雙電源自動開關分析論文

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摘要：我國國家標準以及IEC標準將ATSE分類為PC級和CB級兩個級別，由于CB級ATSE存在著體積大，動作速度慢，機械聯鎖可靠性較差等缺點，其應用領域正在逐步縮小，而PC級ATSE由于其結構簡單，體積小，自身聯鎖，轉換速度快，安全，可靠已成為ATSE的主流。本文正是從ATSE的發展過程、發展趨向及PC級ATSE在工程中的應用入手，對PC級ATSE進行了必要的闡述。

關鍵詞：ATSE雙電源自動轉換開關機械聯鎖電氣隔離延時設定

一、雙電源自動轉換開關ATSE的發展過程

ATSC即雙電源自動轉換開關，由一個（或幾個）轉換開關電器和其他必需的電器（轉換控制器）組成，用于監測電源電路、并將一個或幾個負載電路從一個電源轉換至另一個電源的開關電器。作為消防負荷和其他重要負荷的末端互投裝置，ATSE在工程中得到了廣泛的應用，正確合理的選擇ATSE可確保重要負荷的可靠供電，ATSE在重要負荷的供電系統中是不可缺少和重要的一個環節。

ATSE目前在我國經歷了四個發展階段，即兩接觸器型、兩斷路器型、勵磁式專用轉換開關和電動式專用轉換開關。兩接觸器型轉換開關為第一代，是我國最早生產的雙電源轉換開關，它是由兩臺接觸器搭接而成的簡易電源，這種裝置因機械聯鎖不可靠、耗電大等缺點，因而在工程中越來越少采用。兩斷路器式轉換開關為第二代，也就是我國國家標準和IEC標準中所提到的CB級ATSE，它是由兩斷路器改造而成，另配機械聯鎖裝置，可具有短路或過電流保護功能，但是機械聯鎖不可靠。勵磁式專用轉化開關為第三代，它是由勵磁式接觸器外加控制器構成的一個整體裝置，機械聯鎖可靠，轉換由電磁線圈產生吸引力來驅動開關，速度快。電動式專用轉換開關為第四代，是PC級ATSE，其主體為符合隔離開關，為機電一體式開關電器，轉換由電機驅動，轉換平穩且速度快，并且具有過0位功能。

二、雙電源自動轉換開關（ATSE）的發展趨向

ATSE的發展趨向主要包括兩個方面，其一是開關主體，具備很高的抗沖擊電流能力，并且可頻繁轉換；具有可靠的機械聯鎖，確保任何狀態下兩路電源不能并列運行；不允許帶熔絲或脫跳裝置，以防止雙電源開關因過載而造成輸出端無電現象；具備0位功能，并且隔離距離大，以便能夠承受更高的沖擊電壓（8KV）以上；四級開關具備N級先合后分的功能，以防止ATSE在切換時，不同系統中N線上電位漂移，使電流走向不一致或分流，造成剩余電流保護裝置誤動作。其二是控制器，采用微處理器智能化產品，檢測模塊應具有較高的檢測精度和寬的參數設定范圍，包括電壓、頻率、延時時間等；具備良好的電磁兼容性，應能承受住主回路的電壓波動，浪涌保護，諧波干擾，電磁干擾等；轉換時間快，且延時可調；可為用戶提供各種信號及消防聯動接口，通信接口。

從ATSE的發展過程和發展趨向可以看出，PC級ATSE在工程中的應用將成為主流。

值得一提的是，《固定式消防泵驅動器－控制器》（IEC標準修正草案）中指出，ATSE不應帶短路和過電流保護功能。而CB級ATSE不能夠滿足這一點，一旦出現短路和過電流的情況，脫扣器脫扣，造成電源側雖然有電，而負載沒電的情況，不能滿足一、二級負荷對供電的要求。IEC標準修訂的趨向也證明了PC級ATSE在工程中的推廣是必然的。這也是我們為什么要單獨對PC級ATSE進行闡述的理由。

三、PC級ATSE的選擇

在談及PC級ATSE如何選擇之前，我們先分析一下ATSE轉換程序。

1.如果常用電源被檢測到出現偏差時，則自動將負載從常用電源轉接至備用電源；

2.如果常用電源恢復正常時，則自動將負載返回轉接到常用電源。

雙電源自動轉換開關用于常用電源和備用電源之間的轉換，要求電源轉換開關的操作機構不應使負載電路與常用電源或備用電源長期斷開，電源轉換開關應提供指示所連接（常用或備用）電源位置的輔助觸頭。那么我們在選用PC級ATSE時，除按照正常參數進行選擇外（同其他同類低壓配電設備，在此不做贅述），還要注意以下幾個方面：

