電源自動轉(zhuǎn)換配合問題探討-建筑電氣2009.8
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電源自動轉(zhuǎn)換配合問題探討-建筑電氣2009.8
【摘要】通過對各層次電源自動轉(zhuǎn)換的關(guān)聯(lián)性分析，指出其常被忽視的配合問題并提出解決措施，以期引起人們對此問題的重視。 【關(guān)
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電源自動轉(zhuǎn)換配合問題探討
李炳魁(華南理工大學建筑設計研究院，廣州市510641)
Discussion about the Coordination Problems ofthe AutomaticTransfer of thePowerSupply
LiBingkui(Architectural Design&ResearchInstitute South ChinaUniversityofTechnology，Guangzhou 510641，China)
Abstract Through the correlation analysis on 在當今的民用建筑中。電源自動轉(zhuǎn)換技術(shù)的應用
all levels of automatically transferred power supplies， 已相當普遍。在實際工程中。有些技術(shù)人員往往僅關(guān)
the often neglected problems of coordination are
注單個環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換．不同層次的電源轉(zhuǎn)換之間存在的
pointed out and the solutions are proposed in order
to arouse the recognition of the people on these 關(guān)聯(lián)和配合問題卻常被忽視，這樣就有可能存在誤動
problems． 作隱患，對系統(tǒng)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生不利影響。本文將就此問題
Key words Power supply transferlayer Sustained
power—o仃 Non—sustained power—off Time delay 進行探討。
1 系統(tǒng)形式
摘要通過對各層次電源自動轉(zhuǎn)換的關(guān)聯(lián)性分
析，指出其常被忽視的配合問題并提出解決措施，以 圖l～3為常見的三種系統(tǒng)形式。三種系統(tǒng)都包
期引起人們對此問題的重視。 含從中壓到末級配電各層次的電源轉(zhuǎn)換，其區(qū)別在于
關(guān)鍵詞 電源轉(zhuǎn)換層次持續(xù)性斷電 非持續(xù)性 中壓供電方案的不同，即中壓電源為一用一備、兩用
斷電延時 互備、兩用一備。為簡單起見，本文只討論針對重要
重要負荷 重要負荷 重要負荷
圖1 中壓進線一用一備 圖2中壓進線兩用互備 圖3中壓進線兩用一備
Fig．1 Theincoming linesformedium Fig．2 Theincominglinesformedium voltage， Fig．3 The incominglinesformedium
voltage，one foruseandOlrleforsmndby botllforUSeandstandbyforeach other voltage．twoforuseandoneforstandby
皇墨自墊薹堡呈魚囹曼堡塑51苧苧3!II建裁電乞。
-●———_——_l—●_●I BUlLDlNG
2口口9年第日期I ELECTRICITY
負荷供電的自動轉(zhuǎn)換的情況，不討論手動操作及重復 層次之間的關(guān)聯(lián)性。從而對轉(zhuǎn)換層次作出正確選擇。
