自动转换开关电器选择及使用

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　　电源切换系统的相关产品大体分为三类:接触器类、空气断路器类、电源自动转换开关电器( ATSE) 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两种。接触器类因技术问题已基本被淘汰, 空气断路器类因价格昂贵未能得到普及。本文针对ATSE 类电器的特点及应用优势做以下分析。
1 ATSE 类电源自动转换开关电器系统的特点及应用
　　此类电源转换系统是集开关与逻辑控制于一体, 无需外加控制器, 真正实现机电一体化的自动切换开关。此类电源切换系统产品, 为统一设计制造, 体积小, 结构简单, 开关切换驱动采用电机驱动, 切换平稳可靠, 操作器电机驱动只在开关切换瞬间有电流通过, 稳态时无需提供工作电流, 节能显著。产品无温升发热、触点粘结、线圈烧毁现象。开关带有机电连锁装置, 可实现自投自复、自投不自复、失压、欠压、断相保护、手动- 自动转换、延时控制等, 为电源切换类主流产品。
　　ATSE 主要适用于交流不超过1000V 的紧急供电系统, 在换接电源期间中断向负载供电。
根据IEC 国际标准定义: 由一个或多个转换开关电器和其他必须的电器组成, 用于检测电源电路, 并将一个或多个负载电路从一个电源转换至另一个电源的自动电器。当存在常用电源和备用电源两个电源的情况时, ATSE 应指定一个常用电源位置, 其操作程序由两个自动转换过程组成。如果常用电源被检测到出现偏差时,则自动将负载从常用电源转换至备用电源; 如果常用电源恢复正常时, 则自动将负载返回换接到常用电源。换接时间可有预定的延时或无延时, 并可处于一个断开位置。这类电器产品已在建筑电气行业中得到了认可, 简称为“双电源自动转换开关- ATSE”。
根据IEC- 60947- 6 国际标准规定, ATSE 分PC 或CB 两个级别。PC 级能够接通、承载, 但不用于分断短路电流的ATSE。其负荷开关和接触器双投型的ATSE 都属于这一类产品, 本体只能作为ATSE 使用, 不具备过载和短路以及其他保护功能。CB 级配备过电流脱扣器的ATSE, 其主触头能接通并用于分断短路电流。其断路器和控制保护器投切型的ATSE 都属于这类产品, 除本体作为ATSE 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等。
2 不同型号的ATSE 的主要特点及功能针对目前国内生产不同类型的ATSE, 从安全性、可靠性、保护性等诸多方面分析其主要特点及功能, 供设计选用时参考。
2.1 断路器投切型ATSE
　　这种ATSE 由两台断路器为基础, 外加单( 双) 微型可逆电机组成电动操作机构来实现双电源自动转换与控制, 所以断路器的取材广泛,从国产到合资生产以及进口的断路器都能进行组装。断路器投切型ATSE 的主要特点:从结构形式上采用了两台断路器, 绝缘等级高, 且具有电气与机械双重联锁功能, 防止两台断路器任何状态下都不能同时合闸, 很好地保证了其安全性。
　　二次控制回路采用智能控制器组成, 在弱电控制、无触点化、功能强大等方面具有先进性, 减少了外围元器件, 为供电的连续性提供了可靠的保障, 基本符合有关可靠性要求。
　　为负载提供了完整的过载与短路保护, 可实现两段或三段保护功能, 并可根据需要增加接地等其他保护功能; 另外还具有限流强、选择性能好、级联配合以及能量保护等功能, 在选择性能上表现极为突出。
具有电源各种故障保护、故障报警指示、运行参数可调及电源电压显示等功能, 并防止故障电源向负载供电; 由于不同用户或设备对供电电压及转换时间有不同的要求, 可通过数字整定可调功能, 大大方便用户使用, 并且为实现“四遥”提供了前提条件, 经通信接口适用于智能化网络的集中控制。
2.2 负荷开关双投型ATSE
　　这种ATSE 由两套负荷开关拼装为一体, 依靠一套微型可逆电机组成电动操作机构, 并通过齿轮变速箱传动完成双电源的自动转换与控制, 动作方式与单电机驱动的断路器投切型ATSE 基本类似。
负荷开关双投型ATSE 的主要特点:
　　由于本身的运动、传动机械简单、紧凑, 除电气联锁外, 还可通过机械齿轮传动结构完成机械联锁功能, 安全性得到保证。
　　二次控制回路大部分产品都集开关与逻辑控制于一体, 由于采用电子产品, 故障隐患减少, 基本满足了可靠性要求。
受结构形式限制, 不具备过载和短路等保护, 所以体积适中, 外观整齐统一, 价格适中。
2.3 控制保护器投切型ATSE
　　这种ATSE 主要由KBO 系列主电路基本模块和其他辅助模块组成。控制保护器投切型ATSE 的主要特点:
　　由于采用了模块化结构, 在单一的结构形式上实现了集成化、内部协调配合的控制与保护, 具有断路器、接触器及热继电器的各种功能与优点, 并通过内部电气与机械联锁功能, 依靠电磁线圈吸引驱动来完成自动转换过程, 无须再外加其它操作和转换机构, 故结构简单紧凑,转换速度快, 安全性能好。
　　目前该产品在国内是独家生产, 其二次控制回路无论采用集开关与逻辑控制于一体, 还是采用智能控制器, 都能较好地满足可靠性的要求。
　　可为负载提供完整的过载与短路保护, 其他功能及特点与断路器投切型的ATS 基本相同, 不再详述。
2.4 具有过载、短路以及故障直接报警功能, 当选用消防型电子脱扣器时, 在过载情况下其本身具备只报警不跳闸功能, 　　可满足消防设备的特殊使用要求。
3 ATSE 在低压配电系统中的应用
　　在低压配电系统中, 依据国家与行业现行规范要求, 对于一些较重要的一、二级负荷, 应采用双电源供电; 对消防用电设备, 除采用双电源供电外, 还应在最末一级配电箱处做自动切换。因此, ATSE 的使用范围将更加广泛, 如何正确选择和使用ATSE 也成为设计所关注的焦点。
　　在一些工程设计中, 往往由于不了解ATSE 的类型、组成与动作原理、特点及功能等, 而单纯以价格作为衡量标准, 盲目地选择和使用, 忽视了其本身的安全性和可靠性, 使低压配电系统扩大了配电级数, 增加了故障点, 直接影响了供电的连续性和可靠性。
　　从本质上说, ATS 只是能完成双电源自动转换功能电力设备的统称, 并不拘限于某种类型,但必须符合国家与国际标准的检验要求。作为双电源自动转换使用的ATSE 开关设备, 除了完成负载在两路电源间的选择和转换功能外, 还必须考虑供电回路中的种种复杂情况( 如短路电流的冲击、过负荷、设备频繁操作等) , 所以ATSE 本身还必须具有很好的自我保护能力和适用性。
　　随着我国IEC 标准的推广, ATSE 的选择和使用应逐步向正规化、合理化趋势发展。在实际工程设计中, 对ATSE 的选择应从技术角度出发, 必须充分考虑供电系统的配电方式、转换时间及负载使用性质等实际情况, 供电要求苛刻的场所应使用高可靠性转换的ATSE, 并以短路电流校验ATSE 的遮断电流, 以市电的可靠性决定ATSE 转换的频繁性。
本文就ATS 的类型、组成、工作原理、主要特点及功能等进行了分析, 主要是为了在工程设计、选择和应用时引起大家的高度重视, 合理地选择和使用ATS。

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