合理選擇與使用自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器（ATSE）

1、合理選擇與使用自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器ATSE摘要：自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器簡(jiǎn)稱為ATSE，是Autatitransfersithingequipent的縮寫。ATSE主要用在緊急供電系統(tǒng)，將負(fù)載電路從一個(gè)電源自動(dòng)換接至另一個(gè)(備用)電源的開關(guān)電器，以確保重要負(fù)荷連續(xù)、可靠運(yùn)行。因此，ATSE常常應(yīng)用在重要用電場(chǎng)所，其產(chǎn)品可靠性尤為重要關(guān)鍵詞：自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)ATSE選擇使用1概述自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器簡(jiǎn)稱為ATSE，是Autatitransfersithingequipent的縮寫。ATSE主要用在緊急供電系統(tǒng)，將負(fù)載電路從一個(gè)電源自動(dòng)換接至另一個(gè)(備用)電源的開關(guān)電器，以確保重要負(fù)荷連續(xù)、可靠運(yùn)行。因此，ATSE常

2、常應(yīng)用在重要用電場(chǎng)所，其產(chǎn)品可靠性尤為重要。轉(zhuǎn)換一旦失敗將會(huì)造成以下二種危害之一，其電源問的短路或重要負(fù)荷斷電(甚至短暫停電)，其后果都是嚴(yán)重的，這不僅僅會(huì)帶來經(jīng)濟(jì)損失(使消費(fèi)停頓、金融癱瘓)，也可能造成社會(huì)問題(使生命及平安處于危險(xiǎn)之中)。因此，工業(yè)興旺國(guó)家都把自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器的消費(fèi)、使用列為重點(diǎn)產(chǎn)品加以限制與標(biāo)準(zhǔn)。ATSE一般由兩局部組成：開關(guān)本體+控制器。而開關(guān)本體又有P級(jí)(整體式)與B級(jí)(斷路器)之分。P級(jí)：可以接通、承載、但不用于分?jǐn)喽搪冯娏鞯腁TSE。B級(jí)：裝備過電流脫扣器的ATSE，它的主觸頭可以接通并用于分?jǐn)喽搪冯娏??？刂破髦饕脕頇z測(cè)被監(jiān)測(cè)電源(兩路)工作狀況，當(dāng)被監(jiān)測(cè)的電源

3、發(fā)生故障(如任意一相斷相、欠壓、失壓或頻率出現(xiàn)偏向)時(shí)，控制器發(fā)出動(dòng)作指令，開關(guān)本體那么帶著負(fù)載從一個(gè)電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換至另一個(gè)電源，圖1是典型ATSE應(yīng)用電路?？刂破髋c開關(guān)本體進(jìn)線端相連。負(fù)載l重要負(fù)載2圖1ATSE典型應(yīng)用電路國(guó)內(nèi)市場(chǎng)用于兩路電源轉(zhuǎn)換電器的產(chǎn)品目前有四類。第一類是由接觸器組成的ATSE；第二類是由斷路器組成的ATSE；第三類用電動(dòng)負(fù)荷開關(guān)(符合GBl40483標(biāo)準(zhǔn))完成兩路電源轉(zhuǎn)換的產(chǎn)品，第四類為P級(jí)(一體式)ATSE。由接觸器組成的ATSE產(chǎn)品，它的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低；缺點(diǎn)是線圈長(zhǎng)期通電耗能易燒毀，產(chǎn)品的接通分?jǐn)嗖拍艿停|頭易抖動(dòng)、熔焊。其產(chǎn)品可靠性很低，尤其是在帶負(fù)荷轉(zhuǎn)換時(shí)易出現(xiàn)爆

4、炸性事故，這類產(chǎn)品在國(guó)外已被淘汰并制止使用。為克制上述產(chǎn)品缺點(diǎn)，消費(fèi)斷路器企業(yè)推出了B級(jí)ATSE，B級(jí)ATSE是由斷路器加機(jī)械連鎖組成，B級(jí)的A了SE為機(jī)械保持，觸頭的接通與分?jǐn)嗖拍苡兴M(jìn)步，但又不是理想的ATSE產(chǎn)品(見本文第三段)。因此，市場(chǎng)出現(xiàn)了第三類產(chǎn)品一電動(dòng)負(fù)荷開關(guān)，這類產(chǎn)品是由兩臺(tái)負(fù)荷開關(guān)組合加上電操裝置組成，產(chǎn)品操作的可靠性又有較大進(jìn)步，但觸頭滅弧系統(tǒng)是以分?jǐn)嘁淮坞娀∫笤O(shè)計(jì)的，用在雙電源電路切換，也存在不合理因素(見本文第三段)。為此，市場(chǎng)呼喚著理想的ATSE產(chǎn)品P級(jí)(一體式)ATSE產(chǎn)品綜合了上述產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)，克制了其缺點(diǎn)，是目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)較理想的雙電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品。2國(guó)外ATSE產(chǎn)