故障的情況。 3．1 第1層次
如果圖1系統(tǒng)中的中壓母線M斷電．則原因有
2電源轉(zhuǎn)換層次及運行概述
兩種情況：其一為主供電源斷電。此時主供電源開
對民用建筑而言．一般具有以下全部或其中幾個 關(guān)會因失壓而跳閘，備用電源自動投入即恢復供電．
層次的電源轉(zhuǎn)換：①中壓電源轉(zhuǎn)換，即圖1及圖3形 第1層次電源轉(zhuǎn)換完成．此轉(zhuǎn)換過程會造成下行各層
式的轉(zhuǎn)換或圖2形式的母聯(lián)操作；②不同變壓器低壓 的非持續(xù)性斷電；其二為母線故障，電源開關(guān)作保護
系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換，即低壓母聯(lián)操作；③自備應急發(fā)電 性跳閘。此時第1層次轉(zhuǎn)換不得進行，整個市電系統(tǒng)
機與市電的轉(zhuǎn)換：④重要負荷雙回路電源的末級切換。 將持續(xù)斷電。
2．1 第1層次 如果圖2系統(tǒng)中的某一段中壓母線斷電．則原因
中壓電源為一用一備或兩用一備時，可采用標準 亦有兩種情況：其一為某一中壓電源斷電．此時相應
的中壓備用自投裝置。電源為兩用互備時，則與低壓 電源進線開關(guān)會因失壓跳閘，母聯(lián)閉合即恢復供電，
系統(tǒng)母聯(lián)操作程序類似，轉(zhuǎn)換在兩路進線及母聯(lián)3個 第l層次電源轉(zhuǎn)換完成，此轉(zhuǎn)換過程會造成M。或M：
開關(guān)之間進行。正常情況下母聯(lián)處于分斷狀態(tài)，兩電 下行各層的非持續(xù)性斷電；其二為某段中壓母線故
源分列運行。母聯(lián)與兩進線開關(guān)之間須分別設有電 障，相應電源開關(guān)作保護性跳閘，此時不得進行母聯(lián)
氣、機械聯(lián)鎖，3個開關(guān)在任何情況下均不得同時閉合。 操作，該母線段的出線將持續(xù)斷電。故障發(fā)生在M，
2．2第2層次 或M：段母線，對第l、2層次的影響呈對稱性相同，
《民用建筑電氣設計規(guī)范》(JGJ 16—2008)4．4．12 但對第3層次而言，M．段故障不會使C電源斷電，
條明確規(guī)定： “低壓母聯(lián)斷路器自投時應有一定的 M：段故障則會導致C電源非持續(xù)性斷電。
延時，當電源主斷路器因過載或短路分閘時，母聯(lián) 圖3系統(tǒng)中，如某一側(cè)主供電源斷電，則中壓備
斷路器不得自動合閘。”可以采用任一側(cè)電源斷電和 用電源3A，自動投入于該側(cè)母線，此轉(zhuǎn)換過程會造成
其主開關(guān)分斷信號作為母聯(lián)操作的必要條件。其操作 該側(cè)母線下行各層的非持續(xù)性斷電：如果某段母線故
過程應該為：一側(cè)電源開關(guān)失壓脫扣一卸載三級負 障，則備用電源不得投入。該母線段的出線將持續(xù)斷
荷一母聯(lián)閉合一恢復斷電母線上的一、二級負荷供 電。對下行各層次轉(zhuǎn)換的影響與圖2系統(tǒng)相同。
電；自復過程：斷電電源恢復_分斷母聯(lián)一閉合電 3．2第2層次
源進線開關(guān)_+恢復全部負荷供電。 首先第1層次任何一種斷電情況發(fā)生時，都會導
2．3第3層次 致第2層次QF，、QF：處一側(cè)或兩側(cè)電源持續(xù)或非持
自備應急發(fā)電機與市電的轉(zhuǎn)換，通常采用ATSE 續(xù)性斷電。如果是雙側(cè)持續(xù)性斷電，如圖l系統(tǒng)M
即雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置，轉(zhuǎn)換過程為：兩段低壓母線 母線故障的情況，則第2層次轉(zhuǎn)換已無意義，只有啟
同時斷電_發(fā)出信號啟動發(fā)電機一ATSE轉(zhuǎn)換至發(fā) 動發(fā)電機并通過第3層次轉(zhuǎn)換向重要負荷供電：如果
