关于自动转换开关电器(ATSE)选择和应用的分析

关于自动转换开关电器(ATSE)选择和应用的分析
摘要：目前，在建筑供电设计中，有一些重要负荷，如高层建筑中的消防用电设备、应急照明、通讯设备、电脑管理系统等，这些负荷如果在使用中突然中断供电，将在政治上或经济上造成不同程度的损失和影响。

所以，为了减少经济上不必要的损失，我们应当合理的设置和使用电源自动切换装置来确保重要负荷的可靠供电。

文章主要通过阐述了我国ATSE产品生产标准及分类，从而针对ATSE产品的选型和应用进行了分析。

关键词：转换开关开关电器ATSE产品应用选型
1我国ATSE产品生产标准及分类
1.1 符合的标准
自动转换开关电器简称ATSE，是Automatic Transfer Switching Equipment 的缩写。

ATSE是电力系统中特殊并且重要的部分，它是给重要负载供电的最后的配电设备，正因为如此，ATSE要安装的离被保护的负载尽可能的近。

目前市场上自称ATSE产品较多。

但是属于真正的ATSE产品不多。

A TSE 必须符合GB/T14048.11-2002《低压开关设备与控制设备第6部分：多功能电器第1篇：自动转换开关电器》。

符合GB14048.3-2003《开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》产品只能叫电动（或电操作）转换开关。

若用它作为双电源转换，必须采取措施（如增加主触头工作位及转换延时等），否则，用户使用不当易造成供电系统短路。

而GB/T14048.11-2002《自动转换开关电器》标准对产品考核较严格，在电源间相序不同情况下，也允许直接转换。

1.2 ATSE的构成
ATSE一般由两部分组成：①开关电器本体；②控制器。

1.2.1开关电器本体
开关电器本体又分两类：
第一类为CB级。

它是由两台断路器加机械连锁组成，具有短路保护功能，如图1；
第二类为PC级，一体式结构（三点式），如图2。

它是双电源切换的专用开关，具有结构简单、体积小、自身连锁、转换速度快（0.2s内）、安全、可靠等优点，但需要配备短路保护电器。

1.2.2控制器
控制器也有两种形式：一种由传统的电磁式继电器构成；另一种是数字电子型智能化产品。

它具有性能好，参数可调及精度高，可靠性高，使用方便等优点。

国内外常见的几种ATSE产品及电动式刀开关产品的对比见表1。

常见ATSE产品与电动式刀开关产品的对比表1
2 ATSE产口的应用和选型
2.1 应用
《民用建筑电气设计规范JGJ 16-2008》7．5．4 自动转换开关电器(ATSE)的选用应符合下列规定：1 应根据配电系统的要求，选择高可靠性的ATSE电器，其特性应满足现行国家标准《低压开关设备和控制设备》GB／T14048．11的有关规定；2 ATSE的转换动作时间，应满足负荷允许的最大断电时间的要求；3 当采用PC级自动转换开关电器时，应能耐受回路的预期短路电流，且ATSE的额定电流不应小于回路计算电流的125％；4 当采用CB级ATSE为消防负荷供电时，应采用仅具短路保护的断路器组成的ATSE，其保护选择性应与上下级保护电器相配合；5 所选用的ATSE宜具有检修隔离功能；当ATSE本体没有检修隔离功能时，设计上应采取隔离措施；6 ATSE的切换时间应与供配电系统继电保护时间相配合，并应避免连续切换；7 ATSE为大容量电动机负荷供电时，应适当调整转换时间，在先断后合的转换过程中保证安全可靠切换
2.1.1 切换位置的选择
对需要二路电源供电的重要负荷，应在供电系统的末端配电设备处设置ATSE，我国的《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008中规定：“高层建筑内的消防及其防灾用电设施以及其他重要用电负荷的工作电源与备用电源应在末端自动切换”，“一类建筑的消防用电设备的两个电源或二回线路，应在最末一级配电箱处自动切换”。

ATSE设在起端和设在末端相比，末端设ATSE 时，除了电源故障停电能自动切换外，当配电低压线路上发生故障时，ATSE也能动作，增加了负荷的供电可靠性（如图10所示）。

