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摘要:本文介绍了ATSE的分类及其特点,并对其在实际工程设计中的应用进行了分析。PC级、CB级各具优缺点,设计者应综合考虑,因地制宜的设计选用。

  关键词:ATSE,PC级,CB级,转换时间,使用类别,极数

  1、前言

  在民用建筑供配电系统设计时,为了保障重要负荷供电的可靠性,很多规范对其电源都有明确的要求,其中国标《供配电系统设计规范》(GB50052-2009)与行标《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-2008)的规定:对于一级负荷,应由双重电源供电,当一电源发生故障时,另一电源不应同时受到损坏;对于二级负荷的供电系统,宜由两回线路供电。按照国标《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)和《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)(2005年版)规定,建筑物的消防控制室、消防水泵、消防电梯和防烟排烟风机等消防设备的供电,应在最末一级配电箱处设置自动切换装置。为此,为保证重要负荷供电的连续性,双电源自动转换开关电器在民用建筑中应用范围日益扩大。

  随着科学技术的飞速发展,民用建筑的高度不断增高,其功能也随之增强,建筑物中出现一、二级负荷概率也是越来越大。这样对ATSE的应用量也随之增多。然而ATSE的技术性能要求不断提高,因此对ATSE的合理选择就变得越加重要,所以电气设计人员应熟悉和了解其组成与工作原理、主要性能特点等,以便在设计过程中合理选择和使用双电源自动转换开关电器。

  2、ATSE的分类

  自动转换开关(automatictransferswitchingequipment,简称ATSE),是由一个或多个转换开关电器和其他必需的电器组成,用于监测电源电路、并将一个或多个负载电路从一个电源自动转换至另一个电源的电器,主要应用于交流电压不超过1000V或直流电压不超过1500V的配电系统中。

  ATSE主要包括PC级、CB级和CC级这三种类别,具体如下图所示

  :

  PC级ATSE:能够接通、承载但不用于分断短路电流。

  CB级ATSE:配备过电流脱扣器的ATSE。其主触头能够接通并用于分断短路电流。

  CC级ATSE:能够接通、承接,但不用于分断短路电流(受短路电流冲击后,主触头允许熔焊)。目前电气设计中较少采用。

  3、ATSE的应用实力分析

  通过上述的对比可知,PC级ATSE和CB级ATSE存在着很大的差别,具体而言,PC级的ATSE只完成转换,不具备保护功能;CB级ATSE除具有转换功能,还具有过负荷、短路的保护功能。现通过某高层中ATSE的应用实例,来分析其在实际使用中的选用。

  3.1ATSE在放射性供电系统中的应用

  图1

  图2

  在民用建筑电气设计中,图1和图2是常用的配电系统,图1中的CB级ATSE若是为消防负荷供电时,应执行《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-2008)第7.5.4条第4项规定:“当采用CB级ATSE为消防负荷供电时,应采用仅具有短路保护的断路器组成的ATSE,其保护选择性应与上下级保护电器相配合。”因此CB级ATSE不可因过负荷而转换电源,故取消或屏蔽其过负荷脱扣器令其作用于信号是很有必要的。图2中在PC级ATSE前加设了QF1和QF2断路器,一是保护整个配电系统,同时也为PC级ATSE的保护及维护检修提供了方便和帮助。

  3.2ATSE在树干式供电系统中的应用

  图三

  图四

  图五

  如图四所示的配电系统图,双电源采用的是PC级ATSE,若发生故障,只能令向其供电的低压配电柜两回馈出线开关先后跳闸,造成所有由该线路供电的电源箱失电,恢复供电唯一办法是找出故障点,并处理之。图五所示是在PC级ATSE前加设断路器,或图三所示选用CB级ATSE,这样可以将故障限制在发生故障的电源箱处,从而减小了停电的故障面。

  至于是采用PC级ATSE+前设断路器的方案好,还是采用CB级ATSE为好,前者方案的特点是“各司其职”,后者则是“合二为一”。其优缺点是仁者见仁,智者见智,需根据安装位置、经济性等来进行综合考虑选择。