5、品簡(jiǎn)介21P級(jí)(一體式)ATSE以美國(guó)為代表的ATSE技術(shù)代表著當(dāng)今世界P級(jí)ATSE先進(jìn)程度。因?yàn)?，ATSE產(chǎn)品率先是在軍工領(lǐng)域得到使用，如雷達(dá)、通訊、航天等領(lǐng)域，而美國(guó)在上述領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位，因此，美國(guó)對(duì)ATSE產(chǎn)品有較高要求，他們將ATSE產(chǎn)品視為電源一局部，為了進(jìn)步其產(chǎn)品可靠性，不惜采用黃金作為觸頭材料。因此，在產(chǎn)品開發(fā)、研制方面投入較大。目前美國(guó)消費(fèi)ATSE產(chǎn)品規(guī)模較大的企業(yè)有三至四家，如NAN、AS、GE-ZENITH，主要消費(fèi)P級(jí)(一體式)ATSE產(chǎn)品，除根本型外，還有瞬間并聯(lián)型、旁路、隔離型、延時(shí)轉(zhuǎn)換型等。圖2，圖3分別為NAN，AS產(chǎn)品機(jī)構(gòu)及觸頭系統(tǒng)示意圖圖20NAN產(chǎn)品觸

6、頭為雙刀單擲系統(tǒng)、兩個(gè)電操做機(jī)構(gòu)圖3美國(guó)AS0產(chǎn)品觸頭為單刀雙擲系統(tǒng)、單臺(tái)電操做機(jī)構(gòu)2.2電子式ATSE為滿足不停電電源要求，國(guó)外一些大公司推出以可控硅為主的電子式ATSE，額定工作電流100A1200A，檢測(cè)、轉(zhuǎn)換時(shí)間5s。它主要應(yīng)用在電子商務(wù)網(wǎng)站、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)中心、半導(dǎo)體芯片制造業(yè)及緊急救援中心等要害部門。3同類產(chǎn)品構(gòu)造分析與比照3.1B級(jí)與P級(jí)ATSE兩者有以下幾點(diǎn)區(qū)別3.1.1兩者機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理念不同B級(jí)是由斷路器組成，而斷路器是以分?jǐn)嚯娀榧喝?，要求機(jī)構(gòu)快速脫扣一般采用四連桿機(jī)構(gòu)。四連桿機(jī)構(gòu)易存在滑扣、再扣不可靠因素：而P級(jí)機(jī)構(gòu)存在該方面問題。因此P級(jí)產(chǎn)品的可靠性遠(yuǎn)高于B級(jí)產(chǎn)品。3.l.2

7、斷路器(B)一般不承受短時(shí)耐受電流，觸頭壓力較校當(dāng)供電電路生短路時(shí)，斷路器的動(dòng)觸頭易被斥開并產(chǎn)生限流作用，從而分?jǐn)喽搪冯娏?；而P級(jí)ATSE應(yīng)承受20Ie及以上過載電流，觸頭壓力要求較大，因此ATSE觸頭不被斥開，也不易被熔焊。這一特性對(duì)消防供電系統(tǒng)尤為重要。3.l.3兩路電源在轉(zhuǎn)換過程中存在電源疊加問題。P級(jí)ATSE充分考慮了這一因素。P級(jí)ATSE的電氣間隙、爬電間隔 一般斷路器的電氣間隙、爬電間隔 的180、150(標(biāo)準(zhǔn)要求)。因此P級(jí)ATSE全性更好。3.1.4觸頭材料的選擇角度不同。斷路器常常選擇銀鎢、銀碳化鎢材料配對(duì)，這有利于分?jǐn)嚯娀?，但該類觸頭材料易氧化，備用觸頭長(zhǎng)期暴露在外，在其外

