雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)ATS的現(xiàn)狀、選擇與應(yīng)用

雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)ATS的現(xiàn)狀、選擇與應(yīng)用
一、國內(nèi)外ATS產(chǎn)品現(xiàn)狀
雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATS）主要用在緊急供電系統(tǒng)，是將負(fù)載電路從一個(gè)（常用）電源自動(dòng)換接至另一
個(gè)（備用）電源的開關(guān)，以確保重要負(fù)荷連續(xù)、可靠運(yùn)行。因此，ATS常常應(yīng)用在重要用電場所，其產(chǎn)品可靠
性尤為重要。轉(zhuǎn)換一旦失敗將會(huì)造成以下兩種危害之一：電源間的短路或重要負(fù)荷斷電（甚至短暫停電），其
后果都是嚴(yán)重的。這不僅僅會(huì)帶來經(jīng)濟(jì)損失（使生產(chǎn)停頓、金融癱瘓），也可能造成社會(huì)問題（使生命及安全
處于危險(xiǎn)之中）。因此，工業(yè)發(fā)達(dá)國家都把雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)以及配套的轉(zhuǎn)換開關(guān)電器的生產(chǎn)、使用列為重
點(diǎn)加以限制與規(guī)范。
我國雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的研制和生產(chǎn)在90年代初還處于空白狀態(tài)，也無國家標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)所需的雙電源轉(zhuǎn)
換裝置往往由設(shè)計(jì)、成套部門用接觸器、斷路器等產(chǎn)品組合而成來替代。這種方案性產(chǎn)品往往因沒有經(jīng)過測試
檢驗(yàn)，其可靠性、安全性存在較大隱患（尤其是用兩臺(tái)接觸器作為兩路電源轉(zhuǎn)換，電氣連鎖極不可靠，鎖極一
旦失敗，將造成兩臺(tái)電源變壓器并聯(lián)，電源并聯(lián)的后果嚴(yán)重的可催毀整個(gè)供電系統(tǒng)。之后由天津低壓電器公司
開發(fā)了由斷路器+機(jī)械連鎖+控制器構(gòu)成自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器。它的進(jìn)步是由產(chǎn)品替代方案，并按一定技術(shù)規(guī)范進(jìn)
行產(chǎn)品試驗(yàn)驗(yàn)證，產(chǎn)品的可靠性、安全性大大提高。90年代中期，針對(duì)國內(nèi)市場急需高性能、高可靠自動(dòng)轉(zhuǎn)換
開關(guān)電器產(chǎn)品的現(xiàn)狀，日本、法國、德國、美國等自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)先后打入中國市場，在一定程度上緩解了我國
市場需求。
近幾年，我國的雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)生產(chǎn)企業(yè)（尤其是生產(chǎn)CB級(jí)ATS企業(yè)）迅速增加，其產(chǎn)品性能及產(chǎn)品
質(zhì)量不一，給設(shè)計(jì)、使用部門選用造成一定困難，也由于對(duì)ATS使用和選用不當(dāng)，給國家財(cái)產(chǎn)造成很大損失。
為了規(guī)范雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATS）及配套電器產(chǎn)品的生產(chǎn)與選用，國家質(zhì)檢總局于2002年12月頒布了GB/
T14048.11-2002《自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器》（等同IEC60947.6.1-1998）國家標(biāo)準(zhǔn)，2003年4月1日實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)將是今后
ATS生產(chǎn)制造企業(yè)、設(shè)計(jì)使用單位、商業(yè)活動(dòng)共同遵循的一部技術(shù)性法規(guī)文件，也將是3C認(rèn)證依據(jù)的技術(shù)法
規(guī)。
雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATS）分PC有與CB級(jí)兩種。代表PC級(jí)的具有世界先進(jìn)水平的產(chǎn)品有美國的ASCO及
日本共立。
代表CB級(jí)的有法國的施耐德等。
目前，國內(nèi)生產(chǎn)CB級(jí)ATS產(chǎn)品的企業(yè)約幾十家，如天津低壓電器公司、天津萬高、等公司。生產(chǎn)PC級(jí)ATS
產(chǎn)品的企業(yè)有無錫韓光、北京第一低壓電器、上海超韓等。生產(chǎn)電動(dòng)式刀開關(guān)（用于雙電源切換）產(chǎn)品的企業(yè)
也有5-6家，如法國朔高美等。
自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器（ATSE）一般由兩部分組成：①自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)本體；②控制器。
1.1自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)本體又分兩類：
第一類為CB級(jí)。它是由兩臺(tái)斷路器加機(jī)械連鎖組成，具有短路保護(hù)功能；
第二類為PC級(jí)，一體式結(jié)構(gòu)（三點(diǎn)式）。它是雙電源切換的專用開關(guān)，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、自身連
鎖、轉(zhuǎn)換速度快（0.2s內(nèi)）、安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)，但需要配備短路保護(hù)電器。
1.2控制器
控制器也有兩種形式：一種由傳統(tǒng)的電磁式繼電器構(gòu)成；另一種是數(shù)字電子型智能化產(chǎn)品。它具有性能