  实际电气设计当中,由于PC级的ATSE的可靠性高于CB级的ATSE,因此在需要设置ATSE的地方,都可以选用PC级ATSE,特别是重要场所更应优先考虑选用PC级的ATSE,若系统需要设置短路保护功能时,只需在PC级ATSE前端设置短路保护电器。另外,在应用PC级的ATSE时,需要注意《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-2008)第7.5.4条第3项规定:“当采用PC级自动转换开关电器时,应能耐受回路的预期短路电流,且ATSE的额定电流不应小于回路计算电流的125%。”

  4、ATSE选用中还应注意的问题

  在民用建筑电气设计时,除了选用PC级还是CB级ATSE的问题外,还应注意ATSE的转换时间、使用类别以及极数选择等问题。

  4.1转换时间

  ATSE每一次转换都是一个断电过程,会对系统产生一些影响。从ATSE标准看,ATSE有五种转换时间概念,有两种转换时间概念最有使用价值:一个是最小断电时间(由开关本体的机构决定),一个是总转换时间(即本体转换时间+控制器延时时间)。不同的负载和电源状况,有不同的要求,需要给予注意。因此设计选型时,应根据允许中断供电时间及负荷特性(见表1)选定ATSE的总转换时间。

  表1负荷的允许中断供电时间

  用电负荷情况允许中断供电时间(s)

  电子信息

  系统A级≤0.004

  B级≤0.01

  C级-

  0级(不间断)不间断供电

  医疗设备0.15级(很短时间的间断)≤0.15

  0.5级(短时间的间断)≤0.5

  15级(不长时间的间断)≤15

  >15级(长时间的间断)>15

  应急照明疏散照明≤5

  备用照明≤5

  金融、商业交易场所的备用照明≤1.5

  安全照明≤0.25

  4.2使用类别

  在不同的负荷情况下,负荷在启停、工作、改变工作状态时工作电流是要发生变化的,而使用类别反应了正常工况下的接通与分断能力。所以在设计前分析负荷在各工况下电流的变化,根据范围选择合适的使用类别是有必要的。

  在《低压开关设备和控制设备第6-1部分:多功能电器转换开关电器》(GB/T14048.11-2008)中,对ATSE的使用类别有明确的规定,见表2。

  表2使用类别

  电流

  性质使用类别典型用途

  A操作B操作

  交流AC-31AAC-31B无感或微感负载

  AC-32AAC-32B阻性和感性的混合负载,包括中度过载

  AC-33iAAC-33iB系统总负荷包含笼型电动机及阻性负载

  AC-33AAC-33B电动机负载或包含电动机、电阻负载和

  30%以下白炽灯负载的混合负载

  AC-35AAC-35B放电灯负载

  AC-36AAC-36B白炽灯负载

  直流DC-31ADC-31B电阻负载

  DC-33ADC-33B电动机负载或包含电动机的混合负载

  DC-36ADC-36B白炽灯负载

  4.3极数选择

  通常ATSE的极数分为二极、三极和四极。一般单相电路采用二极ATSE,三相电路采用三极ATSE,四极ATSE能实现三相电路带中性线的转换。

  (a)三极ATSE主要用于同种性质电源,一般是指同一电网下不同变压器或不同线路等之间的转换。

  (b)正常供电电源与备用发电机之间应选用四极ATSE。

  (c)带剩余电流动作保护功能的供电系统中应采用四极ATSE。

  (d)在两个不同接地系统间的电源切换开关应采用四极ATSE。

  (e)TN-C-S、TN-S系统中的电源转换开关,应采用四极ATSE。

  5、结束语

  综上所述,ATSE装置是应急配电系统的一个组成部分,应根据该系统的具体设置,有关要求等来确定其级别的选用。PC级、CB级各具优缺点,因此在电气设计中,应根据负荷的重要性、供电方式及资金投入等综合因素进行考虑,合理的选用ATSE装置。

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