8、表易形成阻礙導(dǎo)電、難驅(qū)除的氧化物，當(dāng)備用觸頭一但投入使用，觸頭溫升增高易造成開關(guān)燒毀甚至爆炸；而P級(jí)ATSE充分考慮了觸頭材料氧化帶來的后果。3.1.5操作機(jī)構(gòu)不同B級(jí)ATSE的電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)一般是通過微電機(jī)帶動(dòng)減速齒輪機(jī)構(gòu)對(duì)斷路器進(jìn)展合分工作，又因斷路器機(jī)構(gòu)的限制，微電機(jī)必須工作到堵轉(zhuǎn)后，靠行程開關(guān)才斷開控制回路。眾所周知，微電機(jī)堵轉(zhuǎn)工作后，其壽命會(huì)大大降低。因此，B級(jí)ATSE電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)可靠性較低。而P級(jí)ATSE的電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)一般為短時(shí)工作電磁鐵由于電磁鐵構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作可靠好，所以P級(jí)ATSE電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的可靠性較高。3.2P級(jí)ATSE與電動(dòng)負(fù)荷開關(guān)區(qū)別3.2.1兩者遵循的標(biāo)準(zhǔn)不同P級(jí)ATS

9、E符合GBT1404811?自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器?。電動(dòng)負(fù)荷開關(guān)符合GBl40483?開關(guān)、隔離器、隔分開關(guān)以及熔斷器組合電器?。3.2.2滅弧系統(tǒng)不同由于ATSE是在兩路電源中帶電(負(fù)荷)轉(zhuǎn)換，因此，應(yīng)考慮兩路電源間相位問題。在電網(wǎng)電源與發(fā)電機(jī)組電源間轉(zhuǎn)換時(shí)，可能出現(xiàn)120相位差，所以，ATSE在做接通與分?jǐn)嘣囼?yàn)時(shí)常用電源與備用電源相序不同(見圖4，該圖是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT140481l-2002?自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器?中所規(guī)定的試驗(yàn)線路)。在不同相序下做轉(zhuǎn)換試驗(yàn)，開關(guān)的觸頭系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)二次電弧，因此，要求開關(guān)在接通備用電源(或常用電源)前，第一個(gè)電弧必須熄滅，且游離氣體迅速排放，否那么，開關(guān)內(nèi)部出現(xiàn)短路

10、，造成轉(zhuǎn)換失敗。所以，自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器的滅弧才能要比一般低壓電器開關(guān)強(qiáng)，這也是一臺(tái)優(yōu)質(zhì)ATSE價(jià)格貴的原因之一。而符合GBl4048.3?開關(guān)、隔離器、隔分開關(guān)以及熔斷器組合電器?的產(chǎn)品(如電動(dòng)負(fù)荷開關(guān))沒有該要求。圖4ATSE接通與分?jǐn)嘣囼?yàn)線路3.2.3兩者電氣性能要求不同a)兩者的接通，分?jǐn)嗖拍懿煌?。P級(jí)ATSE在使用類別為A-33AB時(shí)，是在6Ie電流，1.05Ue電壓條件下，接通分?jǐn)嘌h(huán)次數(shù)為5012次：而負(fù)荷開關(guān)在使用類別為A-23A/B時(shí)，在10Ie8Ie電流，1.05Ue電壓條件下，接通分?jǐn)?3次。b)兩者的電氣壽命、機(jī)械壽命也不同。根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：電流等級(jí)300A、使用類別為A-

11、33B的P級(jí)ATSE的電氣壽命是在lIn/1Ue條件下至少操作循環(huán)1000次，機(jī)械壽命5000次；而一樣電流等級(jí)、使用類別為A-23B的負(fù)荷開關(guān)電氣壽命僅在1In/lUe條件下操作200次，機(jī)械壽命1400次。3.2.4轉(zhuǎn)換速度不同。P級(jí)ATSE轉(zhuǎn)換速度一般高于負(fù)荷開關(guān)23倍。3.2.5觸頭系統(tǒng)不同。負(fù)荷開關(guān)一般為V形觸頭系統(tǒng)。V形觸頭的特點(diǎn)是，新開關(guān)時(shí)動(dòng)熱穩(wěn)定性好一些，但經(jīng)過幾次開斷后觸頭間燒損易形成接觸不良現(xiàn)象，而且，電弧轉(zhuǎn)移慢，滅電弧性能差；而P級(jí)ATSE觸頭一般為拍合式，觸頭在接觸瞬間動(dòng)靜觸頭間有一摩擦，以利于觸頭良好接觸，拍合式觸頭便于電弧快速挪動(dòng)，有利熄滅電唬通過上述比照可知P級(jí)A

