自動轉(zhuǎn)換開關(guān)在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

王殿亮

摘要：本人通過多年的施工實踐，針對目前國內(nèi)生產(chǎn)不同類型的ATS，從安全性、可靠性、保護性等諸多方面分析其主要特點及功能，并簡述其優(yōu)缺點，供設(shè)計選用時參考。

關(guān)鍵詞：ATS、功能、應(yīng)用

由于產(chǎn)品的技術(shù)水平高低以及先進性和可靠性，將直接影響各重要場所用電的安全與可靠，ATS已成為低壓配電系統(tǒng)中一個不可缺少的重要組成部分，因此在工程設(shè)計中應(yīng)引起高度重視，并很有必要熟悉和了解其類型、組成與工作原理、主要特點及功能等，以便正確選擇和合理應(yīng)用。ATS主要適用于交流不超過1000V的緊急供電系統(tǒng)，在換接電源期間中斷向負載供電。根據(jù)IEC國際標(biāo)準(zhǔn)定義：由一個或多個轉(zhuǎn)換開關(guān)電器和其他必須的電器組成，用于檢測電源電路，并將一個或多個負載電路從一個電源轉(zhuǎn)換至另一個電源的自動電器。當(dāng)存在常用電源和備用電源兩個電源的情況時，ATS應(yīng)指定一個常用電源位置，其操作程序由兩個自動轉(zhuǎn)換過程組成。如果常用電源被檢測到出現(xiàn)偏差時，則自動將負載從常用電源轉(zhuǎn)換至備用電源;如果常用電源恢復(fù)正常時，則自動將負載返回換接到常用電源。換接時間可有預(yù)定的延時或無延時，并可處于一個斷開位置。這類電器產(chǎn)品已在建筑電氣行業(yè)中得到了認可，簡稱為“雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)—ATS”。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，ATS分PC或CB兩個級別。PC級能夠接通、承載，但不用于分?jǐn)喽搪冯娏鞯腁TS。其負荷開關(guān)和接觸器雙投型的ATS都屬于這一類產(chǎn)品，本體只能作為ATS使用，不具備過載和短路以及其他保護功能。CB級配備過電流脫扣器的 ATS，其主觸頭能接通并用于分?jǐn)喽搪冯娏?。其斷路器和控制保護器投切型的ATS都屬于這類產(chǎn)品，除本體作為ATS使用外，還具備過載、短路以及其他保護功能，從而實現(xiàn)對負載的兩段或三段及其他保護功能等。下面介紹ATS的主要特點及功能，針對目前國內(nèi)生產(chǎn)不同類型的ATS，從安全性、可靠性、保護性等諸多方面分析其主要特點及功能，并簡述其優(yōu)缺點，供設(shè)計選用時參考。

一、斷路器投切型ATS

這種ATS由兩臺斷路器為基礎(chǔ)，外加單（雙）微型可逆電機組成電動操作機構(gòu)來實現(xiàn)雙電源自動轉(zhuǎn)換與控制，所以斷路器的取材廣泛，從國產(chǎn)到合資生產(chǎn)以及進口的斷路器都能進行組裝。斷路器投切型ATS的主要優(yōu)點：1）從結(jié)構(gòu)形式上采用了兩臺斷路器，絕緣等級高，且具有電氣與機械雙重聯(lián)鎖功能，防止兩臺斷路器任何狀態(tài)下都不能同時合閘，很好地保證了其安全性。2）二次控制回路采用智能控制器組成，在弱電控制、無觸點化、功能強大等方面具有先進性，減少了外圍元器件，為供電的連續(xù)性提供了可靠的保障，基本符合有關(guān)可靠性要求。3）為負載提供了完整的過載與短路保護，可實現(xiàn)兩段或三段保護功能，并可根據(jù)需要增加接地等其他保護功能;另外還具有限流強、選擇性能好、級聯(lián)配合以及能量保護等功能，在選擇性能上表現(xiàn)極為突出。4）具有電源各種故障保護、故障報警指示、運行參數(shù)可調(diào)及電源電壓顯示等功能，并防止故障電源向負載供電;由于不同用戶或設(shè)備對供電電壓及轉(zhuǎn)換時間有不同的要求，可通過數(shù)字整定可調(diào)功能，大大方便用戶使用，并且為實現(xiàn)“四遙”提供了前提條件，經(jīng)通信接口適用于智能化網(wǎng)絡(luò)的集中控制。其主要缺點：1）由于采用兩臺斷路器為基礎(chǔ)，體積大，造價高;因采用微型可逆電機驅(qū)動，故轉(zhuǎn)換時間長，至少1.5s以上。2）當(dāng)采用兩臺斷路器時，在其手柄上加裝一套微型可逆電機組成的電動操作機構(gòu)，使兩只手柄同時逆向操作，這種方法較原始，操作手柄容易受損，動作位置調(diào)整也很困難，還會因振動等原因影響正常的分合閘操作;當(dāng)采用兩套微型可逆電機組成的電動操作機構(gòu)時，同樣存在操作和聯(lián)鎖機構(gòu)復(fù)雜、不容易調(diào)整及易發(fā)生故障等問題，因此，可靠性在一定程度上受到影響。發(fā)現(xiàn)這類缺陷后，對產(chǎn)品操作機構(gòu)進行了研究改進，使其傳動簡捷、故障點少、壽命長。

