自动转换开关的应用

李西昌

摘 要：通过对自动转换开关的合理选用和对控制电源设置方式的讨论，阐述了如何实现低压设备的连续可靠供电。

关键词：双电源自动转换开关；断路器；控制电源；设置方式

一、概述

为保障中波发射台安全播出，减少因停电带来的损失，在供电方面，必须保证一个连续可靠的电源装置。对于0.4KV系统，目前采用的措施各种各样，常用的方法是采用双电源自动转换开关。下文通过对自动转换开关的性能分析，就自动转换开关的合理选用、选择控制电源设置方式进行讨论，以合理的配置实现对低压设备的连续可靠供电。

二、自动转换开关的选用

双电源切换装置可分为电动式刀开关、CB级（断路器）的ATSE与PC级（整体式）的ATSE三种，这三种电源转换开关均能达到电源转换功能，但由于它们的主要用途侧重点不同，导致了灭弧能力、切换时间、电气寿命、机械寿命、接通与分断电流值均不同，因此应结合实际进行选用，现对常用的CB级与PC级的自动转换开关选用做以说明：

1.CB级ATSE的选用：

CB级ATSE的执行机构由两台断路器组成，且断路器具有过负荷和短路保护功能，因此，对于用以构成ATSE的断路器，宜只采用带电磁脱扣的断路器，不要采用复式脱扣（带过负荷热脱扣与电磁脱扣）的断路器，或者把复式脱扣都取消，纯粹只作为两个电源切换装置的触头。当然也可把CB级的ATSE分为三种规格型号，以便供不同场合、不同使用要求的用户选择。

（1）对于有两路电源供电要求，使用性质和要求一般，下接负荷重要性基本相同，则可考虑选用带复式脱扣的CB级ATSE。

（2）对于如像消防设备之类的重要负荷有过负荷不跳闸要求的，则可选用只带电磁脱扣器的CB级ATSE。

（3）对于不同性质及不同重要级别负荷混合供电的，则可采用不带保护脱扣器的CB级ATSE。值得注意的是，若选用带有保护脱扣CB级ATSE，下级馈电断路器应与ATSE的保护脱扣器有电流和时间上的级差配合，以便提高选择性。

2.PC级ATSE的选用：

PC级ATSE中有一体式的电源转换装置，它不带任何保护脱扣器装置，却能承受20IN以上的过载电流，触头压力较大不易被斥开。目前，市场上的PC级ATSE有两位式与三位式之分。所谓两位式就是ATSE的动触头有两个位置，即一个“常用电源接通”位置与一个“备用电源接通”位置，它使负荷始终保持接通其中一路电源，符合IEC有关对消防设备电源转换开关的要求。三位式的PC级ATSE主触头有三个工作位置，即“常用电源位”、“备用电源位”与“零位”。其中前两个工作位置极易理解。此“零位”根据有关制造规范，它的主要目的是用于ATSE在带大电感或大电动机等类似负荷转换时，为避免反电势的冲击电流而作极短暂的延时之用，最多亦只能作为停电之用，并非适用于负荷维修时隔离之用。目前没有哪个厂家对三位式ATSE的“零位”做过电源隔离功能试验。

因此，对于PC级ATSE的电源侧，从维修角度和安全保护角度综合考虑，应装隔离开关、熔断器式刀开关或选择带有隔离功能的MCCB。使用隔离开关有以下优点：

（1）根据有关设计规范，重要负荷多为从配电室以放射式供电，这样前后级容易配合，不会造成配电级数过多。

（2）在ATSE的双电源切换箱中有两路电源，如采用隔离开关，其动触头在断开位置时可锁定，并且有可见的明显断开点，使维修人员一目了然。

（3）隔离开关有较高的额定冲击耐受电压，极低的泄漏电流，故选用隔离开关是首选的器件。

3.ATSE極数的选用：

对于ATSE的极数选用，也要引起重视。根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T 16-1992）等有关设计规范，两种不同接地形式之间的电源切换、正常供电与备用发电机之间的电源切换，ATSE下接负荷三相严重不平衡及谐波容量较高的两路三相四线配电线之间切换、进线电源侧带剩余电流保护的两路电源间的切换应采用四极型ATSE，其他场合宜用三极为妥。不然，体积大、造价高、还易引起断中性线故障的发生。

