合理選擇與使用自動轉換開關電器

合理選擇與使用自動轉換開關電器
1．概述
自動轉換開關電器簡稱為ATSE，是Automatictransfer switching equipment的縮寫。
ATSE主要用在緊急供電系統，將負載電路從一個電源自動換接至另一個(備用)電源的開關電器，以確保重要負荷連續、可靠運行。因此，ATSE常常應用在重要用電場所，其產品可靠性尤為重要。轉換一旦失敗將會造成以下二種危害之一，其電源問的短路或重要負荷斷電(甚至短暫停電)，其后果都是嚴重的，這不僅僅會帶來經濟損失(使生產停頓、金融癱瘓)，也可能造成社會問題(使生命及安全處于危險之中)。因此，工業發達國家都把自動轉換開關電器的生產、使用列為重點產品加以限制與規范。
ATSE一般由兩部分組成：開關本體+控制器。而開關本體又有PC級(整體式)與CB級(斷路器)之分。
PC級：能夠接通、承載、但不用于分斷短路電流的ATSE。
CB級：配備過電流脫扣器的ATSE，它的主觸頭能夠接通并用于分斷短路電流。
控制器主要用來檢測被監測電源(兩路)工作狀況，當被監測的電源發生故障(如任意一相斷相、欠壓、失壓或頻率出現偏差)時，控制器發出動作指令，開關本體則帶著負載從一個電源自動轉換至另一個電源，是典型ATSE應用電路�？刂破髋c開關本體進線端相連。
國內市場用于兩路電源轉換電器的產品目前有四類。第一類．是由接觸器組成的ATSE；第二類是由斷路器組成的ATSE；第三類用電動負荷開關(符合GBl40483標準)完成兩路電源轉換的產品，第四類為PC級(一體式)ATSE。
由接觸器組成的ATSE產品，它的優點是價格低；缺點是線圈長期通電耗能易燒毀，產品的接通分斷能力低，觸頭易抖動、熔焊。其產品可靠性很低，尤其是在帶負荷轉換時易出現爆炸性事故，這類產品在國外已被淘汰并禁止使用。為克服上述產品缺點，生產斷路器企業推出了CB級ATSE，CB級ATSE是由斷路器加機械連鎖組成，CB級的A了SE為機械保持，觸頭的接通與分斷能力有所提高，但又不是理想的ATSE產品(見本文第三段)。因此，市場出現了第三類產品一電動負荷開關，這類產品是由兩臺負荷開關組合加上電操裝置組成，產品操作的可靠性又有較大提高，但觸頭滅弧系統是以分斷一次電弧要求設計的，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，市場呼喚著理想的ATSE產品．PC級(一體式)ATSE產品綜合了上述產品優點，克服了其缺點，是目前國內外市場較理想的雙電源轉換產品。 2．國外ATSE產品簡介 2．1 PC級(一體式)ATSE
以美國為代表的ATSE技術代表著當今世界PC級ATSE先進水平。因為，ATSE產品率先是在軍工領域得到使用，如雷達、通訊、航天等領域，而美國在上述領域處于世界領先地位，因此，美國對ATSE產品有較高要求，他們將ATSE產品視為電源一部分，為了提高其產品可靠性，不惜采用黃金作為觸頭材料。因此，在產品開發、研制方面投入較大。目前美國生產ATSE產品規模較大的企業有三至四家，如ONAN、ASCO、GE-ZENITH，主要生產PC級(一體式)ATSE產品，除基本型外，還有瞬間并聯型、旁路、隔離型、延時轉換型等。 ，分別為ONAN，ASCO產品機構及觸頭系統示意圖．
2.2電子式ATSE
為滿足不停電電源要求，國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100A~1200A，檢測、轉換時間5ms。它主要應用在電子商務網站、計算機數據中心、半導體芯片制造業及緊急救援中心等要害部門。 3．同類產品結構分析與對比 3.1 CB級與PC級ATSE兩者有以下幾點區別
3.1.1兩者機構設計理念不同
