双电源互投开关

双电源转换开关电器的选择及应用

北京市建筑设计研究院(100045)

洪元颐任红罗洁韩全胜林骥

摘要阐述了双电源转换开关的定义、分类、结构形式、标准、双投式转换开关的形式、主要性能指标及其适用场所，并剖析了转换开关与控制器的相互依存关系，及选型、应用的技术要点。

关键词转换时间、PC级ATSE、CB级ATSE、旁路型ATSE、隔离电器、短路保护电器、转换开关控制器。

一、概述

依据国家规范GB50052-95《供配电系统设计规范》与行业标准JGJ/16-92

《民用建筑电气设计规范》的要求：对于一些较重要的一、二级负荷，应采用

双电源供电。但建筑物的应急照明、消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟

排烟风机等消防设备的供电，应在最末一级配电箱处设置自动切换装置。为保

证重要负荷供电的连续性，双电源自动转换开关电器的应用需求已越来越大，

技术性能要求也越来越高，对产品的合理选择就变得更加重要。因为产品的技

术水平高低以及先进性和可靠性如何，将直接影响着各重要场所用电的安全与

可靠，这已成为低压配电系统中不可缺少的一个重要组成部分。所以在工程设计中设计人员应熟悉和了解其类型、组成与工作原理、主要特点及功能等，以便在满足系统功能的原则下正确选择及合理应用。

二、转换开关电器的选用原则

基本概念

自动转换开关电器，即ATSE（Automatic Transfer Switching Equipment）。主要适用于交流不超过1000V或直流不超过1500V的紧急供电系统，用于两路电源切换，在转换电源期间中断向负载供电。

定义：

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。

[说明1] 操作程序：当存在常用电源和备用电源两个电源的情况下，ATSE 应指定一个常用电源位置，其操作程序由两个自动转换过程组成；如果常用电源被检测到出现偏差，则自动将负载从常用电源转换至备用电源；如果常用电源恢复正常，则自动将负载返回换接到常用电源。换接时间可预定延时或无延时。

[说明2] 被检测的电源偏差：被检测的电源特性的改变，当电源特性偏离规定限值（如电源电压或频率的非正常改变）时，被检测到的电源偏差将为信号使ATSE动作。

分类：

根据IEC-60947-6国际标准规定，自动转换开关电器可分为PC级或CB级两个级别。

PC级：能够接通、承载，但不用于分断短路电流的ATSE。

CB级：配备过电流脱扣器的ATSE，它的主触头能够接通并用于分断短路电流。

结构形式：

●接触器式ATS—用两台交流接触器和一些联锁装置搭接而成。

●断路器式ATS—用两台断路器和外在的机械联锁装置组合而成。

●负荷开关式ATS—用两台负荷开关和一套内置的联锁机构组合而

成。

●双投式ATS—用电磁力驱动、内置的机械结构保持状态，单刀双投

一体化的转换开关。

[说明1] 负载开关和接触器双投型的ATS都属于PC级，本体只能作为自动转换开关使用，不具备过载和短路以及其它保护功能。

[说明2] 短路器和控制保护器投切型的ATS都属于CB级，本体作为自动转换开关使用外，还具备过载、短路以及其它保护功能，从而实现对负载的两段或三段及其它保护功能。

ATS的应用(图1)：

正常/应急

马达换向

负载转换

旁路

接地

图1

转换开关电器的主要性能指标

转换时间

a. 触头转换时间：从第一组主触头断开常用电源起至第二组主触头闭合备用电源为止的时间。

b. 转换动作时间：主电源被监测到偏差的瞬间起至主触头闭合备用电源为止的时间，不包括特意引入的延时。

c. 总动作时间：转换动作时间与特意引入的延时之和。

e. 返回转换时间：从常用电源完全恢复正常的瞬间起至一组主触头闭合常用电源的瞬间为止的时间加上特意引入的延时

f. 断电时间：从各相电弧最终熄灭的瞬间起至主触头闭合另一个电源为止的转换过程时间，包括特意引入的延时。

额定接通和分断能力：

额定接通和分断能力是制造厂规定的，在规定条件下ATSE足以能够接通与分断的电流值。

对于交流，额定接通和分断能力用电流的交流分量有效值表示。

额定短时耐受电流：

额定短时耐受电流是制造厂规定的，在国家标准GB/T 的条规定的试验条件下，电器能够承载的短时耐受电流值。

对于交流，额定短时耐受电流值用电流的交流分量有效值表示。

按照国标要求，验证短时耐受电流能力的试验仅在PC级ATSE上进行。额定短路分断能力：

额定短路分断能力是制造厂规定的，在额定工作电压、额定频率与规定的功率因数（或时间常数）下，电器的短路分断能力值。

额定短路分断能力用预期分断电流值表示。

额定短路分断能力是指CB级ATSE应能分断额定短路分断能力及以下的任何电流。

额定限制短路电流：

额定限制短路电流是制造厂规定的，在国家标准GB/T 的条规定的试验条件下，被指定的短路保护电器保护的ATSE在短路保护电器动作时间内足以能够承受的预期短路电流值。

按照国标要求，验证额定限制短路电流的试验仅在PC级ATSE上进行。自动转换开关电器的性能应满足供配电系统的要求：

自动转换开关电器前是否需设置隔离电器：

自动转换开关电器是由开关与转换控制器（或微型控制电脑）及传动机构（微型电机或电磁操作机构）组合而成的机电一体化带机电连锁的开关电器，适用于一级负荷及二级负荷的供配电系统中主电源与备用电源的自动转换。根据有关规范对配电系统的要求，一级负荷及二级负荷配电系统应采用双电源供电末端自动互投，按其使用性质自动转换开关电器通常安装在配电系统最后一级的配电箱、柜的进线侧。（市电-发电机主备型除外）

根据《低压配电设计规范》GB50054-95

第条当维护、测试和检修设备需断开电源时，应设置隔离电器。

第条隔离电器可采用下列电器：