好，參數(shù)可調(diào)及精度高，可靠性高，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
二、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析對(duì)比及ATS的選擇
目前，國內(nèi)市場上用于兩路電源切換的大致有三種開關(guān)：①CB級(jí)ATS；②PC級(jí) ATS；③刀開關(guān)（電動(dòng)）。
下面從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能及所遵循的標(biāo)準(zhǔn)三個(gè)方面，分別將CB級(jí)與PC級(jí)ATS；PC級(jí)ATS與刀開關(guān)（電動(dòng)）進(jìn)行對(duì)比和分析。從中不難發(fā)現(xiàn)，PC級(jí)ATS是理想的雙電源切換開關(guān)。
2.1 CB級(jí)與PC級(jí)ATS兩者有以下區(qū)別
2.1.1兩者機(jī)械設(shè)計(jì)理念不同
CB級(jí)是由斷路器組成，而斷路器是以分?jǐn)嚯娀橐讶?，要求它的機(jī)械應(yīng)快速脫扣。因而斷路器的機(jī)構(gòu)存在
滑扣、再扣問題；而PC級(jí)產(chǎn)品不存在該方面問題。PC級(jí)產(chǎn)品的可靠性遠(yuǎn)高于CB級(jí)產(chǎn)品。
2.1.2斷路器不承載短路耐受電流，觸頭壓力小
供電電路發(fā)生短路時(shí)，當(dāng)觸頭被斥開產(chǎn)生限流作用，從而分?jǐn)喽搪冯娏?；而PC級(jí)ATS應(yīng)承受20Ie及以上過
載電流。觸頭壓力大不易被斥開，因而觸頭不易被熔焊。這一特性對(duì)消防供電系統(tǒng)尤為重要。
2.1.3雙電源在轉(zhuǎn)換過程中存在電源疊加問題
PC級(jí)ATS充分考慮了這一因素。PC級(jí)ATS的電氣間隙、爬電距離的180%、150%（標(biāo)準(zhǔn)要求）。因而PC級(jí)
ATS安全性更好。
2.1.4觸頭材料的選擇角度不同
斷路器常常選擇銀鎢、銀碳化鎢材料配對(duì)，這有利于分?jǐn)嚯娀?。但該類觸頭材料易氧化，備用觸頭長期暴
露在外，在其表現(xiàn)易形成阻礙導(dǎo)電、難驅(qū)除的氧化物，當(dāng)備用觸頭一但投入使用，觸頭溫升增高易造成開關(guān)燒
毀甚至爆炸；而PC級(jí)ATS充分考慮了觸頭材料氧化帶來的后果，尤其是日本共立的ATS其接點(diǎn)有硅合金制成，
高度抗燃燒，而且當(dāng)開關(guān)運(yùn)行時(shí)，每一次接觸自滑觸點(diǎn)可以清理灰塵和氧化，這大大提高了ATS的使用壽命，
降低了風(fēng)險(xiǎn)。
2.2PC級(jí)ATS與刀開關(guān)（電動(dòng)）區(qū)別
2.2.1兩者遵循的標(biāo)準(zhǔn)不同
PC級(jí)ATS符合GB/T14048.11《自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器》。刀開關(guān)（電動(dòng)）符合GB14048.3《開關(guān)、隔離器、隔離
開關(guān)以及熔斷器組合電器》。
2.2.2滅弧系統(tǒng)不同
PC級(jí)ATS充分考慮了在電源轉(zhuǎn)換過程中可能出現(xiàn)的二次電弧擊穿問題，所以對(duì)觸頭開距有一定要求，而且
要求電弧的游離氣體應(yīng)迅速排放。否則，易造成電源相間短路。
2.2.3兩者電氣性能要求不同
PC級(jí)ATS是在6In電流，1.05Ue電壓下，接通/分?jǐn)嘌h(huán)次數(shù)為12次；而刀開關(guān)是在3Ie/1Ue下，接通/分?jǐn)?
次。兩者的電氣壽命、機(jī)械壽命也不同。PC級(jí)ATS的電氣壽命是在2In/1.05Ue條件下至少操作循環(huán)1000次，機(jī)械
壽命5000次；而刀開關(guān)的電氣壽命僅在1In/1Ue條件下操作200次，機(jī)械壽命800次。兩者電氣可靠性不同。
2.2.4切換速度不同
PC級(jí)ATS切換速度一般小于0.3s；而刀開關(guān)用于雙電源轉(zhuǎn)換時(shí)切換速度不少于1s。
2.2.5試驗(yàn)方法不同
在進(jìn)行接通與分?jǐn)嘣囼?yàn)時(shí)，PC級(jí)ATS是在不同的電源相序下進(jìn)行（滅弧能力考核較嚴(yán)）；而刀開關(guān)對(duì)相序
無要求。
通過上述對(duì)比可知PC級(jí)ATS是理想的雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)。
三、ATS產(chǎn)品的應(yīng)用
隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，現(xiàn)代生活和現(xiàn)代工業(yè)對(duì)斷電的容忍能力越來越差。國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家（尤其是美國和日
本）把ATS及配套產(chǎn)品視為電源的一部分，對(duì)ATS產(chǎn)品選擇與使用都很慎重。在雙電源緊急供電系統(tǒng)首選PC級(jí)
產(chǎn)品，且開關(guān)在轉(zhuǎn)換過程中不允許中間停留（即不帶零位）。其目的是增加電源的可靠性。
由于備用電源種類不同，ATS選擇也應(yīng)有所不同。
目前，國內(nèi)備用電源有三種形式：（1）電網(wǎng)；（2）發(fā)電機(jī)組；（3）EPS（蓄電池組逆變）。當(dāng)備用電源
為（2）或（3）時(shí)，其容量一般僅是常用電源容量的20%~30%。
ATS一般是不允許帶大電動(dòng)機(jī)或高感抗負(fù)載轉(zhuǎn)換。如大電動(dòng)機(jī)負(fù)載在運(yùn)行中切換，電源相位差距較大時(shí)它
將受到巨大的機(jī)械應(yīng)力。同時(shí)由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的反電勢(shì)引起的過電流可能造成熔斷器熔斷或斷路器脫扣。解決方
法常采用電阻吸收或減負(fù)荷方式。
在ATS的應(yīng)用電路中一般采用熔斷器隔離器，它們?cè)陔娐分衅饍蓚€(gè)作用，一是短路保護(hù)；二是維修隔離。