CB級是由斷路器組成，而斷路器是以分斷電弧為己任，要求機構快速脫扣一般采用四連桿機構。四連桿機構易存在滑扣、再扣不可靠因素：而PC級機構存在該方面問題。因而PC級產品的可靠性遠高于CB級產品。
3.l.2斷路器(MCCB)一般不承受短時耐受電流，觸頭壓力較小。當供電電路生短路時，斷路器的動觸頭易被斥開并產生限流作用，從而分斷短路電流；而PC級ATSE應承受20Ie及以上過載電流，觸頭壓力要求較大，因而ATSE觸頭不被斥開，也不易被熔焊。這一特性對消防供電系統尤為重要。
3.l.3兩路電源在轉換過程中存在電源疊加問題。
PC級ATSE充分考慮了這一因素。PC級ATSE的電氣間隙、爬電距離一般斷路器的電氣間隙、爬電距離的180％、150％(標準要求)。因而PC級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，這有利于分斷電弧，但該類觸頭材料易氧化，備用觸頭長期暴露在外，在其表面易形成阻礙導電、難驅除的氧化物，當備用觸頭一但投入使用，觸頭溫升增高易造成開關燒毀甚至爆炸；而PC級ATSE充分考慮了觸頭材料氧化帶來的后果。
3.1.5操作機構不同
CB級ATSE的電動操作機構一般是通過微電機帶動減速齒輪機構對斷路器進行合分工作，又因斷路器機構的限制，微電機必須工作到堵轉后，靠行程開關才斷開控制回路。眾所周知，微電機堵轉工作后，其壽命會大大降低。因而，CB級ATSE電動操作機構可靠性較低。
而PC級ATSE的電動操作機構一般為短時工作電磁鐵．由于電磁鐵結構簡單，工作可靠好，所以PC級ATSE電動操作機構的可靠性較高。 3.2 PC級ATSE與電動負荷開關區別
3.2.1兩者遵循的標準不同 　PC級ATSE符合GB／T14048 11《自動轉換開關電器》。 　電動負荷開關符合GBl4048 3《開關、隔離器、隔離開關以及熔斷器組合電器》。
3.2.2滅弧系統不同
由于ATSE是在兩路電源中帶電(負荷)轉換，因此，應考慮兩路電源間相位問題。在電網電源與發電機組電源間轉換時，可能出現120相位差，所以，ATSE在做接通與分斷試驗時常用電源與備用電源相序不同(見，該圖是國家標準GB／T14048 1l-2002《自動轉換開關電器》中所規定的試驗線路)。在不同相序下做轉換試驗，開關的觸頭系統會出現二次電弧，因此，要求開關在接通備用電源(或常用電源)前，第一個電弧必須熄滅，且游離氣體迅速排放，否則，開關內部出現短路，造成轉換失敗。所以，自動轉換開關電器的滅弧能力要比一般低壓電器開關強，這也是一臺優質ATSE價格貴的原因之一。
而符合GBl4048.3《開關、隔離器、隔離開關以及熔斷器組合電器》的產品(如電動負荷開關)沒有該要求。
ATSE接通與分斷試驗線路
目前市場上自稱ATSE產品較多。但是屬于真正的ATSE產品不多。ATSE必須符合GB/Tl4048. 11-2002《低壓開關設備與控制設備第6部分：多功能電器第1篇：自動轉換開關電器》。
下面介紹選擇ATSE產品應注意的幾個問題。 4.1注意產品符合什么標準。
符合GBl4048.3-2003《開關、隔離器、隔離開關以及熔斷器組合電器》產品只能叫電動(或電操作)轉換開關。
而GB／T14048.11-2002《自動轉換開關電器》標準對產品考核較嚴酷，在電源間相序不同情況下，也允許帶負載直接轉換。 4.2注意產品使用場所。
CB級ATSE一般不允許在、所示的線路中使用。
例如，當負載l(或主消防泵)發生短路故障(過載或短路)引起Q1脫扣，因控制器僅檢測ATSE進線端電源狀態，不會發出動作指令．所以，ATSE不轉換。此時，重要負載(或備用消防泵)處于斷電狀態。該供電系統沒有起到安裝ATSE實際作用。
在美國對CB級ATSE使用也有嚴格限制。其中，ULl008第41.19條規定，帶有過電流脫扣的轉換開關，必須向用戶提出警告如果過電流故障引起開關斷開，ATSE將不會轉換警告標志。