1、32 Construction Technology of China June 20 10 自动转换开关电器(ATSE)的分类及特点 张跃庆 (新疆大学建筑设计研究院 新疆 乌鲁木齐830008) 【摘 要】随着社会的发展，各行业对供电的质量和可靠性都有了非常高的要求，提供常用、备用两路独立的电 源切换的装置双电源自动转换开关电器的应用需求越来越广泛，技术性能要求也越来越高。本文对双电源自 动转换开关电器进行了系统地分类，并对双电源自动转换开关电器在实际使用过程中表现出的优、缺点进行了深入 的分析，为今后双电源自动转换开关电器的选用提供了依据。 【关键词】双电源自动转换开关；分类；特点 Au
2、to conversion switch the classification and characteristics of the electric appliances(ATSE) Zhang Yueqing (Xinjiang university building design institute for research Urumqi Xinjiang 830008) 【Abstract】Along with society of development，quality and credibility of each profession to power supply all ha
3、d very Gao of request，provide in common use，back up two road independence of the power supply cut over of equipdouble power supply auto conversion switch electric appliances of application need more and more extensive，technique function request also more and moreThis text to double power supply auto
4、 conversion switch the electric appliances carried on sys- tematically classification，and to double power supply auto the conversion switch electric appliances is in actually the usage the process performance of excellent，the weakness carried on thorough of analysis，for aftertime double power supply
5、 auto conversion the choose of switch electric appliances used to provide basis 【Key words】? 1双电源自动转换开关在社会中的应用 随着现代各行业的快速发展，众多行业如医院、机 场、高层建筑、变电站等对供电的可靠性都有了非常高的 要求。电力质量日益受到人们的重视，而供电的连续性 是电力质量一个重要方面。对于一级负荷及二级负荷的 供电，由于其中断供电在政治、经济上将造成不可估量的 损失或影响重大，因此国家标准GB500521995供配电 系统设计规范规定：“一级负荷应由两个电源供电；当 一个电源发生故障时，
6、另一个电源不应同时受到损 坏。”，“二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。”同时 国家标准GB500451995高层民用建筑设计防火规 范(2005年版)也规定：“高层建筑的消防控制室、消防 水泵、消防电梯、防烟排烟风机等的供电，应在最术一级 配电箱处设置自动切换装置。” 。 保证供电连续性通常的解决办法是给供电对象提供 常用、备用两路独立的电源，当常用电源发生故障时，能 根据设定的切换程序准确完成常用电源和备用电源间的 切换，从而最大限度的保证供电的连续性。在低压配电 网中，这种切换由双电源自动转换装置完成。作为电能 切换的必备器件，双电源自动转换开关电器的应用需求 越来越广泛，技术性能要求
7、也越来越高 。 2双电源自动转换装置的定义及分类 自动转换开关电器，(Automatic Transfer Switching E quipment，以下称ArISE)。主要适用于交流不超过 1200V或直流不超过1500V的低压紧急供电系统，用于 两路电源之间的切换。根据IEC国际标准定义：由一个 或多个转换开关电器和其它必要的电器组成，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 另一个电源的电器。 21 ATSE在应用过程中的分类及优、缺点分析 221 ARISE按短路电流的能力分类。根据国际标 准IEC6094761：1998(我国对应的国家标准GB T140481120