起端设ATSE时，如图11所示，如果配电设备或低压线路发生故障而停电，该ATSE不动作，这样就无法保证负荷的继续供电，故相比之下，末端ATSE比起端ATSE更为可靠，但在末端设置ATSE 增加了配电设备和线路，即增加了投资费用。

2.1.2 CB、PC的选择
图3所示的是ATSE主要的应用场合，一般情况下，CB和PC产品在系统中是可以相互替代的。

例如当负荷是重要的二级负荷：生活泵、排污泵等，如图4所示。

当A 点发生短路故障时，根据选择性要求，Q3脱扣，切除故障保护负载设备，B点发生短路故障时，上级短路电流保护器动作，切除故障，此时，ATSE检测到电源状态的变化，控制器发出指令，ATSE切换到备用电源，保证对负载持续供电。

（PC级进线端的短路保护电器可选断路器或熔断器）
从实际情况看，因为系统元件选型的差异，理论上的选择性和实际情况会有所差异。

因此，A点发生故障时，ATSE及其上端保护电器可能会脱扣跳闸，而Q3保持闭合，此时，ATSE会切换至备用电源，导致故障状态下的重合闸，并对系统和设备造成很大的损坏和冲击。

好的产品可以避免此种状况的发生，他内部增加了电气联锁，当出现此种情况时，ATSE不动作，保证系统和设备的安全。

当负载是一级负荷时，例如：消防水泵等。

此时设备的安全和供电的连续性相比已不再是首要考虑的因素。

此时，选用CB级ATSE就不适合设备要求，当过负载时，CB级ATSE保护动作，常用电源开关脱扣，但ATSE不转换，选用PC级ATSE则能很好的解决这个问题，当过负载时，PC级进线端保护电器脱扣，电源状态发生变化，ATSE切换至备用电源，保证了供电的连续性。

当负载为照明类负荷时，一般的系统图如图5 所示。

此类负载一般采用树干式配电方式，即在一条配电干线分布着不同层的应急照明或事故照明负载，这种树干式的配电系统应选用CB级ATSE产品。

当某一层的某一路负载发生故障时，CB级产品的保护特性将保证配电干线不受影响，如果选用PC级产品，则必须在进线端加过电流保护电器，加大了箱体的尺寸和造价，同时易出现故障状态下的重合闸，扩大事故的影响范围。

2.2 保护的选择性
ATSE是配电系统中的某个元件，它除了要满足产品标准之外，还应该满足配电系统的基本要求。

选择性是配电系统的基本要求，对CB级产品而言，可以根据生产厂家提供的数据进行选型，实现选择性；对PC级产品而言，就需要在ATSE的进线端加装短路电流保护器：熔断器或断路器，来实现选择性的要求。

同时，在故障（短路电流）被查清楚之前，转换开关必须保持它的可操作性，这样才能从另外一路备用电源处继续为重要负荷供电。

这意味着短路电流保护电器的保护时间必须和PC级ATSE的耐受电流值相匹配。

在1989年版的UL1008中，一个主要的内容是允许了对于耐受和闭合电流等级测试有一个可选等级的范围。

它的目的是允许转换开关生产厂商在没有过电流保护装置下进行测试。

在最大故障电流10kA等级下使用400A及以下等级的转换开关，故障电流时间必须少于25ms，在最大故障电流在10kA 以上使用400A以上等级的转换开关，故障电流时间必须少于50ms，如果测试成功，生产厂商可以标志出此开关可以使用在等级内的任意断路器处。

如果转换开关生产厂商不接受这种测试，则必须给出与之配合的过电流保护器的类型，以便选型使用。

3 结束语
至今为止，ATSE产品只能进行CQC认证（既自愿认证）。

ATSE尚未进行3C认证。

市场上自称获得3C证书的“ATSE”，实际是依据GB14048.3-2003《开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》标准获得“转换开关或电动转换开关”3C证书。

希望设计、使用部门注意它们的区别，并在实际工程中严格把关。

参考文献
[1] GB/T14048.11-2002《低压开关设备和控制设备第6部分多功能设备自动转换开关电器》
[2] GB14048.3-2002《低压开关设备和控制设备低压开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器》
[3] GB/T14048.1-2000《低压开关设备和控制设备总则》
[4] 《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。