關(guān)鍵詞: 雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)、ATS、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器、 ATSE 標(biāo)準(zhǔn)
目前,雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)(ATS)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有幾十年的運(yùn)用歷史,在沒有標(biāo)準(zhǔn)之前,各種開關(guān)(接觸器、斷路器、隔離開關(guān)等)都被運(yùn)用在雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)上面。自從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/14048.11實(shí)施以來,雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)(ATS)作為一個(gè)獨(dú)立的低壓開關(guān)種類,被廣泛用于兩路電源間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換,以確保重要負(fù)載電源的連續(xù)供應(yīng)。目前有多種型式的雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān),本文從標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)、選用等方面,給予探討,也希望能給廣大用戶和愛好者提供參考。
一、 標(biāo)準(zhǔn):
◆國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):GB/T14048.11-2002
IEC標(biāo)準(zhǔn):IEC60947-6-1:1998
低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第6部分:多功能電器 第一篇:自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器
◆國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的定義:由一個(gè)(或幾個(gè))轉(zhuǎn)換開關(guān)電器和其它必需的電器組成,用于檢測(cè)電源電路,并將一個(gè)或多個(gè)負(fù)載電路從一個(gè)電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)電源的電器!
◆中文標(biāo)準(zhǔn)名稱:自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器 英文標(biāo)準(zhǔn)名稱:Automatic Transfer Switching Equipment (ATSE)
◆PC級(jí)ATSE:能夠接通、承載、但不用于分?jǐn)喽搪冯娏鞯腁TSE!
CB級(jí)ATSE:配備過電流脫扣器的ATSE,它的主觸頭能夠接通并用于分?jǐn)喽搪冯娏鳌 ?br />◆認(rèn)證情況:中國(guó)、IEC、UL都對(duì)ATSE制訂專門的標(biāo)準(zhǔn)(幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)完全等同),所以,就必須選擇符合標(biāo)準(zhǔn)的ATSE,由于我國(guó)ATSE沒有實(shí)行CCC認(rèn)證,所以,目前符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的唯一依據(jù)就是獲得由中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心按照GB/T14048.11標(biāo)準(zhǔn)頒發(fā)的CQC證書。
◆特別說明:
• 在沒有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之前,只要具有失電自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能,都被用于兩路電源間的自動(dòng)轉(zhuǎn)換,最早的就是用兩個(gè)接觸器加一個(gè)邏輯電路控制器組合而成的產(chǎn)品。在有了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之后,選擇ATSE就必須以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為最低要求設(shè)計(jì)、制造、選擇和使用。目前,由于ATSE沒有實(shí)施CCC認(rèn)證,所以,能夠證明一個(gè)開關(guān)是否符合ATSE國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的唯一依據(jù)就是CQC認(rèn)證(按照GB/14048.11標(biāo)準(zhǔn));
• ATSE標(biāo)準(zhǔn)分PC級(jí)和CB級(jí)兩種類別,國(guó)標(biāo)里其進(jìn)行CQC認(rèn)證的型式試驗(yàn)的內(nèi)容是不一樣的,所發(fā)的CQC證書也是不同的,不能夠互相代替,也不能夠混淆;
• ATSE是一個(gè)裝置,由開關(guān)本體和檢測(cè)控制器組成,能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)兩路電源的狀態(tài),當(dāng)常用電源出現(xiàn)故障時(shí)(一相或者多相斷相、欠壓、過壓、頻率偏差等),能夠?qū)㈤_關(guān)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到備用電源?刂破魇瞧浔夭豢缮俚慕M成部分,也是ATSE與其它低壓開關(guān)的主要區(qū)別,對(duì)其功能、可靠性必須給予高度重視。
二、 結(jié)構(gòu)分析:
◆ATSE一般由三部分組成:開關(guān)本體(ATS)、驅(qū)動(dòng)/保持機(jī)構(gòu)、控制器
◆開關(guān)本體:指主觸頭的結(jié)構(gòu)、材料、動(dòng)靜觸頭連接方式、觸頭壓力、同步性、超程、動(dòng)觸頭開啟速度、滅弧方式等等構(gòu)成。
◆驅(qū)動(dòng)/保持機(jī)構(gòu):使觸頭完成閉合、開啟的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。有三種方式,電磁直接驅(qū)動(dòng)/保持(例如接觸器);勵(lì)磁+連杠傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)/機(jī)械保持;減速電機(jī)+傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)/機(jī)械保持!
◆控制器:從僅有單相缺相控制功能到具有超過ATSE預(yù)設(shè)定的參數(shù)要求的參數(shù)檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定、顯示、帶通訊接口等功能,差別很大!
