雙電源切換開關的應用和維護

姚亞磊

摘 要：安全是民航工作永恒的主題，空管工作亦是如此，而保障空管業務正常安全的進行，最基礎的一環就是供配電系統。供配電系統中的雙電源自動切換開關是一種能在兩路電源之間進行可靠切換雙電源的裝置，能為負載設備提供穩定、可靠的電力保障。文章結合廣州區域管制中心供配電系統配置，從工作原理及應用、切換開關的合理化配置等幾個方面闡述了如何使利用雙電源切換開關為負載設備提供更加穩定、可靠的電力保障。

關鍵詞：雙電源切換開關；可靠；合理化配置

1 雙電源切換開關原理及應用

1.1 ATS自動切換開關原理及應用

ATS自動轉換開關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。ATS為機械結構，轉換時間相對比較長，為100毫秒以上，會造成負載斷電。ATS主要應用：市電與發電機之間60%-70%；市電與市電之間20%-30%。以ATS最主要的應用在市電和發電機之間為例。電源柜接兩路電源，一路是常用電，另一路是備用電，正常時使用市電作為主用電，油機用為備用電，當市電出現中斷或波動時（達到ATS內的設置值），ATS會發啟動指令給油機，油機啟動，當油機工作穩定，輸出電源符合ATS切換標準時，ATS會自動切換到油機電供電，當市電恢復正常，并符合切換要求時，ATS自動切換回市電供電，并在N分鐘后（ATS內部設定值）向油機發出停機信號，令油機停機。

1.2 STS靜態切換開關原理及應用

STS靜態轉換開關主要用于兩路電源供電切換，為電源二選一自動切換系統。顧名思義，STS靜態切換開關使用靜態開關作為其切換開關，靜態開關是一種無觸點開關，是用兩個可控硅（SCR）反向并聯組成的一種交流開關，其閉合和斷開由邏輯控制器控制。其標準切換時間≤8ms，不會造成IT類負載斷電。既對負載可靠供電，同時又能保證STS在不同相切換時的安全性。STS靜態轉換開關正常工作狀態下，在主電源處于正常的電壓范圍內，負載一直連接于主電源。在主電源發生故障時，負載自動切換到備用電源，主電源恢復正常后，負載自動切換到主電源。

1.3 IT-SWITCH切換開關原理及應用

IT-SWITCH可看做小型的STS，工作原理與STS相同，IT-SWITCH專門設計用于方便地安裝在最有效的地方，即接近關鍵任務負載。IT-SWITCH有兩種型號：B型和E型。E型包括主機和底座，底座包含旁路切換、電源輸入輸出接線排、監控信號接線排及固定用的機架。B型只有主機無底座，所有的用戶接線在主機上。

2 設備合理化配置

2.1 ATS合理配置

在供電系統中，為了分散風險，應配置多臺ATS分別帶不同的負載。同時，重要的負載分別接不同的ATS。以ATS設備在市電與發電機之間應用為例，如圖1所示。

兩套UPS為重要設備，應分別接在兩臺ATS上，這樣就能保證即使 ATS1和ATS2中的任何一臺發生故障時，還有一套UPS可用。同時中央空調、辦公、照明等次等重要的、大功率的負載不應和重要設備接同一臺ATS，以免其運行中發生故障對上端的ATS產生影響，從而影響到UPS等重要設備的正常運行。

2.2 STS合理配置

供電系統中配置多臺STS靜態切換開關時，負載設備要分散接到各臺STS上，同時功能相同的主備用設備不能接到同一臺STS上，下面以雙電源主備用設備為例，圖中系統A和系統B為功能相同的主備用設備。連接如圖2所示。

圖中STS1和STS3應使用同一UPS系統電源為負載供電，STS2和STS4應使用另一UPS電源為負載供電，這樣就保證了幾臺STS設備是交錯使用UPSA和UPSB的，即輸出電源是交錯的。這樣系統A和系統B的雙電源都是一路為UPSA系統電源，一路為UPSB系統電源。主備用系統如圖接法，將故障率降至了最低。單考慮STS作為故障點時，即4臺STS同時故障時，才會導致該設備的主備用系統同時掉電無法工作。假設STS的故障率為0.1%，那么主備用設備同時掉電無法工作的概率。

P=（0.1%）4=0.000000000001

故障率已降至非常低。

3 設備維護及常見故障處理

3.1 設備維護

對電氣設備要定期進行維護，及時處理故障隱患，讓事故消除在萌芽狀態，才能保證設備的正常運行。因此，應根據實際情況制定符合設備的維護規程，并要嚴格執行。月維護：每月對切換開關進行一次切換測試，檢查設備的自動切換功能是否正常。年維護：對設備整機進行維護，檢查設備開關、開關觸點、電纜等部件情況是否正常。STS交流濾波板及散熱風扇為易損組件，建議每五年更換一次。

3.2 常見故障處理

（1）ATS自動開關常見故障：ATS主開關不動作。在自動狀態下，市電（主電）失電和市電（主電）恢復時，ATS不動作，則需手動用操作手柄轉動ATS主開關到相應的工作位置。操作時應注意，應盡量將主開關打到“隔離”位置然后再進行操作。（2）STS常見故障：濾波電容溫度過高。每臺STS上有兩塊輸入濾波板（對應兩路輸入），一塊輸出濾波板。在STS實際運行中，發生的故障大多都來源于濾波器件中的薄膜電容。該濾波板上電容的參數，標稱忍受溫度為80度，耐壓300Vac（rms）。而薄膜電容一般由于其溫度升高會導致冒煙、著火等故障，可能會導致整臺STS輸出斷電。所以對在用的薄膜電容進行溫度檢測完全很有必要。STS靜態切換開關最適宜的運行環境溫度為20-25度左右，正常的薄膜電容一般為18-28度。結合實際工作中檢測的薄膜電容溫度，薄膜電容外表溫度達到35度左右就需密切關注并啟動更換程序，溫度達到40度以上即有失效的可能，需立即進行更換。（3）IT-Switch常見故障：IT-SWITCH出現一路輸入不可用告警。當IT-Switch出現一路不可用告警，現場處理需首先檢查確定是主機或是底座故障，如果是主機工作，要將其旁路到可用的另一路電源，然后更換主機。如果是底座故障，則需要斷開負載更換底座。在實際運行中出現多次IT-SWITCH一路輸入不可用的故障，經摸索研究發現采樣變壓器長時間運行后產生了參數漂移，輸出電壓升高，導致檢測部件認為該路輸入電源超出容限，從而產生故障告警。后經多次測試，得出該變壓器的正確輸出電壓應為3.90V-3.95V左右。根據參數定制變壓器，修復故障IT-Switch。

4 結束語

只要正確使用雙電源切換開關，同時對其使用進行合理化配置，并且定期進行維護，就能最大程度的發揮其功效，為負載提供穩定可靠的電源保障。

參考文獻

[1]何欽，姚侃.雙電源自動轉換開關的選擇[J].低壓電器，2012（6）.

[2]中華人民共和國建設部.GB50052-1995.供配電系統設計規范[S].北京：中國計劃出版社.