電機電源向應急母線段供電：自復過程：市電恢復—， 是單側(cè)或雙側(cè)非持續(xù)性斷電，則通過第1層次的轉(zhuǎn)換
在短時間內(nèi)即可恢復。此時第2層次轉(zhuǎn)換無需進行，
ATsE轉(zhuǎn)換至市電供電一發(fā)電機延時停機。此層轉(zhuǎn)換
如圖l系統(tǒng)之主供中壓電源斷電的情況，或圖2系統(tǒng)
可選用帶有發(fā)電機控制信號的AlOE，該系統(tǒng)通常被
之某一中壓電源斷電的情況、或圖3系統(tǒng)之某一中壓
作為低壓配電的一部分設置在低壓配電室。
主供電源斷電的情況：如果是單側(cè)持續(xù)性斷電，需實
2．4第4層次
末級配電箱處的轉(zhuǎn)換，通常采用末端型ATSE， 施第2層次轉(zhuǎn)換，即低壓母聯(lián)操作，如圖2或圖3系
統(tǒng)中某一段中壓母線故障的情況。
轉(zhuǎn)換動作取決于兩路電源的狀態(tài)。
三種系統(tǒng)形式中，任何l臺變壓器故障，亦會造
3各層次轉(zhuǎn)換關(guān)聯(lián)分析
成第2層次對應一側(cè)的低壓電源持續(xù)性斷電，需實施
通過對各種斷電情形下的逐層分析來探討各轉(zhuǎn)換 第2層次轉(zhuǎn)換。如果某一段低壓母線發(fā)生故障，此時
4
●■一A蟑．!!!殳塑：墊!!：!對應的電源進線主開關(guān)已作保護性跳閘，第2層次轉(zhuǎn) 立的，不同的斷電原因、斷電所處層次的不同，對轉(zhuǎn)
換不得進行，該段母線的出線將持續(xù)斷電，這將導致 換的層次選擇和要求則不同。不同的轉(zhuǎn)換層次之間存
第3層次或第4層次的轉(zhuǎn)換。反言之，如果某段低壓 在著相互關(guān)聯(lián)。這些關(guān)聯(lián)要求相互之間應有必要的
母線單獨持續(xù)性斷電．則原因應該是其自身故障。 配合，應該有先后順序，否則將存在誤動作隱患。
3．3第3層次 第1～3層次正確的轉(zhuǎn)換選擇見下表。
通常我們都會把第3層次轉(zhuǎn)換及應急母線L。設在
第1～3層次正確的轉(zhuǎn)換選擇
低壓配電室，C電源通過斷路器或熔斷器直接接于L2 Tab．Correct transferselection of layer 1—3
母線段，所以C與L2的有無電狀態(tài)是一致的。對于L2 系統(tǒng)形式 斷電情形 轉(zhuǎn)換選擇 發(fā)電桃
即C電源非持續(xù)斷電的情況，第3層次轉(zhuǎn)換無需進 lA，斷電 僅第1層轉(zhuǎn)換動作
圖1
M母線故障 僅第3層轉(zhuǎn)換動作 需啟動
行；如果圖1系統(tǒng)中的M母線故障則L1、L2將同時
圖2 2Al或2A2斷電 儀第1層轉(zhuǎn)換動作
持續(xù)斷電，因而必須啟動發(fā)電機并實施第3層次轉(zhuǎn)換；
圖3 3Al或3A2斷電 僅第1層一側(cè)轉(zhuǎn)換動作
如果發(fā)生L．母線單獨持續(xù)性斷電，則第3層次轉(zhuǎn)換不 圖2、圖3 Ml或M2母線故障 僅第2層轉(zhuǎn)換動作
動作，而直接由第4層次轉(zhuǎn)換動作。 Tl或T2變壓器故障 僅第2層轉(zhuǎn)換動作
第l一3層均不動作
如果發(fā)生L：母線單獨持續(xù)性斷電，則存在兩種 LI母線故障 (僅第4層轉(zhuǎn)換動作)
情況：①L。下有單電源負荷，則應啟．動發(fā)電機并實 L2母線故障，LE下
僅第3層轉(zhuǎn)換動作 需啟動
有單電源負荷
施第3層次轉(zhuǎn)換。此時發(fā)電機控制信號應取自第3層
圖1。3 第3層轉(zhuǎn)換可動作．但
ATSE；②L。下無單電源負荷。因此時D電源正常，
李炳魁(華南理工大學建筑設計研究院，廣州市510641)
Discussion about the Coordination Problems ofthe AutomaticTransfer of thePowerSupply
