具有中性線重疊轉換功能的 ATSE 

市場調查報告

 一、背景 

ATSE 具有中性線重疊轉換功能在近年國內很多地鐵、通訊場所等項目 的低壓原器件招標技術文件中被重點要求。如： 

1、不能有預定的第三位置即中間位置。對于 3 相 4 切換開關要求 有中性線重疊轉換功能，即在非轉換期間為 4 開關，在轉換過程中兩路 電源中性線重疊。中性線切換采用先接后離得操作，避免切換過程中由于 負載不平衡所產生的電壓突波

 ——摘自深圳地鐵 2 號線招標文件低壓開關柜元件技術要求—— 

4.1.4/4

2、ATS 開關為 3 相 4 級、中性線重疊轉換型，即在非轉換期間為 4 開關，在轉換過程中兩路電源中性線重疊； 

——摘自中央國家機關公務員住宅建設中心配電設備采購項目招標 

文件低壓開關柜/技術特征第 20.3 款 

3、中性線在 ATSE 切換過程中因斷零產生的零線漂移電壓（高達幾十 伏甚至上百伏）可能直接導致服務器重啟或燒壞等，給 IT 設備造成重大 運行隱患，為解決這一問題，有如下兩種方法： 

A.零線重疊切換方案，即采用帶有零線重疊切換的 ATSE，在切換過程 中，ATSE 輸出零線始終與輸入電網的零線相連，UPS 零地電壓始終保持 相對較低值遙。（另外一種略）

——摘自艾默生網絡能源有限公司內部技術期刊文章《ATSE 在通訊系 統中的應用》 上述技術要求和技術文章可以看出有關具有中性線重疊轉 換功能 ATSE 已經在業內受到普遍重視。

二、必要性 

ATSE 應用于非常重要的配電場所，能夠檢測當一路電源發生如斷電、 缺相、過壓、欠壓等故障時能夠自動切換至正常的備用電源，保證用電的 連續性。因而在現代配電系統應用越來越廣泛。根據配電系統的的不同我 們可以選擇不同的開關數，一般認為對同一類型、同容量的電源之間， 如兩個公用電網、兩個發電機組等這些零線不切斷的或共零線的交流三相 供電系統即兩套系統中性線（零線）有共同的接地點（零線地線短接點） 選擇三的 ATSE 就可以滿足要求；而對于兩套輸入電源來自于兩套不同的 接地系統，兩套系統的中性線接地點不同，如 TN-C-S、TN-S、TT、IT 系統 中則應采用四 ATSE，采用四式 ATSE 的目的，是保證兩個系統運行中 做到的隔離，獨立運行，如果選用四 ATSE，普通的 ATSE 在兩路電 源的切換過程中不可避免的會出現短時間的中性線斷開的現象，而很多配 電系統都不允許兩路電源中性點斷開。我們以三段位普通 ATSE 為例來說明： 

根據三段式四型開關切換輸出“A 和 B 電源均能切斷,有 OFF 位置” 控制功能,滿足市電、油機自動切換控制技術的要求。如:市電故障 ATSE 自 動檢測控制切斷市電電源,同時也不直接切換到油機側,處于 OFF 狀態;此 時油機空載啟動,可延時,當 ATSE 檢測到油機電壓正常時,再正常切換到油 機側,從而起到保護作用。由于設備供電安全運行對零地電位差和三相五線 制供電電源技術指標要求,在實際應用中應充分考慮對三段式四型開關切換輸出控制過程對零地電位的影響。如果零線切換與相線切換采用同樣 的方法,則零線在切換過程將出現短暫的騰空現象(如圖 1 所示) 。 

由于目前數據設備在各種民用和公共建筑中大量應用,尤其是地鐵監 控中心，體育場館計分系統和智能樓宇中數據設備一般采用 UPS 不間斷電 源供電,當零線騰空時，分析如下圖所示 

數據設備對于零地電壓 Un-pe 有一個要求，如 HP（一種服務器 名稱）要求零地電壓不超過相電壓 1%，即 2.2V。由于地線電壓基準值為 0， 正常情況下，系統由常用電源供電，UPS 輸出零地電壓接近于電網輸入端 零地電壓，一般不超過 3V，當在常用電源異常，啟動備用電源，ATSE 執 行切換操作過程中，ATSE 后端設備相線及零線與前面兩路輸入電源系統有 一個斷開過程，即 ATSE 輸出部分與輸入部分斷開，在這個短時間內， UPS 通過蓄電池放電給負載供電，保證服務器不斷電運行，由于 UPS 輸 出零線來源于電網零線，而電網零線已經斷開，那么，UPS 輸出零線處于 野懸浮冶狀態，零線電位產生漂移，UPS 輸出端零地電壓有可能高達幾十 伏甚至上百伏，這樣的零地電壓可能直接導致服務器重啟或燒壞等，給設 備造成重大運行隱患，

所以常規的 ATSE 結構無法滿足中性在轉換過程中閉合轉換的要求。 

而采用三段式帶零線重疊切換的四型開關的 ATSE （工作步驟和原 理同上）解決了零線在切換過程將出現的騰空現象,消除了零地電位漂移安 全隱患問題(如圖 2 所示) 。 

三、市場狀況 

主要技術參數如下表:

從上表可以看出，市場上擁有中性線重疊轉換功能的主要 ATSE 廠商基 本參數和其普通標準的 ATSE（不具有中性線重疊轉換功能）相同，只是在 原有產品的基礎上增加一項中性線重疊轉換功能。

四、有關三段位還是兩段位選擇問題 

由于 ASCO、GE 等知名品牌的 ATSE 為兩段位，而對于 ATSE 具體 使用幾段位本人認為要根據轉換開關電器（TSE）選擇、使用導則來做具體 分析應用環境來選擇，因為在市電、油機兩路電源的系統中就要用三段位 的產品。分析如下：根據 IEC465. 1. 5 條的規定和轉換開關電器（TSE）選 擇、使用導則,正常市電供電電源與備用發電機之間的轉換開關應采用四 型開關。再根據市電、油機自動切換控制技術的要求,應用在市電和柴油機 之間切換的 ATSE 應具有市電過壓、欠壓、缺相自動檢測告警和切斷負載保 護功能,同時能延時啟動傳送指令給優先主用機組為自啟動控制指令(延時 啟動機組運行時間,可根據用戶使用需求設定)為負載設備運行安全供 電也決不允許機組直接帶載啟動運行。所以作為在市電、柴油機兩路電源 間轉換的 ATSE 采用兩段式（其控制輸出“非 A 即 B 電源側”的工作原理）。 無論對市電異常(特別是缺相、過壓、低壓) 和機組啟動運行的控制轉換, 以及如上所分析的自動切換時機組運行輸出異常和市電異常的等情況,均 不能達到安全供電標準和有效的控制保護功能。而對于用 UPS 的配電中心 中卻要求使用兩段位的 ATSE。并且在此次調查中發現要求有中性線重疊轉 換功能的 ATSE 主要集中在一路市電一路發電機的配電場所和連接 UPS 的 數據中心項目中。