三、控制电源设置方式的选择

在低压系统的实际应用中，合理设置自动转换装置的控制电源方式，是能否自动转换成功的重要因素。下面对三种典型的控制电源设置方式比较：

（1）控制电源设置方式一，如图1所示。

根据电路原理，在正常方式运行下，母联及自动转换装置控制电源引自A、B段电源。当B段进线电源失压时，母联断路器及自动转换装置的控制电源不会转换，B段进线断路器的控制转换至A段电源。当A段电源失压时，A段进线断路器的控制电源、母联断路器及自动转换装置转换至B段电源。总之，任一段进线电源失压时，控制电源均可转换，保证自动转换装置起动，失压侧的进线电源断路器跳闸，母联合闸。

主要特点：当任一段进线电源失压发生时，控制电源在转换过程中均有短暂失压。转换继电器相互间无电气闭锁，转换过程存在反送电的可能。整个电路原理接线复杂。由于中波发射台各系统对供电的连续性和可靠性要求很高，因此不适用该种设置方式。

（2）控制电源设置方式二

根据电路原理，在正常运行方式下，所有控制电源均引自A段电源。当B段电源失压时，所有控制电源不会转换；当A段电源失压时，所有控制电源均转换至B段电源。

主要特点：控制电源引自A段电源，当B段电源失压时，控制电源保持正常，不存在转换过程；当A段进线电源失压时，所有控制电源迅速转换至B段电源；控制电源转换的几率减少一半。利用在线式控制电源设置方式，采用接触器控制转换，转换迅速、可靠。当采用交流电源控制时，在不增加投资情况下，是较佳的控制电源设置方式。对于中波发射台的控制室、微波室等无直流控制电源系统，可采用该种电源设置方式。最好选择PC级ATSE。

（3）控制电源设置方式三，如图2所示。

它是为整个供电系统没有独立的直流电源系统而采用的一种直流电源控制的方式。在正常运行方式下，选用两套整流器和一套蓄电池，两套整流器的电源分别接在不同段的母线上，两套整流器在线运行。所选用的整流器应能够在电源电压恢复正常后自动恢复，躲过电源进线失压造成的影响，不需人工恢复。

主要特点：控制电源无时限转换，不受进线电源失压的影响，当任一台整流器失压、故障或者退出运行、检修时，另一台整流器在线转换，控制电源稳定，没有转换的过程影响。如果两路进线都停电，蓄电池仍能提供一定时间的控制电源供电时间，进行开关操作。为排除故障、恢复供电节约时间及对于任何要求严格的负荷都能满足要求。但是增加了投资以及维护工作量。对于中波发射台，供电系统容量较大并设有独立的直流电源系统，可直接采用第三种电源设置方式。根据负荷的重要性应应选择PC级ATSE。

通过以上各种控制电源设置方式的分析，在低压0.4kV系统中双电源转换中，应根据负荷的情况、性质来选择控制电源的设置方式。一般情况下负荷特别重要时，控制电源应首先选用直流控制电源，以保证电源的正常转换而不影响供电的连续性。对于中波发射台、电厂、变电站、各类泵站等本身有直流220V控制电源系统中，采用直流控制方式是一种最佳的选择。

四、结束语

ATSE的选用、控制方式的选择等应根据不同的系统、不同的用途、不同的用电性质进行选择和合理配置。只有这样才能实现低压系统安全可靠供电，保证中波发射台各系统供电的连续性和可靠性，使安全播出工作得以保障。

参考文献

[1] [移动电源与控制技术] 科学出版社 王维俊.

[2] [高压断路器分册] 中国电力出版社 张全元 著.