8、02)的内容，按ATSE短路电流的能力将 其分PC级和CB级。 (1)Pc级ATSE的分类及特点：由转换开关、电机操 作机构或电磁操作机构、转换控制器、联锁机构组成的 Pc级ATSE；由无短路保护的断路器、电动操作机构、转 换控制器、联锁机构组成的PC级ATSE。 优点：结构简单，自身联锁，转换速度快，可频繁操 作，价格相对低廉。缺点：耗电大、有噪音，另由于它不能 分断短路电流，需加熔断器或断路器。以美国的ATSE 技术代表着当今世界PC级ATSE先进水平。 (2)CB级ATSE的特点：优点：由断路器、电机操作 机构或电磁操作机构、转换控制器、联锁机构组成。具有 过载、短路保护功能，所以cB级
9、既能接通、承载，又能够 分断短路电流。缺点：体积较大、转换速度慢。该类代表 性产品有法国施耐德的uA、BA，德国穆勒电气的CB级 产品等。 222 ATSE按投切结构类型分类。按照ATSE装 置的投切结构类型可分为以下几种类型：断路器投切型； 负荷开关双投型；接触器双投型；控制保护器投切型。 (1)断路器投切型ATSE的特点。这种ATSE由两 中华建设科技 2010年6月 33 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。 优点：a从结构形式上采用了两台断路器，绝缘等级 高，且具有
10、电气与机械双重联锁功能，确保两台断路器任 何状态下都不能同时合闸，很好地保证了其安全性。b 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。C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。d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
11、 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，经通讯接口适用于智能化网络 的集中控制。 缺点：a由于采用两台断路器为基础，体积大，造价 高；因采用微型可逆电机驱动，故转换时间长，至少15S 以上；b当采用两台断路器(微断或塑壳式)时，在其手 柄上加装一套微型可逆电机组成的电动操作机构，使两 只手柄同时逆向操作，这种方法较原始，操作手柄容易受 损，动作位置调整也很困难，还会因振动等原因影响正常 的分合闸操作；当采用两套微型可逆电机组成的电动操 作机构时，同样存在操作和联锁机构复杂、不容易调整及 易发生故障等问题，因此，可靠性在一定程度上受到影 响。发现这类缺陷后，对
12、产品操作机构进行了研究改进， 使其传动简捷、故障点少、寿命长。 (2)负荷开关双投型ATSE的特点。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。 优点：1)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。2)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。3)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
13、中。 缺点：a因不具备任何保护功能，且耐受短路导通容 量小，主触头系统无灭弧栅，切换时拉弧时间长，容易影 响触头的使用寿命。b采用微电机驱动和齿轮变速传动 机构，所以转换时间长，其机械传动机构装置同样存在易 发生故障而影响可靠性等问题，需进一步改进、完善。C 不适宜频繁的转换与操作，否则将影响整体使用寿命。 (3)接触器双投型ATSE的特点。这种ATSE采用 直流电磁线圈作为动力，经电磁激励脉冲操作完成整个 转换动作过程。 优点：a在结构形式上由V型主触头和电气机械双 重联锁控制组成，采用直流线圈激励直线驱动完成转换 过程，因此外型体积偏小，结构简单紧凑，运行安全性能 好。b二次控制回路大多数
14、产品都集开关与逻辑控制为 一体，并通过机械部分直线定位，定位精度高，抗震动，不 受安装方向和角度的影响。另外，依靠电气与V型机械 自锁装置的作用，确保两路电源在任一时刻都不会同时 接通，可靠性较高。c不具备过载和短路保护功能，但短 路接通容量大。因为主触头为平面型接触，具备独立的 灭弧室并配有灭弧栅，具有很高的载流量，能够带负荷或 频繁转换操作。d采用电磁瞬时激励驱动，故转换时间 快，且完成转换后线圈不带电，达到了节电消除噪音的目 的。 缺点：需进一步改进和完善二次控制回路，最好采用 智能控制器，尽量减少与有关操作和信号指示的外围元 器件，提高该装置的先进性，使其动作更加安全可靠。 (4)控制
15、保护器投切型ATSE的特点。这种ATSE 主要由KB0系列主电路基本模块和其他辅助模块组成。 优点：a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。b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。C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ARISE基本相同。d具