◆提示:一個(gè)真正技術(shù)先進(jìn)、可靠性高的ATSE,必須是以上三個(gè)部分都同步達(dá)到相應(yīng)的水平。一個(gè)部分的缺陷,就是整個(gè)ATSE的缺陷。選擇高可靠性的ATSE,也必須從以上三個(gè)方面綜合判斷。
◆下面就目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)供應(yīng)的產(chǎn)品,進(jìn)行分析:
• 開關(guān)本體(ATS):開關(guān)本體是ATSE的核心,ATSE的電氣性能基本取決于此。目前市場(chǎng)上銷售的ATSE,有兩種本體結(jié)構(gòu):一種是直接采用標(biāo)準(zhǔn)的開關(guān)(接觸器、斷路器、隔離(負(fù)荷)開關(guān))作為本體,市場(chǎng)90%以上的ATSE是此類結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是:利用現(xiàn)有已經(jīng)非常成熟的開關(guān),所以開發(fā)、制造成本低,開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)小、投入少,產(chǎn)品上市速度快,國(guó)內(nèi)有許多專門從事此類產(chǎn)品OEM貼牌的廠商。需要用戶注意,這種結(jié)構(gòu)的開關(guān),其電氣性能基本取決于所選用的本體開關(guān)的電氣性能。另一種是完全獨(dú)立單獨(dú)設(shè)計(jì)(以ASCO、KRC共立為代表)的本體結(jié)構(gòu)。因?yàn)槭菍iT設(shè)計(jì),所以觸頭材料、壓力、開啟速度、滅弧等開關(guān)的所有性能都可以按照要求設(shè)計(jì)(特別是高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求或者特殊用途,例如AC-33A、耐高電流沖擊能力等)。這類產(chǎn)品的缺點(diǎn)是:開發(fā)周期長(zhǎng)、成本高;產(chǎn)品成本高!
本體結(jié)構(gòu)的選擇依據(jù),主要取決于使用類別(負(fù)載類型)。例如,用于消防水泵、風(fēng)機(jī)和電梯的ATSE,屬于電感性負(fù)載,所以要求選用使用類別為AC-33B的ATSE產(chǎn)品。美國(guó)ASCO、日本共立KRC的ATSE產(chǎn)品甚至達(dá)到AC-33A的要求。盡管ATSE是非頻繁操作的開關(guān),但按照AC-33A的要求制造,體現(xiàn)產(chǎn)品更高的可靠性。
按照國(guó)標(biāo)GB/T14048.11-2002交流自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)使用類別分類如下:
電流性質(zhì) 使用類別 典型用途
頻繁操作 不頻繁操作
交流 AC-31A AC-31B 無感或微感負(fù)載
AC-33A AC-33B 電動(dòng)機(jī)負(fù)載或包含電動(dòng)機(jī)、電阻負(fù)載和30%以下白熾燈負(fù)載的混合負(fù)載
AC-35A AC-35B 放電燈負(fù)載
AC-36A AC-36B 白熾燈負(fù)載
根據(jù)本產(chǎn)品的研發(fā)經(jīng)驗(yàn),要滿足AC-33使用類別標(biāo)準(zhǔn),開關(guān)就必須采用特殊的觸頭材料(銀合金)、開啟速度要快(>0.5m/s)、要有專門的滅弧裝置快速滅弧。一般采用銅材作觸頭材料、用電機(jī)驅(qū)動(dòng)(開啟速度慢)、沒有特別滅弧裝置的開關(guān),是很難通過真正嚴(yán)格按照AC-33使用類別,同時(shí)滿足ATSE機(jī)械、電氣壽命等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn)的!
• .驅(qū)動(dòng)/保持機(jī)構(gòu):因?yàn)椴捎玫谋倔w結(jié)構(gòu)不同,所以導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)/保持的結(jié)構(gòu)也不同。采用現(xiàn)成的斷路器和隔離(負(fù)荷)開關(guān)作為本體,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是減速電機(jī)+傳動(dòng)連桿,機(jī)械連鎖、機(jī)械保持,保持狀態(tài)無需電能。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是:轉(zhuǎn)換速度較慢、觸頭分離速度慢(相對(duì)于勵(lì)磁直接驅(qū)動(dòng))。專門設(shè)計(jì)的ATSE,采用的是勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)+連桿傳動(dòng),機(jī)械保持、結(jié)構(gòu)連鎖,這種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換速度快,觸頭分離速度快(100A以下可以達(dá)到0.75m/s以上)。
• 控制器:控制器是ATSE必不可少的組成部分,ATSE能否在關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮作用,控制器的可靠性是關(guān)鍵,這也是ATSE區(qū)別于其它低壓開關(guān)的最重要之處。一般用戶(包括一些制造商)往往只關(guān)注ATSE的電氣性能,忽視了控制器的功能和可靠性。實(shí)際上,ATSE在使用過程中,絕大部分故障是控制器故障。因?yàn)橹挥锌刂破魇沁B續(xù)工作的器件,所以其設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)都要嚴(yán)格控制!
