保安电源自动转换开关培训教材

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1.ATS的定义
自动转换开关(ATS) 由一个或几个转换开关电器和其
它必需的电器组成，用于监测电源电路、并将一个或几个负载电路从一个电源自动转换至另一个电源的电器。

简称为“双电源自动转换开关”或“双电源开关”。

ATS主要用在紧急供电系统，以确保重要负荷连续、可靠运行，因此，ATS 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其电源间的短路或重要负荷断电(甚至短暂停电)，后果都是严重的。

2.ATS的分类
ATS可分为两个级别：PC 级和CB 级。

PC级ATS：只完成双电源自动转换的功能，不具备短路电流分断（仅能接通、承载）的功能；CB级ATS：既完成双电源自动转换的功能，又具有短路电流保护（能接通并分断）的功能。

3.ATS的发展历程
电源切换系统类产品发展大体经历了三类：接触器类、塑壳断路器类/负荷隔离开关类、一体式自动转换开关电器类。

（1）接触器类：此类电源切换系统以接触器为切换执行部件，切换功能用中间继电器或逻辑控制模块组成二次回路完成控制功能，缺点是主回路接触器工作需要二次回路长
期通电，容易产生温升发热、触点粘结、线圈烧毁等故障。

因为是非标产品，其组成元器件较多，产品质量受元器件、制造工艺制约，故障率较高，现已逐渐被新产品代替。

（2）塑壳断路器类：此类电源切换系统以塑壳式断路器为切换执行部件，切换功能用ATS自动控制单元完成，有机械和电气联锁，功能完善，操作性能好，使用寿命高，组成元器件较少，安装方便。

该类属CB级转换开关电器，由两个断路器作为电流分断单元，并配备电流脱扣器，具备一定的保护能力，断路器的接通/分断能力比继电器高很多。

该类产品稳态时由机械结构进行保持，由于断路器同负荷隔离开关本身的区别，在过电流状况下的应用效果不如PC级产品。

（3）负荷隔离开关类：负荷隔离开关型转换开关电器是在两个负荷隔离开关的基础上加装电动操作机构、机械连锁机构、自动控制单元等一体化组装而成。

电流的分断单元为负荷隔离开关，其触头灭弧系统是以分断一次电弧要求设计的，不具备电路的保护功能，这一类产品属于PC级产品，它因采用了弹簧储能、瞬时释放的加速机构，能快速接通、分断电路或进行电路的转换，产品操作性能可靠。

（4）一体式自动转换开关电器类：此类电源转换系统是集开关与逻辑控制于一体，无需外加控制器，真正实现机电一体化的自动转换开关。

此类电源切换系统产品的触头系统
采用“单刀双掷”设计，为统一设计制造，体积小，结构简单。

该产品不具备电流保护功能，属于PC级转换开关电器产品。

该类产品一般转换时间比较小，开关切换驱动采用电机驱动，切换平稳可靠，操作器电机驱动只在开关切换瞬间有电流通过，稳态时无需提供工作电流，节能显著。

产品无温升发热、触点粘结、线圈烧毁现象。

开关带有机电联锁装置，可实现自投自复、自投不自复、失压、欠压、断相保护、手动－自动转换、延时控制等，为电源切换类主流产品。

4.CB级与PC级ATS两者有以下几点区别：
（1）两者机构设计理念不同，CB级是由断路器组成，断路器是分断电弧能力强，要求机构快速脱扣一般采用四连杆机构。

四连杆机构易存在滑扣、再扣不可靠因素；而PC级机构不存在该方面问题。

因而PC级产品的可靠性远高于CB 级产品。

（2）CB级断路器一般不承受短时耐受电流，触头压力较小。

当供电电路发生短路时，断路器的动触头易被斥开并产生限流作用，从而分断短路电流；而PC级ATS能承受20Ie 及以上过载电流，触头压力要求较大，因而ATS触头不被斥开，也不易被熔焊。

（3）两路电源在转换过程中存在电源叠加问题：PC级ATS 充分考虑了这一因素。

PC级ATS的电气间隙、爬电距离是一
般断路器的电气间隙、爬电距离的180％、150％(标准要求)。

因而PC 级ATS ，全性更好。

（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，在其表面易形成阻碍导电、难驱除的氧化物，当备用触头一旦投入使用，触头温升增高易造成开关烧毁甚至爆炸；而PC 级ATS 充分考虑了触头材料氧化带来的后果。

（5）操作机构不同：CB 级ATS 的电动操作机构一般是通过微电机带动减速齿轮机构对断路器进行合分工作，又因断路器机构的限制，微电机必须工作到堵转后，靠行程开关才断开控制回路。

