自動轉換開關的應用

李西昌

摘 要：通過對自動轉換開關的合理選用和對控制電源設置方式的討論，闡述了如何實現低壓設備的連續可靠供電。

關鍵詞：雙電源自動轉換開關；斷路器；控制電源；設置方式

一、概述

為保障中波發射臺安全播出，減少因停電帶來的損失，在供電方面，必須保證一個連續可靠的電源裝置。對于0.4KV系統，目前采用的措施各種各樣，常用的方法是采用雙電源自動轉換開關。下文通過對自動轉換開關的性能分析，就自動轉換開關的合理選用、選擇控制電源設置方式進行討論，以合理的配置實現對低壓設備的連續可靠供電。

二、自動轉換開關的選用

雙電源切換裝置可分為電動式刀開關、CB級（斷路器）的ATSE與PC級（整體式）的ATSE三種，這三種電源轉換開關均能達到電源轉換功能，但由于它們的主要用途側重點不同，導致了滅弧能力、切換時間、電氣壽命、機械壽命、接通與分斷電流值均不同，因此應結合實際進行選用，現對常用的CB級與PC級的自動轉換開關選用做以說明：

1.CB級ATSE的選用：

CB級ATSE的執行機構由兩臺斷路器組成，且斷路器具有過負荷和短路保護功能，因此，對于用以構成ATSE的斷路器，宜只采用帶電磁脫扣的斷路器，不要采用復式脫扣（帶過負荷熱脫扣與電磁脫扣）的斷路器，或者把復式脫扣都取消，純粹只作為兩個電源切換裝置的觸頭。當然也可把CB級的ATSE分為三種規格型號，以便供不同場合、不同使用要求的用戶選擇。

（1）對于有兩路電源供電要求，使用性質和要求一般，下接負荷重要性基本相同，則可考慮選用帶復式脫扣的CB級ATSE。

（2）對于如像消防設備之類的重要負荷有過負荷不跳閘要求的，則可選用只帶電磁脫扣器的CB級ATSE。

（3）對于不同性質及不同重要級別負荷混合供電的，則可采用不帶保護脫扣器的CB級ATSE。值得注意的是，若選用帶有保護脫扣CB級ATSE，下級饋電斷路器應與ATSE的保護脫扣器有電流和時間上的級差配合，以便提高選擇性。

2.PC級ATSE的選用：

PC級ATSE中有一體式的電源轉換裝置，它不帶任何保護脫扣器裝置，卻能承受20IN以上的過載電流，觸頭壓力較大不易被斥開。目前，市場上的PC級ATSE有兩位式與三位式之分。所謂兩位式就是ATSE的動觸頭有兩個位置，即一個“常用電源接通”位置與一個“備用電源接通”位置，它使負荷始終保持接通其中一路電源，符合IEC有關對消防設備電源轉換開關的要求。三位式的PC級ATSE主觸頭有三個工作位置，即“常用電源位”、“備用電源位”與“零位”。其中前兩個工作位置極易理解。此“零位”根據有關制造規范，它的主要目的是用于ATSE在帶大電感或大電動機等類似負荷轉換時，為避免反電勢的沖擊電流而作極短暫的延時之用，最多亦只能作為停電之用，并非適用于負荷維修時隔離之用。目前沒有哪個廠家對三位式ATSE的“零位”做過電源隔離功能試驗。

因此，對于PC級ATSE的電源側，從維修角度和安全保護角度綜合考慮，應裝隔離開關、熔斷器式刀開關或選擇帶有隔離功能的MCCB。使用隔離開關有以下優點：

（1）根據有關設計規范，重要負荷多為從配電室以放射式供電，這樣前后級容易配合，不會造成配電級數過多。

（2）在ATSE的雙電源切換箱中有兩路電源，如采用隔離開關，其動觸頭在斷開位置時可鎖定，并且有可見的明顯斷開點，使維修人員一目了然。

（3）隔離開關有較高的額定沖擊耐受電壓，極低的泄漏電流，故選用隔離開關是首選的器件。

3.ATSE極數的選用：

對于ATSE的極數選用，也要引起重視。根據《民用建筑電氣設計規范》（JGJ/T 16-1992）等有關設計規范，兩種不同接地形式之間的電源切換、正常供電與備用發電機之間的電源切換，ATSE下接負荷三相嚴重不平衡及諧波容量較高的兩路三相四線配電線之間切換、進線電源側帶剩余電流保護的兩路電源間的切換應采用四極型ATSE，其他場合宜用三極為妥。不然，體積大、造價高、還易引起斷中性線故障的發生。

