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合理选择与使用自动转换开关电器(ATSE)

  摘要: 本文通过对不同开关电器的工作原理及产品标准对比和分析,指出理想的自动转换开关电器(ATSE)为PC级ATSE,并指出CB级ATSE因过电流故障引起开关断开,ATSE将不会转换;但PC级ATSE应具有不低于AC-33B使用类别及一定的短路性能,才能保证用户安全使用。

  关键词: 低压电器 自动转换开关电器

  1.概述

  自动转换开关电器简称为ATSE,是Automatic transfer switching equipment的缩写。

  ATSE主要用在紧急供电系统,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,其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、使用列为重点产品加以限制与规范。

  ATSE一般由两部分组成:开关本体+控制器。而开关本体又有PC级(整体式)与CB级(断路器)之分。

  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。

  控制器主要用来检测被监测电源(两路)工作状况,当被监测的电源发生故障(如任意一相断相、欠压、失压或频率出现偏差)时,控制器发出动作指令,开关本体则带着负载从一个电源自动转换至另一个电源,图1是典型ATSE应用电路。控制器与开关本体进线端相连。

  国内市场用于两路电源转换电器的产品目前有四类。第一类.是由接触器组成的ATSE;第二类.是由断路器组成的ATSE; 第三类.用电动负荷开关(符合GB14048.3标准)完成两路电源转换的产品; 第四类为PC级(一体式)ATSE。

  由接触器组成的ATSE产品,它的优点是价格低;缺点是线圈长期通电耗能易烧毁,产品的接通分断能力低,触头易抖动、熔焊,其产品可靠性很低,尤其是在带负荷转换时易出现爆炸性事故,这类产品在国外已被淘汰并禁止使用。为克服上述产品缺点,生产断路器企业推出了CB级ATSE,CB级ATSE是由断路器加机械连锁组成,CB级的ATSE为机械保持,触头的接通与分断能力有所提高,但又不是理想的ATSE产品(见本文第三段)。因此,市场出现了第三类产品-电动负荷开关,这类产品是由两台负荷开关组合加上电操装置组成,产品操作的可靠性又有较大提高,但触头灭弧系统是以分断一次电弧要求设计的,用在双电源电路切换,也存在不合理因素(见本文第三段)。为此,市场呼唤着理想的ATSE产品。PC级(一体式)ATSE产品综合了上述产品优点,克服了其缺点,是目前国内外市场较理想的双电源转换产品。

 

  2.国外ATSE产品简介

  2.1 PC级(一体式)ATSE

  以美国为代表的ATSE技术代表着当今世界PC级ATSE先进水平。因为,ATSE产品率先是在军工领域得到使用,如雷达、通讯、航天等领域,而美国在上述领域处于世界领先地位,因此,美国对ATSE产品有较高要求,他们将ATSE产品视为电源一部分,为了提高其产品可靠性,不惜采用黄金作为触头材料。因此,在产品开发、研制方面投入较大。目前美国生产ATSE产品规模较大的企业有三至四家,如ONAN、ASCO、GE-ZENITH,主要生产PC级(一体式)ATSE产品,除基本型外,还有瞬间并联型、旁路-隔离型、延时转换型等。 图2,图3分别为ONAN,ASCO产品机构及触头系统示意图。

  2.2 电子式ATSE

  为满足不停电电源要求,国外一些大公司推出以可控硅为主的电子式ATSE,额定工作电流100A~1200A,检测、转换时间≤5ms。它主要应用在电子商务网站、计算机数据中心、半导体芯片制造业及紧急救援中心等要害部门。

  3.同类产品结构分析与对比

  3.1 CB级与PC级ATSE两者有以下几点区别

  3.1.1 两者机构设计理念不同

  CB级是由断路器组成,而断路器是以分断电弧为己任,要求机构快速脱扣。因而可能存在滑扣、再扣不可靠因素;而PC级机构不存在该方面问题。PC级产品的可靠性远高于CB级产品。

  3.1.2 断路器(MCCB)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,断路器的动触头被斥开并产生限流作用,从而分断短路电流;而PC级ATSE应承受20Ie及以上过载电流,触头压力要求较大,因而ATSE触头不易被斥开,也不易被熔焊。这一特性对消防供电系统尤为重要。

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