1.電氣隔離，0位及掛鎖功能

從保證雙電源系統長期穩定、安全、安全供電和遠程管理考慮，ATSE的主體開關電氣隔離特性非常重要，其輸入和輸出端承受兩路電源電壓。接觸器、斷路器和隔離開關其作用功能不同，在選擇時要區分對待，隔離開關在斷開位置應具有較大的開斷距離，國標規定其線間及斷開觸頭間必須承受8KV的額定沖擊耐受電壓。建議選用隔離開關做主體開關的ATSE。在非消防電源發生火災及ATSE下端電器設備檢修和維護，ATSE應具有0位，有的已經具有0位接口功能，可接至消防控制中心。并且在0位檢修時，應具備掛鎖功能，以保證檢修人員及設備的安全。

2.延時設定及級數的選擇

在常用電源轉換至備用電源時，為防止備用電源在市電瞬態波動或失壓，ATSE應具有延時檢測功能，民規要求不大于30秒，很多產品均設有轉換延時，普遍設為1～8秒，，筆者認為設為3秒比較合適，它不會影響用電設備或照明等的正常使用。當備用電源轉換至常用電源時，普遍廠家均有1～300秒的延時，以確認常用電源恢復正常而且穩定供電，筆者認為2分鐘比較合適。在延時時間內，ATSE一直在向負載供電，不會影響電器設備使用。在選擇ATSE時，應選用四級開關，N線應當完全隔離，目的是防止ATSE切換時，不同系統中N線上電位漂移，使電流走向偏差，剩余電流保護裝置誤動作。

3.關于機電一體智能式

機電一體智能式雙電源自動轉換開關如GLD沈陽斯沃電器有限公司生產具有自動化程度高，安全可靠性好等優點以成為發展趨勢。開關由開關主體和驅動控制部分組成，開關選用集成控制技術，過零及獨特的觸頭分合技術。下面對其性能作一分析：1.驅動控制部分，由邏輯控制電路和齒輪電機組成。電路控制核心采用CPU控制，電源部分采用開關電源穩壓系統，供電可靠，電路具有良好的電磁兼容性，齒輪電機具有很強的耐濕熱性和耐高溫性，安全保護功能良好。2.機械聯鎖部分，多重的機械聯鎖，確保兩路電源在任何情況下不能并列運行。3.開關保護功能，開關具有三相缺相、過欠電壓、電機保護、頻率檢測功能。4.GLD控制板性能，采用繼承開關式電源，電路具有過載，短路保護，分別提供5V、8V、12V，其中5V為CPU芯片供電，8V為比較檢測電路供電，12V為供電及執行轉換繼電器、外部輸入信號供電。采樣比較電路采用四個電壓比較器，以保證過、欠電壓、缺相、短電的檢測。程序控制芯片CPU采用PIC16C71單片機控制，具有上電清零，程序中斷，雙相輸入輸出等功能。

四、PC級ATSE在工程中的應用

ATSE在工程中實例很多，主要有橋接、三點式、四點式、五點式等接線方式，本文在此不做贅述。PC級ATSE主要應用于供電線路末端進行雙電源切換，為三點式接線，電氣接線圖見圖1所示。

當然，多臺ATSE可以配合使用，以增加供電系統可靠性，電氣接線圖見圖2所示。

五、相關產品

目前，ATSE在市場上主要分為三大系列，勵磁式、雙斷路器式、機電一體智能式。其中機電一體智能式（PC級）有國內沈陽斯沃電器有限公司生產的GLD系列產品，國外生產的Schneider系列產品。從性能價格比來看，GLD具有更大的優勢。當然，本文無意對產品有過多的評價，每一個業主都可以根據自身的實際情況選用合適的產品。但PC級ATSE的應用前景無限廣闊。

本文在撰寫過程中，參考了部分業內專家的文章和意見，在此表示感謝，并籍此與各位同仁探討。

參考文獻

1.國家標準《低壓開關設備和控制設備》第6部分：多功能電器第1篇：自動轉換開關電器

2.InternationalElectrotechnicalCommission：IEC60947－6－1：1998，IDT

3.上海電器科學研究所季慧玉等，“固定式消防泵驅動器－控制器，IEC標準草案內容介紹”，《低壓電器》，2001NO.3