LiBingkui(Architectural Design&ResearchInstitute South ChinaUniversityofTechnology，Guangzhou 510641，China)
Abstract Through the correlation analysis on 在當今的民用建筑中。電源自動轉(zhuǎn)換技術(shù)的應用
all levels of automatically transferred power supplies， 已相當普遍。在實際工程中。有些技術(shù)人員往往僅關(guān)
the often neglected problems of coordination are
注單個環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換．不同層次的電源轉(zhuǎn)換之間存在的
pointed out and the solutions are proposed in order
to arouse the recognition of the people on these 關(guān)聯(lián)和配合問題卻常被忽視，這樣就有可能存在誤動
problems． 作隱患，對系統(tǒng)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生不利影響。本文將就此問題
Key words Power supply transferlayer Sustained
power—o仃 Non—sustained power—off Time delay 進行探討。
1 系統(tǒng)形式
摘要通過對各層次電源自動轉(zhuǎn)換的關(guān)聯(lián)性分
析，指出其常被忽視的配合問題并提出解決措施，以 圖l～3為常見的三種系統(tǒng)形式。三種系統(tǒng)都包
期引起人們對此問題的重視。 含從中壓到末級配電各層次的電源轉(zhuǎn)換，其區(qū)別在于
關(guān)鍵詞 電源轉(zhuǎn)換層次持續(xù)性斷電 非持續(xù)性 中壓供電方案的不同，即中壓電源為一用一備、兩用
斷電延時 互備、兩用一備。為簡單起見，本文只討論針對重要
重要負荷 重要負荷 重要負荷
圖1 中壓進線一用一備 圖2中壓進線兩用互備 圖3中壓進線兩用一備
Fig．1 Theincoming linesformedium Fig．2 Theincominglinesformedium voltage， Fig．3 The incominglinesformedium
voltage，one foruseandOlrleforsmndby botllforUSeandstandbyforeach other voltage．twoforuseandoneforstandby
皇墨自墊薹堡呈魚囹曼堡塑51苧苧3!II建裁電乞。
-●———_——_l—●_●I BUlLDlNG
2口口9年第日期I ELECTRICITY
負荷供電的自動轉(zhuǎn)換的情況，不討論手動操作及重復 層次之間的關(guān)聯(lián)性。從而對轉(zhuǎn)換層次作出正確選擇。
故障的情況。 3．1 第1層次
如果圖1系統(tǒng)中的中壓母線M斷電．則原因有
2電源轉(zhuǎn)換層次及運行概述
兩種情況：其一為主供電源斷電。此時主供電源開
對民用建筑而言．一般具有以下全部或其中幾個 關(guān)會因失壓而跳閘，備用電源自動投入即恢復供電．
層次的電源轉(zhuǎn)換：①中壓電源轉(zhuǎn)換，即圖1及圖3形 第1層次電源轉(zhuǎn)換完成．此轉(zhuǎn)換過程會造成下行各層
式的轉(zhuǎn)換或圖2形式的母聯(lián)操作；②不同變壓器低壓 的非持續(xù)性斷電；其二為母線故障，電源開關(guān)作保護
系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換，即低壓母聯(lián)操作；③自備應急發(fā)電 性跳閘。此時第1層次轉(zhuǎn)換不得進行，整個市電系統(tǒng)
