ATS的选型 自动转换开关电器ATSE的现状选择与应用

自动转换开关电器ATSE的现状选择与应用

1 国内外ATSE产品现状

自动转换开关电器（ATSE）主要用在紧急供电系统，是将负载电路从一个电源自动换接至另一个（备用）电源的开关电器，以确保重要负荷连续、可靠运行。因此，ATSE常常应用在重要用电场所，其产品可靠性尤为重要。转换一旦失败将会造成以下二种危害之一：电源间的短路或重要负荷断电（甚至短暂停电），其后果都是严重的。这不仅仅会带来经济损失（使生产停顿、金融瘫痪），也可能造成社会问题（使生命及安全处于危险之中）。因此，工业发达国家都把自动转换开关电器的生产、使用列为重点加以限制与规范。

我国自动转换开关电器的研制和生产在90年代初还处于空白状态，也无国家标准。国内所需的双电源转换装置往往由设计、成套部门用接触器、断电器等产品组合而成来替代。这种方案性产品往往因没有经过测试检验，其可靠性、安全性存在较大隐患（尤其是用两台接触器作为两路电源转换，电气连锁极不可靠，锁极一旦失败，将造成两台电源变压器并联，电源并联形成的系统潮流严重的可催毁整个供电系统）。之后由天津低压电器公司开发了由断路器+机械连锁+控制器构成自动转换开关电器。它的进步是由产品替代方案，并按一定技术规范进行产品试验验证，产品的可靠性、安全性大大提高。90年代中期，针对国内市场急需高性能、高可靠自动转换开关电器产品的现状，日本、法国、德国、美国等自动转换开关电器先后打入中国市场，在一定程度上缓解了我国市场需求。

近几年，我国的自动转换开关电器生产企业（尤其是生产CB级ATSE企业）迅速增加，其产品性能及产品质量不一，给设计、使用部门选用造成一定困难，也由于对ATSE使用和选用不当，给国家财产造成很大损失。为了规范自动转换开在电器（ATSE）产品的生产与选用，国家质检总局于2002年12月颁布了GB/T14048.11-2002《自动转换开关电器》（等同IEC60947.6.1-1998）国家标准，2003年4月1日实施。该标准将是今后ATSE生产制造；企业、设计使用单位、商业活动共同遵循的一部技术性法规文件，也将是3C认证依据的技术法规。

自动转换开关电器（ATSE）分PC有与CB级两种。代表PC级的具有世界先进水平的产品有美国的ASCO 及ONAN。

代表CB级的有德国穆勒的ATS-NZM、法国的施耐德。

目前，国内生产CB级ATSE产品的企业约几十家，如天津低压电器公司、常熟开关厂、温州三开及穆勒电气（上海）有限公司等。生产PC级ATSE产品的企业有上海上江电器制造有限公司,广东奇正、北京第一低压电器、上海环奇等。

生产电动式刀开关（用于双电源切换）产品的企业也有5-6家，如法国朔高美等。

ATSE一般由两部分组成：①开关电器本体；②控制器。

1.1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；

第二类为PC级，一体式结构（三点式）。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。

2 产品结构分析对比及ATSE的选择

目前，国内市场上用于两路电源切换的大致有三种开关电器：①CB级ATSE；②PC级 ATSE；③刀开关（电动）。

下面从产品结构、性能及所遵循的标准三个方面，分别将CB级与PC级ATSE；PC级ATSE与刀开关（电

动）进行对比和分析。从中不难发现，PC级ATSE是理想的两路电源切换电器产品。

2.1CB级与PC级ATSE两者有以下区别

2.1.1两者机械设计理念不同

CB级是由断路器组成，而断路器是以分断电弧为已任，要求它的机械应快速脱扣。因而断路器的机构存在滑扣、再扣问题；而PC级产品不存在该方面问题。PC级产品的可靠性远高于CB级产品。

2.1.2断路器不承载短路耐受电流，触头压力小

供电电路发生短路时，当触头被斥开产生限流作用，从而分断短路电流；而PC级ATSE应承受20Ie及以上过载电流。触头压力大不易被斥开，因而触头不易被熔焊。这一特性对消防供电系统尤为重要。

2.1.3两路电源在转换过程中存在电源叠加问题

PC级ATSE充分考虑了这一因素。PC级ATSE的电气间隙、爬电距离的180%、150%（标准要求）。因而PC级ATSE安全性更好。

2.1.4触头材料的选择角度不同

断路器常常选择银钨、银碳化钨材料配对，这有利于分断电弧。但该类触头材料易氧化，备用触头长期暴露在外，在其表现易形成阻碍导电、难驱除的氧化物，当备用触头一但投入使用，触头温升增高易造成开关烧毁甚至爆炸；而PC级ATSE充分考虑了触头材料氧化带来的后果。

2.2PC级ATSE与刀开关（电动）区别

2.2.1两者遵循的标准不同

PC级ATSE符合GB/T14048.11《自动转换开关电器》。刀开关（电动）符合GB14048.3《开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》。

2.2.2灭弧系统不同

PC级ATSE充分考虑了在电源转换过程中可能出现的二次电弧击穿问题，所以对触头开距有一定要求，而且要求电弧的游离气体应迅速排放。否则，易造成电源相间短路。

2.2.3两者电气性能要求不同

PC级ATSE是在6In电流，1.05Ue电压下，接通/分断循环次数为12次；而刀开关是在3Ie/1Ue下，接通/分断5次。两者的电气寿命、机械寿命也不同。PC级ATSE的电气寿命是在2In/1.05Ue条件下至少操作循环1000次，机械寿命5000次；而刀开关的电气寿命仅在1In/1Ue条件下操作200次，机械寿命800次。两者电气可靠性不同。

2.2.4转换速度不同

PC级ATSE转换速度一般小于0.3s；而刀开关用于双电源轩换时转换速度不少于1s。

2.2.5试验方法不同

在进行接通与分断试验时，PC级ATSE是在不同的电源相序下进行（灭弧能力考核较严）；而刀开关对相序无要求。

通过上述对比可知PC级ATSE是理想的电源转换开关产品。

3 ATSE产品的应用

随着经济发展，现代生活和现代工业对断电的容忍能力越来越差。国外工业发达国家（尤其是美国）把ATSE产品视为电源的一部分，对ATSE产品选择与使用都很慎重。在双电源紧急供电系统首先PC级产品，且开关在转换过程中不允许中间停留（即不带零位）。其目的是增加电源的可靠性。

由于备用电源种类不同，ATSE选择也应有所不同。

目前，国内备用电源有三种形式：（1）电网；（2）发电机组；（3）EPS（蓄电池组逆变）。当备用电源为（2）或（3）时，其容量一般仅是常用电源容量的20%~30%。ATSE的控制器一般应有非重要负荷选择功能（如图1所示）。QT由控制器控制。QT在ATSE转换前断开，在ATSE返回后闭合。

注：①Un为常用电源（电网）

②Ug为备用电源（发电机）

③Qg为熔断器隔离器