12、TSE是理想的電源轉(zhuǎn)換開關(guān)產(chǎn)品。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.4選擇ATSE產(chǎn)品應(yīng)注意的幾個(gè)問題目前市場(chǎng)上自稱ATSE產(chǎn)品較多。但是屬于真正的ATSE產(chǎn)品不多。ATSE必須符合GB/Tl4048.11-2002?低壓開關(guān)設(shè)備與控制設(shè)備第6局部：多功能電器第1篇：自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器?。下面介紹選擇ATSE產(chǎn)品應(yīng)注意的幾個(gè)問題。4.1注意產(chǎn)品符合什么標(biāo)準(zhǔn)。符合GBl4048.3-2022?開關(guān)、隔離器、隔分開關(guān)以及熔斷器組合電器?產(chǎn)品只能叫電動(dòng)(或電操作)轉(zhuǎn)換開關(guān)。而GBT14048.11-2002?自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器?標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品考核較嚴(yán)酷，在電源間相序不同情況下，也允許帶負(fù)載直接轉(zhuǎn)換。4.2注意產(chǎn)品使用場(chǎng)所

13、。B級(jí)ATSE一般不允許在圖5、圖6所示的線路中使用。重要負(fù)載1重要負(fù)載2主消防泵各消防泵圖5B級(jí)ATSE多負(fù)載供電電路圖圖6消防泵供電電路例如，當(dāng)負(fù)載l(或主消防泵)發(fā)生短路故障(過載或短路)引起Q1脫扣，因控制器僅檢測(cè)ATSE進(jìn)線端電源狀態(tài)，不會(huì)發(fā)出動(dòng)作指令所以，ATSE不轉(zhuǎn)換。此時(shí)，重要負(fù)載(或備用消防泵)處于斷電狀態(tài)。該供電系統(tǒng)沒有起到安裝ATSE實(shí)際作用。在美國(guó)對(duì)B級(jí)ATSE使用也有嚴(yán)格限制。其中，ULl008第41.19條規(guī)定，帶有過電流脫扣的轉(zhuǎn)換開關(guān)，必須向用戶提出“警告假如過電流故障引起開關(guān)斷開，ATSE將不會(huì)轉(zhuǎn)換警告標(biāo)志。而P級(jí)ATSE用在多負(fù)載供電系統(tǒng)或消防泵供電電路中，當(dāng)

14、負(fù)載1發(fā)生短路故障(見圖1)時(shí)，短路保護(hù)器(Qg)動(dòng)作后ATSE開場(chǎng)轉(zhuǎn)換，可以確保重要負(fù)載連續(xù)供電。4.3選用P級(jí)ATSE應(yīng)注意以下幾個(gè)問題4.3.1使用類別選擇a.目前，我國(guó)市場(chǎng)上P級(jí)ATSE有兩種使用類別。一是適用于A-33B：另一種適用于A-31B；開關(guān)電器使用類別決定其開關(guān)電器的用處。A-33BA*：適用電動(dòng)機(jī)混合負(fù)載。既包含電動(dòng)機(jī)、電阻負(fù)載和30以下白熾燈負(fù)載，接通與分?jǐn)嚯娏鳛?Ie，S=05：A-31BA*：適用無感或微感負(fù)載，接通與分?jǐn)嚯娏鳛?.5Ie，S=08;(*B：表示不頻繁操作；A：表示頻繁操作。)由于ATSE較難通過A-33B試驗(yàn)。因此，一些制造廠降低開關(guān)使用要求，才選

15、擇A-31B使用類別。顯而易見選擇使用A-33B的ATSE比選擇使用A-33B的ATSE更平安、可靠。b小容量ATSE(100A)通常帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載(如消防泵)直接轉(zhuǎn)換，最好具有A-3指標(biāo)(直接通斷鼠籠型電動(dòng)機(jī))按接通10Ie分?jǐn)?Ie，S=0.45要求進(jìn)展考核。使用中該產(chǎn)品更平安。4.3.2短路保護(hù)電器選擇P級(jí)ATSE不具有短路保護(hù)功能，因此，需配短路保護(hù)電器。短路保護(hù)電器一般有兩種，熔斷器或斷路器。由于熔斷器限流性能好，限制短路電流才能強(qiáng)，它常被使用在系統(tǒng)出現(xiàn)預(yù)期短路電流大的地點(diǎn)處；而斷路器限流性能差，額定限制短路電流才能低。不同企業(yè)的ATSE產(chǎn)品，所規(guī)定的額定限制短路電流不同，表1為RTQ