16、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。 缺点：a主电路容量小，最大为100A，不能完全符合 双电源转换需求，应进一步研发大容量产品，以满足大中 型工程的使用要求。b采用电磁线圈吸引驱动，其线圈 长期带电会产生噪音，应考虑增加直流无声运行辅助模 块，减少噪音污染，达到节电节能目的 J。 223 ATSE的应用性分类。自动转换开关电器形 式的多样性源于其应用方式的多样性。在国内开发的众 多自动转换开关电器中，除了满足自动转换开关电器的 基本要求外，根据具体应用场合的不同或客户使用要求 的不同，派生出了
17、有别于标准规定操作次序的特别的应 用需求，其应用主要有以下几种方式 ： (1)自投自复型：在正常状态时，由常用电源供电， 当常用电源出现异常时，转换开关经设定的延时切换至 备用电源；当常用电源恢复正常后，备用电源自动切换至 常用电源。 (2)自投不自复型：在正常状态时，由常用电源供 (下转第28页) Construction Technology of China June 2010 区的性质，在此异常区(桩号0+375)布孔打钻取芯验 证。 为了更进一步论证电反射系数(K)剖面法的检测效 果和防渗墙的施工质量，根据电反射系数(k)断面图，针 对墙体具有代表性的部位，有目的的分别在正常区 (Z
18、K )、险段老河槽(ZK )、异常区(ZK，)布置三个钻孔， 以最少的钻探工作量满足检测要求。 表l 防渗墙钻探取芯试验结果一览表 取样深度 抗压强度 注水试验渗透系数 孔位 孔号 桩号 (m) (MPa) (cms) 3542 12 正常区 ZKI 3+lo4 28010一 61 65 O9 2531 11 正常区 ZK2 D+255 23010一 l22 126 13 3237 08 异常区 ZK3 0+375 12I10 657O 15 为检测防渗墙的墙底深度，在443m防渗墙上布置 了s。(与钻探孔ZK1同位)、s 两个双排列电位电极系 测深点，检测结果见表2。 表2电位电极系法检测防
19、渗墙底板深度一览表 测点编号I 测点桩号 设计墙深(m) 检测墙深(n1) l S。 l 0+104 8O 8O S： l 0+480 95 93 根据设计要求，经检测论证，防渗墙墙体深度符合设 计要求。 岗陈水库防渗墙工程采用电反射系数(K)剖面法和 双排列电位电极系测深等方法对水泥土防渗墙进行检 测，检测结果与设计相吻合，验证了无损伤检测方法的有 效性。 4结语 电反射系数(K)剖面法、双排列电位电极系测深法 等技术，它是一种快速无损伤的检测方法，并能确定防渗 墙缺陷的空间位置，在无损伤检测的基础上配合少量的 挖槽取芯或开挖竖井试验，可以对防渗墙的整体质量给 出较为客观、科学的评价。 电反
20、射系数(K)剖面技术、双排列电位电极系测深 等方法通过近两年的研究与试验，证明该方法无论是从 理论上论证还是从实际应用效果都是可行的，在测试中 要根据工程的实际条件，严格执行野外测试的技术要求， 就能够达到事半功倍的效果，为防渗墙的质量检测提供 了新的手段。 参考文献 1 长江水利委员会勘察技术研究所孙 经荣 2 水电水利工程高压喷射灌浆技术规范)DIMT52002004 3 水利水电混凝土防渗墙施工技术规范sL 17496 文章编号16192737(2010)0518102 作者简介】邢朝阳(1978一)，男，大学本科、工程师，就 职于安徽省水利部淮委水利科学研究院， 主要从事地基基础及桥梁
21、结构研究检测工 作。 (上接第33页) 电，当常用电源出现异常时，转换开关经设定的延时切换 至备用电源；当常用电源恢复正常后，不能自动切换至常 用电源，需要人为干预才能切换到常用电源。 (3)互为备用型：在由两路市电供电的条件下，没有 指定哪一路电源为常用电源，哪一路电源为备用电源。 当正在使用的一路电源出现故障时，经设定的延时转换 到另外一路正常电源，两路互为备用，没有主备之分。 (4)电网、发电机型：对电网和发电两路电源进行自 动切换，发电设备通常为柴油发电机组。在电网电压低 于设定值时(一般为85额定电压)，经发电延时指令发 出发电指令。当发电电压达到85额定电压时，先从电 网断开负载电
22、路，经延时发出卸载指令，卸去次要负载， 再经延时接通发电电源。当电网电压恢复正常(达到 85额定电压以上)后，经延时将负载电路从发电电源 断开，再经延时，自动切换到电网供电 。 综上所述，在设计及应用过程中应根据负荷特点和 供电要求合理选择双电源自动转换开关电器以保证配电 系统可靠安全运行。 参考文献 1 李道本双电源自动切换装置选用探讨电气应用2005年 O5期8791 2 张忠利自动转换开关的选择及应用上海电器技术2006 第4卷5759 3 曹锦瑞自动转换开关电器(ATSE)的应用及其标准的发 展电气应用：2005年O5期 4 胡景泰新型集成化ATSE的研究与应用电T技术杂志 2003年第n期：2528 5 GBT 1404832002低压开关设备和控制设备第3部分： 开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器 文章编号16192737(2010)0622141
