）當(dāng)日常維護(hù)及損壞維修仍要確保連續(xù)供電時(shí)，應(yīng)選用旁路隔離型、旁路抽出型ATSE或采取其它相應(yīng)措施。

（4）一級(jí)負(fù)荷中的特別重要的負(fù)荷宜采用一體化結(jié)構(gòu)的PC級(jí)ATSE。

（5）一級(jí)負(fù)荷建議采用PC級(jí)ATSE。

（6）當(dāng)采用CB級(jí)ATSE向電動(dòng)機(jī)供電時(shí)，應(yīng)滿足電動(dòng)機(jī)的保護(hù)要求。

5. PC級(jí)與CB級(jí)ATSE在選用時(shí)應(yīng)注意的問題

（1）由于PC級(jí)的可靠性高于CB級(jí)，重要場(chǎng)所應(yīng)選用PC級(jí)，如果需要短路保護(hù)只需在只需要在PC級(jí)ATSE前端設(shè)置短路保護(hù)。

（2）用于消防泵的ATSE應(yīng)符合PC級(jí)的要求。

（3）在選用PC級(jí)的ATSE時(shí)，應(yīng)注意執(zhí)行《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-2008中7.5.4第三款的要求，即ATSE額定電流不應(yīng)小于回路計(jì)算電流的125%，以保證自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器有一定的余量。

（4）當(dāng)采用CB級(jí)ATSE為消防負(fù)荷供電時(shí)，應(yīng)采用僅具有短路保護(hù)功能的斷路器組成的ATSE，保護(hù)應(yīng)與上下級(jí)保護(hù)電器具有選擇性配合。

（5）PC級(jí)的轉(zhuǎn)換時(shí)間一般為100ms，CB級(jí)一般為1～3s。當(dāng)ATSE用于應(yīng)急照明系統(tǒng)，如正常照明斷電，安全照明投入的時(shí)間不應(yīng)大于0.25s。此時(shí)，PC級(jí)的ATSE能滿足，而CB級(jí)則不能。

（6）市電與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換的ATSE宜采用PC級(jí)，一體化結(jié)構(gòu)、三位式的ATSE。

6. 三相四線制（0.4/0.23KV）電力系統(tǒng)中ATSE級(jí)數(shù)的選用原則

（1）同一接地系統(tǒng)中，帶漏電保護(hù)的兩個(gè)電源回路下級(jí)的ATSE，三相四線供電應(yīng)采用四級(jí)ATSE，單相供電應(yīng)采用兩級(jí)ATSE。

（2）兩種不同接地系統(tǒng)（包括兩個(gè)不同中性線接地點(diǎn)的TN-S系統(tǒng)）間電源轉(zhuǎn)換的ATSE，三相四線供電應(yīng)采用四極ATSE，單相供電應(yīng)采用兩極ATSE。

（3）正常供電電源與備用發(fā)電機(jī)之間，當(dāng)采用不同的接地方式時(shí)其轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)采用四極ATSE。

（4）IT系統(tǒng)中當(dāng)引出中性線時(shí)，三相四線供電應(yīng)采用四極ATSE，單相供電應(yīng)采用兩極ATSE。

（5）在有總等電位聯(lián)結(jié)的情況下，TN-S、TN-C-S系統(tǒng)除原則1、2、3條的情況外一般不需要設(shè)四極ATSE。

（6）TN-C系統(tǒng)嚴(yán)禁采用四極ATSE。

7. 結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATSE）是一種電源系統(tǒng)類新產(chǎn)品。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，ATSE應(yīng)向機(jī)電一體化智能性發(fā)展，自動(dòng)化程度及安全可靠性會(huì)更好，產(chǎn)品質(zhì)量也會(huì)進(jìn)一步完善和提高。由于ATSE具有明顯的優(yōu)勢(shì)，會(huì)逐漸被廣大設(shè)計(jì)人員認(rèn)可，在工業(yè)與民用建筑中得到更廣泛的推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-2008.

[2]《自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器ATSE設(shè)計(jì)應(yīng)用導(dǎo)則》全國(guó)智能建筑技術(shù)情報(bào)網(wǎng).

[3]《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 GB50045-95（2005年版）.