三、控制電源設置方式的選擇

在低壓系統的實際應用中，合理設置自動轉換裝置的控制電源方式，是能否自動轉換成功的重要因素。下面對三種典型的控制電源設置方式比較：

（1）控制電源設置方式一，如圖1所示。

根據電路原理，在正常方式運行下，母聯及自動轉換裝置控制電源引自A、B段電源。當B段進線電源失壓時，母聯斷路器及自動轉換裝置的控制電源不會轉換，B段進線斷路器的控制轉換至A段電源。當A段電源失壓時，A段進線斷路器的控制電源、母聯斷路器及自動轉換裝置轉換至B段電源。總之，任一段進線電源失壓時，控制電源均可轉換，保證自動轉換裝置起動，失壓側的進線電源斷路器跳閘，母聯合閘。

主要特點：當任一段進線電源失壓發生時，控制電源在轉換過程中均有短暫失壓。轉換繼電器相互間無電氣閉鎖，轉換過程存在反送電的可能。整個電路原理接線復雜。由于中波發射臺各系統對供電的連續性和可靠性要求很高，因此不適用該種設置方式。

（2）控制電源設置方式二

根據電路原理，在正常運行方式下，所有控制電源均引自A段電源。當B段電源失壓時，所有控制電源不會轉換；當A段電源失壓時，所有控制電源均轉換至B段電源。

主要特點：控制電源引自A段電源，當B段電源失壓時，控制電源保持正常，不存在轉換過程；當A段進線電源失壓時，所有控制電源迅速轉換至B段電源；控制電源轉換的幾率減少一半。利用在線式控制電源設置方式，采用接觸器控制轉換，轉換迅速、可靠。當采用交流電源控制時，在不增加投資情況下，是較佳的控制電源設置方式。對于中波發射臺的控制室、微波室等無直流控制電源系統，可采用該種電源設置方式。最好選擇PC級ATSE。

（3）控制電源設置方式三，如圖2所示。

它是為整個供電系統沒有獨立的直流電源系統而采用的一種直流電源控制的方式。在正常運行方式下，選用兩套整流器和一套蓄電池，兩套整流器的電源分別接在不同段的母線上，兩套整流器在線運行。所選用的整流器應能夠在電源電壓恢復正常后自動恢復，躲過電源進線失壓造成的影響，不需人工恢復。

主要特點：控制電源無時限轉換，不受進線電源失壓的影響，當任一臺整流器失壓、故障或者退出運行、檢修時，另一臺整流器在線轉換，控制電源穩定，沒有轉換的過程影響。如果兩路進線都停電，蓄電池仍能提供一定時間的控制電源供電時間，進行開關操作。為排除故障、恢復供電節約時間及對于任何要求嚴格的負荷都能滿足要求。但是增加了投資以及維護工作量。對于中波發射臺，供電系統容量較大并設有獨立的直流電源系統，可直接采用第三種電源設置方式。根據負荷的重要性應應選擇PC級ATSE。

通過以上各種控制電源設置方式的分析，在低壓0.4kV系統中雙電源轉換中，應根據負荷的情況、性質來選擇控制電源的設置方式。一般情況下負荷特別重要時，控制電源應首先選用直流控制電源，以保證電源的正常轉換而不影響供電的連續性。對于中波發射臺、電廠、變電站、各類泵站等本身有直流220V控制電源系統中，采用直流控制方式是一種最佳的選擇。

四、結束語

ATSE的選用、控制方式的選擇等應根據不同的系統、不同的用途、不同的用電性質進行選擇和合理配置。只有這樣才能實現低壓系統安全可靠供電，保證中波發射臺各系統供電的連續性和可靠性，使安全播出工作得以保障。

參考文獻

[1] [移動電源與控制技術] 科學出版社 王維俊.

[2] [高壓斷路器分冊] 中國電力出版社 張全元 著.