16、l(TPl)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器所規(guī)定的額定限制短路電流*值。表1RTQl自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器額定限制短路電流值額定電流ARTQ1-100RTQ1-200RTQ1-400RTQ1-800RTQ1-1600額定限制短路電流與熔斷器配合1:1100kA100kA120kA120kA120kA與斷路器配合1:110kA20kA35kA42kA50kA注*電器的額定限制短路電流在一定試驗(yàn)條件下，用制造廠制定的短路保護(hù)電器進(jìn)展保護(hù)的電器，在短路保護(hù)電器動(dòng)作時(shí)間內(nèi)可以照好地承受的預(yù)期短路電流值。見GBl4048.1中的4.3.6.4。在選擇短路保護(hù)電器額定電流值時(shí)，一般的原那么是短路保護(hù)電器(熔斷器或斷路器)與被

17、保護(hù)電器(ATSE)額定框架電流值一致(即1:1)。4.3.3二段式與三段式選擇二段式ATSE開關(guān)主觸頭僅有兩個(gè)工作位，即“常用電源位與“備用電源位，負(fù)載不會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)期斷電情況，供電可靠性高，轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間快。三段式ATSE開關(guān)主觸頭有三個(gè)工作位，多個(gè)“零位(是指電動(dòng)狀態(tài)下)，即主觸頭處于空擋，負(fù)載斷電時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)是二段式斷電時(shí)間的2.3倍。三段式的“零位主要是用于ATSE在帶高感抗或大電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)換時(shí)，為防止沖擊電流做“暫態(tài)停留之用；而非用于負(fù)載維修時(shí)隔離之用。維修時(shí)的隔離一定要選擇隔分開關(guān)，它更平安。因?yàn)椋舴珠_關(guān)必須具有以下功能：動(dòng)觸頭在斷開位置時(shí)可鎖定或可視；具有較高的額定沖擊耐受電壓(1.

18、25倍)；在任何情況下，極限泄漏電流不應(yīng)超過6A。4.4ATSE動(dòng)作時(shí)間選擇衡量一臺(tái)ATSE轉(zhuǎn)換速度有5種動(dòng)作時(shí)間(見GBT14048.11)。ATSE應(yīng)向用戶至少提供一種動(dòng)作時(shí)間，便于用戶根據(jù)使用要求進(jìn)展選擇。4.4.1觸頭轉(zhuǎn)換時(shí)間測(cè)定從第一組主觸頭斷開常用電源起至第二組主觸頭閉合備用電源為止的時(shí)間。4.4.2轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間測(cè)定從主電源被監(jiān)測(cè)到偏向的瞬間起至主觸頭閉合備用電源為止的時(shí)間(含機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)間)，不包括特意引入(控制器)的延時(shí)。4.4.3總動(dòng)作時(shí)間轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間與特意引入(控制器)的延時(shí)之和。4.4.4返回轉(zhuǎn)換時(shí)間從常用電源完全恢復(fù)正常的瞬間起至一組主觸頭閉合常用電源的瞬間為止的時(shí)間加上

19、特意引入的延時(shí)。4.4.5斷電時(shí)間測(cè)定從各相電弧最終熄滅的瞬間起至主觸頭閉合另一個(gè)電源為止的轉(zhuǎn)換過程時(shí)間，包括特意引入的延時(shí)。一般用戶應(yīng)注重“總動(dòng)作時(shí)間或者“轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間，以滿足不同配電系統(tǒng)使用要求。二段式P級(jí)ATSE總動(dòng)作時(shí)間一般在50250s;三段式P級(jí)ATSE總動(dòng)作時(shí)間一般在350600s;B級(jí)ATSE總動(dòng)作時(shí)間一般在20003000s：4.5對(duì)高感抗負(fù)載轉(zhuǎn)換控制應(yīng)注意的問題ATSE一般是不允許帶大電動(dòng)機(jī)或高感抗負(fù)載轉(zhuǎn)換。比方大電動(dòng)機(jī)類負(fù)載，當(dāng)其在運(yùn)行中切換而電源相位差距較大時(shí)，它將受到宏大的機(jī)械應(yīng)力沖擊，同時(shí)由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的反電勢(shì)引起的過電流還會(huì)造成熔斷器熔斷或斷路器脫扣。解決方法常采用電阻吸收或減負(fù)荷方式，或自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)為延時(shí)轉(zhuǎn)換型，兩組動(dòng)觸頭在轉(zhuǎn)換前增加一延時(shí)，可防止在切換大電機(jī)或變壓器負(fù)載時(shí)引起的沖擊電流。4.6產(chǎn)品認(rèn)證情況介紹我國(guó)從2002年5月1日起開場(chǎng)對(duì)低壓電器產(chǎn)品施行3認(rèn)證，由于ATSE國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT14048.11-2002?自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器?于