機與市電的轉(zhuǎn)換：④重要負荷雙回路電源的末級切換。 將持續(xù)斷電。
2．1 第1層次 如果圖2系統(tǒng)中的某一段中壓母線斷電．則原因
中壓電源為一用一備或兩用一備時，可采用標準 亦有兩種情況：其一為某一中壓電源斷電．此時相應
的中壓備用自投裝置。電源為兩用互備時，則與低壓 電源進線開關(guān)會因失壓跳閘，母聯(lián)閉合即恢復供電，
系統(tǒng)母聯(lián)操作程序類似，轉(zhuǎn)換在兩路進線及母聯(lián)3個 第l層次電源轉(zhuǎn)換完成，此轉(zhuǎn)換過程會造成M。或M：
開關(guān)之間進行。正常情況下母聯(lián)處于分斷狀態(tài)，兩電 下行各層的非持續(xù)性斷電；其二為某段中壓母線故
源分列運行。母聯(lián)與兩進線開關(guān)之間須分別設有電 障，相應電源開關(guān)作保護性跳閘，此時不得進行母聯(lián)
氣、機械聯(lián)鎖，3個開關(guān)在任何情況下均不得同時閉合。 操作，該母線段的出線將持續(xù)斷電。故障發(fā)生在M，
2．2第2層次 或M：段母線，對第l、2層次的影響呈對稱性相同，
《民用建筑電氣設計規(guī)范》(JGJ 16—2008)4．4．12 但對第3層次而言，M．段故障不會使C電源斷電，
條明確規(guī)定： “低壓母聯(lián)斷路器自投時應有一定的 M：段故障則會導致C電源非持續(xù)性斷電。
延時，當電源主斷路器因過載或短路分閘時，母聯(lián) 圖3系統(tǒng)中，如某一側(cè)主供電源斷電，則中壓備
斷路器不得自動合閘。”可以采用任一側(cè)電源斷電和 用電源3A，自動投入于該側(cè)母線，此轉(zhuǎn)換過程會造成
其主開關(guān)分斷信號作為母聯(lián)操作的必要條件。其操作 該側(cè)母線下行各層的非持續(xù)性斷電：如果某段母線故
過程應該為：一側(cè)電源開關(guān)失壓脫扣一卸載三級負 障，則備用電源不得投入。該母線段的出線將持續(xù)斷
荷一母聯(lián)閉合一恢復斷電母線上的一、二級負荷供 電。對下行各層次轉(zhuǎn)換的影響與圖2系統(tǒng)相同。
電；自復過程：斷電電源恢復_分斷母聯(lián)一閉合電 3．2第2層次
源進線開關(guān)_+恢復全部負荷供電。 首先第1層次任何一種斷電情況發(fā)生時，都會導
2．3第3層次 致第2層次QF，、QF：處一側(cè)或兩側(cè)電源持續(xù)或非持
自備應急發(fā)電機與市電的轉(zhuǎn)換，通常采用ATSE 續(xù)性斷電。如果是雙側(cè)持續(xù)性斷電，如圖l系統(tǒng)M
即雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置，轉(zhuǎn)換過程為：兩段低壓母線 母線故障的情況，則第2層次轉(zhuǎn)換已無意義，只有啟
同時斷電_發(fā)出信號啟動發(fā)電機一ATSE轉(zhuǎn)換至發(fā) 動發(fā)電機并通過第3層次轉(zhuǎn)換向重要負荷供電：如果
電機電源向應急母線段供電：自復過程：市電恢復—， 是單側(cè)或雙側(cè)非持續(xù)性斷電，則通過第1層次的轉(zhuǎn)換
在短時間內(nèi)即可恢復。此時第2層次轉(zhuǎn)換無需進行，
ATsE轉(zhuǎn)換至市電供電一發(fā)電機延時停機。此層轉(zhuǎn)換
如圖l系統(tǒng)之主供中壓電源斷電的情況，或圖2系統(tǒng)
可選用帶有發(fā)電機控制信號的AlOE，該系統(tǒng)通常被
之某一中壓電源斷電的情況、或圖3系統(tǒng)之某一中壓
作為低壓配電的一部分設置在低壓配電室。
主供電源斷電的情況：如果是單側(cè)持續(xù)性斷電，需實
2．4第4層次
末級配電箱處的轉(zhuǎn)換，通常采用末端型ATSE， 施第2層次轉(zhuǎn)換，即低壓母聯(lián)操作，如圖2或圖3系