二、負荷開關(guān)雙投型ATS

這種ATS由兩套負荷開關(guān)拼裝為一體，依靠一套微型可逆電機組成電動操作機構(gòu)，并通過齒輪變速箱傳動完成雙電源的自動轉(zhuǎn)換與控制，動作方式與單電機驅(qū)動的斷路器投切型ATS基本類似。負荷開關(guān)雙投型ATS的主要優(yōu)點：1）由于本身的運動、傳動機械簡單、緊湊，除電氣聯(lián)鎖外，還可通過機械齒輪傳動結(jié)構(gòu)完成機械聯(lián)鎖功能，安全性得到保證。2）二次控制回路大部分產(chǎn)品都集開關(guān)與邏輯控制于一體，由于采用電子產(chǎn)品，故障隱患減少，基本滿足了可靠性要求。3）受結(jié)構(gòu)形式限制，不具備過載和短路等保護，所以體積適中，外觀整齊統(tǒng)一，價格適中。其主要缺點：1）因不具備任何保護功能，且耐受短路導(dǎo)通容量小，主觸頭系統(tǒng)無滅弧柵，切換時拉弧時間長，容易影響觸頭的使用壽命。2）采用微電機驅(qū)動和齒輪變速傳動機構(gòu)，所以轉(zhuǎn)換時間長，其機械傳動機構(gòu)裝置同樣存在易發(fā)生故障而影響可靠性等問題，需進一步改進、完善。3）不適宜頻繁的轉(zhuǎn)換與操作，否則將影響整體使用壽命。這種ATS采用直流電磁線圈作為動力，經(jīng)電磁激勵脈沖操作完成整個轉(zhuǎn)換動作過程。

三、接觸器雙投型ATS的主要優(yōu)點：

1）在結(jié)構(gòu)形式上由V型主觸頭和電氣機械雙重聯(lián)鎖控制組成，采用直流線圈激勵直線驅(qū)動完成轉(zhuǎn)換過程，因此外型體積偏小，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，運行安全性能好。2）二次控制回路大多數(shù)產(chǎn)品都集開關(guān)與邏輯控制為一體，并通過機械部分直線定位，定位精度高，抗震動，不受安裝方向和角度的影響。另外，依靠電氣與V型機械自鎖裝置的作用，確保兩路電源在任一時刻都不會同時接通，可靠性較高。 3）不具備過載和短路保護功能，但短路接通容量大。因為主觸頭為平面型接觸，具備獨立的滅弧室并配有滅弧柵，具有很高的載流量，能夠帶負荷或頻繁轉(zhuǎn)換操作。4）采用電磁瞬時激勵驅(qū)動，故轉(zhuǎn)換時間快，且完成轉(zhuǎn)換后線圈不帶電，達到了節(jié)電消除噪音的目的。其主要缺點是：需進一步改進和完善二次控制回路，最好采用智能控制器，盡量減少與有關(guān)操作和信號指示的外圍元器件，提高該裝置的先進性，使其動作更加安全可靠。

結(jié)束語：本文就ATS的類型、組成、工作原理、主要特點及功能等進行了分析，主要是為了在工程設(shè)計、選擇和應(yīng)用時引起大家的高度重視，合理地選擇和使用ATS。特別是在低壓配電系統(tǒng)中，應(yīng)首先滿足一級負荷配電級數(shù)不宜超過3級的要求，選擇時無論是雙電源樹干式或放射式供電，都不宜采用帶過載和短路保護的ATS，只需達到自動轉(zhuǎn)換的目的，避免因主體結(jié)構(gòu)故障及增加保護而引起的負載側(cè)斷電現(xiàn)象。在選擇四極型和帶漏電保護的ATS時，要謹(jǐn)慎考慮，應(yīng)以保證使用功能為主，避免因選擇不當(dāng)而影響供電的連續(xù)性和可靠性。在選擇ATS時，為了保證安全供電，應(yīng)按要求加裝過電壓浪涌保護，避免因雷電和分合閘過電壓而造成影響。隨著現(xiàn)代化建設(shè)的不斷深入發(fā)展，ATS應(yīng)向機電一體化智能型方向發(fā)展，自動化程度會更高，安全可靠性能會更好，具有較高的檢測精度和寬帶參數(shù)設(shè)定范圍，具備良好的電磁兼容性，應(yīng)能承受主回路電壓波動和電磁干擾的影響，具有轉(zhuǎn)換時間快，延時可靠，并能提供各種信號及消防聯(lián)動的通信接口，通過總線與計算機聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)“四遙”功能。主體結(jié)構(gòu)應(yīng)簡捷可靠，具有較高的抗沖擊電流能力，通過自身的機械與電氣聯(lián)鎖，確保任何情況下都不能并聯(lián)運行，并具備零位功能和獨特的觸點分合技術(shù)，隔離距離大，能夠承受更高電壓的沖擊，進一步提高主體的可靠性和穩(wěn)定性。盡管微型計算機的發(fā)展和應(yīng)用已相當(dāng)普及，但機電一體化智能型ATS應(yīng)用在我國尚屬初級階段，目前還有許多技術(shù)問題需要進一步探討和解決，產(chǎn)品質(zhì)量也需要進一步完善與提高，由于具有明顯的優(yōu)勢，相信它會逐步取代傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換開關(guān)，而被廣大工程設(shè)計人員認可，并得到越來越廣泛的應(yīng)用。

參考文獻

[1]林俊陸.10kV開關(guān)儲能回路的改進方法[J].大眾用電，2012（05）.

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