众所周知，微电机堵转工作后，其寿命会大大降低。

因而，CB 级ATS 电动操作机构可靠性较低。

而PC 级ATS 的电动操作机构一般为短时工作电磁铁。

由于电磁铁结构简单，工作可靠好，所以PC 级ATS 电动操作机构的可靠性较高。

4种用于电源转换的开关电器产品结构及性能对比： 产品性能
电源转换开关电器 目 标
接触器
负荷开关 CB 级ATS PC 级ATS 开关本体 2台接触
2台开
2台断路
1台
1台
器关器
开关机构电磁铁闸刀机
构
四连杆机
构
旋转机构旋转
机构可靠性线圈易
烧毁
好不好好好
保持方式通电机械机械机械机械触头开距小小小大大触头接触
电阻
小一般大小小触头过载
能力
10Ie 12Ie 12Ie 20Ie 大接通/分断
能力
小小大大大
耐短路能力触头易
融焊
大
触头易拆
开
大大
机械/电气
寿命
高低低高高电气间隙/
爬电距离
小小小大大
使用类别单台
AC-3
单台
AC-23
AC-33 AC-33
AC-3
3
过电流引
起转换失
灵
不能不能能不能不能转换速度一般一般慢快快产品体积小大大小小控制接线简单复杂复杂简单简单
符合标准GB14048
.4
GB14048
.3
GB/T1404
8.11
GB/T1404
8.11
GB/T
1404
8.11
性能比最低低低高高通过上述对比可知PC级ATS是理想的电源转换开关产品。

5.ATS产品简介
ATS主要生产商ONAN、ASCO、GE-ZENITH ，主要生产PC 级ATS产品，除基本型外，还有瞬间并联型、旁路型、隔离
型、延时转换型等。

上图是ASCO产品机构及触头系统示图。

下面介绍ATS产品应注意的几个问题：
（1）短路保护电器选择：PC级ATS不具有短路保护功能，因此，需配短路保护电器。

短路保护电器一般有两种，熔断器或断路器。

由于熔断器限流性能好，限制短路电流能力强，它常被使用在系统出现预期短路电流大的地点处；而断路器限流性能差，额定限制短路电流能力低。

不同的ATS 产品，所规定的额定限制短路电流不同，用制造厂制定的短路保护电器进行保护的电器，在短路保护电器动作时间内能够较好地承受预期短路电流值。

在选择短路保护电器额定电流值时，一般的原则是短路保护电器(熔断器或断路器)与被保护电器(ATS)额定电流值一致(即1:1)。

（2）二段式与三段式选择：二段式ATS开关主触头仅有两个工作位，即常用电源位与备用电源位，负载不会出现长期断电情况，供电可靠性高，转换动作时间快。

三段式ATS 开关主触头有三个工作位，多个零位(是指电动状态下)，即主触头处于空档，三段式的“零位”主要是用于ATS在带高感抗或大电机负载转换时，为避免冲击电流做“暂态停留”之用；而并非用于负载维修时隔离之用。

维修时的隔离一定要选择隔离开关，它更安全。

6.二期ATS及CTTS简介
二期事故保安电源、事故照明MCC、给煤机MCC均采用ATS自动转换开关进行切换，下面详细介绍：
二期事故保安电源及事故照明采用西安开瑞科技有限公司（美国ASCO）的ATS及CTTS，简介如下：ASCO系列开路切换自动转换开关ATS（Open Transition Transfer Switch）是业界最先进的数字控制技术自动转换开关，ASCO 运用自行研发经长期使用证明的高性能电磁线圈作为转换操作机构，使得每一额定容量自动转换开关均拥有快速转换能力，转换速度快且稳定，配上含薄膜按键及液晶显示屏幕的可程控微处理机控制器，主触头优异带载切换能力配合同相位转换控制技术及重叠切换第四极，不论切换的负载是电动机或是电子式变频器，不断电系统或是以微处理机为基础的系统，对ASCO系列ATS来说，是真正的电气瞬间单线圈激磁操作、机械互锁型双投切换开关，额定容量从30A至4000A。

ASCO系列闭路不断电切换开关CTTS（Closed Transition Transfer Switch）ASCO闭路式切换开关允许正常侧与紧急侧电源同时存在且同步时，正常侧与紧急侧双组主接点可短时间并联切换（先接后离），切换过程负载不停电，由控制逻辑持续监视双边电源状态并自动判断须进行开路切换或闭路切换，额定容量为150A-4000A。

闭路式切换开关不须控制发电机的调速器，而是主动侦测当双边电源相角。