統(tǒng)中某一段中壓母線故障的情況。
轉(zhuǎn)換動作取決于兩路電源的狀態(tài)。
三種系統(tǒng)形式中，任何l臺變壓器故障，亦會造
3各層次轉(zhuǎn)換關(guān)聯(lián)分析
成第2層次對應一側(cè)的低壓電源持續(xù)性斷電，需實施
通過對各種斷電情形下的逐層分析來探討各轉(zhuǎn)換 第2層次轉(zhuǎn)換。如果某一段低壓母線發(fā)生故障，此時
4
●■一A蟑．!!!殳塑：墊!!：!對應的電源進線主開關(guān)已作保護性跳閘，第2層次轉(zhuǎn) 立的，不同的斷電原因、斷電所處層次的不同，對轉(zhuǎn)
換不得進行，該段母線的出線將持續(xù)斷電，這將導致 換的層次選擇和要求則不同。不同的轉(zhuǎn)換層次之間存
第3層次或第4層次的轉(zhuǎn)換。反言之，如果某段低壓 在著相互關(guān)聯(lián)。這些關(guān)聯(lián)要求相互之間應有必要的
母線單獨持續(xù)性斷電．則原因應該是其自身故障。 配合，應該有先后順序，否則將存在誤動作隱患。
3．3第3層次 第1～3層次正確的轉(zhuǎn)換選擇見下表。
通常我們都會把第3層次轉(zhuǎn)換及應急母線L。設在
第1～3層次正確的轉(zhuǎn)換選擇
低壓配電室，C電源通過斷路器或熔斷器直接接于L2 Tab．Correct transferselection of layer 1—3
母線段，所以C與L2的有無電狀態(tài)是一致的。對于L2 系統(tǒng)形式 斷電情形 轉(zhuǎn)換選擇 發(fā)電桃
即C電源非持續(xù)斷電的情況，第3層次轉(zhuǎn)換無需進 lA，斷電 僅第1層轉(zhuǎn)換動作
圖1
M母線故障 僅第3層轉(zhuǎn)換動作 需啟動
行；如果圖1系統(tǒng)中的M母線故障則L1、L2將同時
圖2 2Al或2A2斷電 儀第1層轉(zhuǎn)換動作
持續(xù)斷電，因而必須啟動發(fā)電機并實施第3層次轉(zhuǎn)換；
圖3 3Al或3A2斷電 僅第1層一側(cè)轉(zhuǎn)換動作
如果發(fā)生L．母線單獨持續(xù)性斷電，則第3層次轉(zhuǎn)換不 圖2、圖3 Ml或M2母線故障 僅第2層轉(zhuǎn)換動作
動作，而直接由第4層次轉(zhuǎn)換動作。 Tl或T2變壓器故障 僅第2層轉(zhuǎn)換動作
第l一3層均不動作
如果發(fā)生L：母線單獨持續(xù)性斷電，則存在兩種 LI母線故障 (僅第4層轉(zhuǎn)換動作)
情況：①L。下有單電源負荷，則應啟．動發(fā)電機并實 L2母線故障，LE下
僅第3層轉(zhuǎn)換動作 需啟動
有單電源負荷
施第3層次轉(zhuǎn)換。此時發(fā)電機控制信號應取自第3層
圖1。3 第3層轉(zhuǎn)換可動作．但
ATSE；②L。下無單電源負荷。因此時D電源正常，
AIGC"該文章《電源自動轉(zhuǎn)換配合問題探討》發(fā)表于2009年8月的建筑電氣領(lǐng)域期刊中。主要內(nèi)容圍繞在建筑電氣工程中，電力供應系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性是至關(guān)重要的，其中電源自動轉(zhuǎn)換（如UPS不間斷電源系統(tǒng)或雙電源切換裝置）的應用顯得尤為關(guān)鍵。文章詳細分析了自動轉(zhuǎn)換設備在建筑設計、施工安裝、運行維護等環(huán)節(jié)中的作用，如何確保在主供電源故障時能迅速無縫地切換到備用電源，避免因電力中斷對建筑內(nèi)部設施（如電梯、消防系統(tǒng)、照明、信息系統(tǒng)等）正常運作造成影響。此外，文章還可能討論了不同類型的自動轉(zhuǎn)換設備的特點、選型原則，以及在實際應用中遇到的問題及解決方案，為建筑電氣設計者和從業(yè)者提供了一定的技術(shù)參考和支持，以促進電源管理系統(tǒng)的完善與優(yōu)化。"
