雙電源轉換開關電器的選擇及應用

北京市建筑設計研究院

洪元頤(總工) 任紅 羅潔 韓全勝 林驥

自動轉換開關電器前是否需設置隔離電器：

根據有關規范對配電系統的要求，一級負荷及二級負荷配電系統應采用雙電源供電末端自動互投，按其使用性質自動轉換開關電器通常安裝在配電系統后一級的配電箱、柜的進線側。（市電-發電機主備型除外）

根據《低壓配電設計規范》GB50054-95

第2.1.3條 當維護、測試和檢修設備需斷開電源時，應設置隔離電器。

以及《通用用電設備配電設計規范》GB50055-93

第2.5.1條 對隔離電器的裝設也做了具體規定

現行國家標準《低壓電器基本標準》中，已將低壓空氣式開關（刀開關）、隔離開關、隔離器、熔斷器式開關、熔斷器式隔離器等隔離電器；低壓斷路器標準中亦列入了隔離型。

根據以上規范及標準的相關要求，在配電系統中自動轉換開關電器前端應設置隔離電器。

自動轉換開關電器前是否需設置短路保護電器：

目前自動轉換開關電器根據保護特性分為兩類：CB級和PC級，下面分別闡述：

1.CB級：CB級自動轉換開關電器開關執行斷路器本身帶熱磁保護，它的主觸頭能夠接通并用于分斷短路電流。

配電箱、柜內CB級自動轉換開關電器前端可只設置隔離電器或隔離開關，不必再設短路保護電器。

2.PC級：PC級自動轉換開關電器只有電源轉換功能，沒有短路及過載保護功能。額定電流小于等于250A的PC級自動轉換開關電器，額定短時耐受電流有效值（1秒）一般在5KA-12KA左右；額定電流大于250A小于等于630A的PC級自動轉換開關電器，額定短時耐受電流有效值（1秒）一般在13KA-25KA左右。

由于以下因素在配電箱、柜內PC級自動轉換開關電器前端須設置短路保護電器：

（1）雖然PC級自動轉換開關電器有一定的承受短路電流的能力，但沒有切斷短路電流的能力，其前端需要設置短路保護電器。

（2）此外還應考慮設置隔離電器的要求。

      綜合以上因素在配電箱、柜內PC級自動轉換開關電器前端應設置符合隔離要求的短路保護電器。

符合隔離要求的短路保護電器有：

1．熔斷器

2．熔斷器式開關

3．熔斷器式隔離器

4．符合IEC947-3隔離標準要求的隔離型低壓斷路器。

自動轉換開關電器是否可作為隔離電器使用：

根據自動轉換開關電器的定義，自動轉換開關電器是由一個（或幾個）轉換開關電器和其他必需的電器（轉換控制器）組成。用于檢測電源電路，并將一個或幾個負載電路從一個電源自動換接至另一個電源的開關電器。從自動轉換開關電器的定義可以看出，自動轉換開關電器應用在電氣系統中主要目的是在一、二級負荷緊急供電系統中，檢測被監測電源（兩路）的工作狀態，當被監測的電源發生故障時，將負載電路從一個電源換接至另一個電源,以保證供電的連續性，重要負荷連續可靠運行。目前自動轉換開關電器有二段式和三段式兩種，二段式自動轉換開關電器開關主觸頭僅有兩個工作位（正常電源位及備用電源位），這種自動轉換開關電器轉換動作時間較快；三段式自動轉換開關電器開關主觸頭有三個工作位，（正常電源位、備用電源位及零位），零位時主觸頭處于空擋，因為設置了零位，三段式自動轉換開關電器轉換動作時間較慢，三段式自動轉換開關電器設置“零位”的主要作用是當負載為高感抗或大電機負載時，為避免沖擊電流做暫態停留之用，而非用于負載維修時隔離之用。另一方面，自動轉換開關電器自身也有檢修和維護的可能，所以帶零位的三段式自動轉換開關電器不宜兼做隔離電器，為滿足維修問題需要隔離時，應在自動轉換開關電器前單獨設置隔離電器。

受開關物理特性和制造工藝的限制，并考慮到“電弧短路”的問題（實驗測定可靠滅弧時間約120ms，轉換時間小于100ms是不可靠的），機械式ATSE的轉換動作時間在100多毫秒至幾秒鐘。 速度也決定分斷能力                      

提示： 處于供電核心位置的ATSE一旦發生故障，禍害非淺，特提醒設計人員要注意以下幾點：

      1、PC級ATSE：

      ① 一體化ATSE符合GB14048.11《自動轉換開關電器》標準。

       ②電動負荷開關型ATSE：

a.符合GB14048.3《開關、隔離器、隔離開關以及熔斷器組合電器》標準。

b.負荷開關一般為V型觸頭，該觸頭的特點是：新開關時動、熱穩定性較好，但經過幾次開斷后觸頭間燒損，易出現接觸不良現象，而且滅弧性能差。

    2、CB級ATSE：兩斷路器之間的轉換是靠電動機驅動完成，每動作一次，電機都要“堵轉”，導致電機壽命縮短且易損壞，難以做到高可靠性。CB級的各類保護裝置動作是否引起第二次故障，保護的設置參數與上、下級之間是否配合恰當，是否能保證選擇性。

    3、控制器：

① 從可靠性角度來看，功能應僅可能簡化，不宜附加不必要的功能。

② 其保護元件-熔斷器，應可被檢測。

③ 應從ATSE前端取動作信號及電源，應保證三相或零線有任何故障，均應啟動轉換至第二電源上。

    4、轉換時如果發生觸頭粘接，將會形成第二電源投入發生兩電源并網及第二次短路，而造成巨大的損失。因此選型時，ATSE的結構型式、容量、轉換時間、環境條件等均需綜合考慮。

    5、定期應做轉換實驗，以便破除觸點氧化層。