目前市場(chǎng)上供應(yīng)的ATSE控制器,最簡(jiǎn)單的是只能檢測(cè)一路電源的斷相,復(fù)雜的可以檢測(cè)除電源故障(一相或者多相斷相、欠壓、過壓、頻率偏差等)以外,還可以檢測(cè)發(fā)電機(jī)的多個(gè)參數(shù)、可以提供發(fā)電機(jī)控制信號(hào)和通訊接口等等。選用什么樣的控制器,需要考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)和負(fù)載!
◆特別提示:
• 在一個(gè)系統(tǒng)中,各級(jí)ATSE的轉(zhuǎn)換時(shí)間要有一個(gè)合理的“順序”,這就要求ATSE的控制器可以在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定ATSE的轉(zhuǎn)換時(shí)間;
• 帶通訊接口的控制器,需要能夠提供與上位機(jī)通訊記錄的檢測(cè)報(bào)告,因?yàn)橹挥型ㄓ嵔涌冢ㄓ布┎荒鼙WC能夠正常通訊(軟件)。
三、 選用注意事項(xiàng)
• 必須選擇滿足國(guó)家ATSE標(biāo)準(zhǔn)要求的產(chǎn)品,具備CQC認(rèn)證(按照GB/14048.11標(biāo)準(zhǔn))是目前唯一的依據(jù);
• 從結(jié)構(gòu)可靠性來講,PC級(jí)ATSE可靠性高于采用斷路器組成的CB級(jí)ATSE,所以,高可靠性要求的場(chǎng)所,宜選用PC級(jí)ATSE(美國(guó)ASCO、GE,日本共立KRC、愛知,法國(guó)溯高美等國(guó)際知名專業(yè)ATSE廠商只提供PC級(jí)ATSE也是佐證);
• 設(shè)計(jì)時(shí)選用PC級(jí)還是CB級(jí),考慮的出發(fā)點(diǎn)不應(yīng)是是否需要短路保護(hù)功能(PC級(jí)前面加上短路保護(hù)電氣,系統(tǒng)就具備與CB級(jí)同樣的保護(hù)功能),而是可靠性和成本?煽啃砸蟾,宜選用PC級(jí)產(chǎn)品;要求成本低可選用CB級(jí)。
• 斷開故障電源的時(shí)間,不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品是不同的,對(duì)故障電源(例如斷相)敏感度高的負(fù)載,就需要注意,應(yīng)選用能夠快速斷開故障電源的勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)式ATSE。采用斷路器的CB級(jí)ATSE和采用隔離(負(fù)荷)開關(guān)的ATSE,是用減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)(電機(jī)轉(zhuǎn)速一般為15-20rpm,開關(guān)需要轉(zhuǎn)動(dòng)到一定轉(zhuǎn)角后觸頭才能斷開),以100A以下電流等級(jí)開關(guān)為例,控制器發(fā)出轉(zhuǎn)換指令后,需要1秒以上的時(shí)間,故障電源才會(huì)斷開,而采用勵(lì)磁直接驅(qū)動(dòng)的ATSE,只需要大約30毫秒,故障電源就可以斷開。
• PC級(jí)前端是否需要加短路保護(hù)電器取決于PC級(jí)ATSE能否承受前端短路保護(hù)電器保護(hù)電流的沖擊。如果能夠承受,切換箱內(nèi)就不需要再加短路保護(hù)電器,如果不能承受,就需要加一個(gè)保護(hù)電流低于PC級(jí)ATSE額定限制短路電流的保護(hù)電器,這需要制造商提供ATSE額定限制短路電流的保護(hù)電器類型和參數(shù)。PC級(jí)ATSE的額定限制短路電流必須與前端保護(hù)電器類型和參數(shù)匹配,此點(diǎn)需要特別注意。
• 要注意選擇適合負(fù)載特性的ATSE,此點(diǎn)非常重要,否則可能一次切換就導(dǎo)致開關(guān)損壞。帶電感負(fù)載的ATSE宜選用具有AC-33使用類別的ATSE。符合這種要求的開關(guān),觸頭材料應(yīng)當(dāng)是銀合金,開啟速度要較快,還必須有專門的滅弧裝置。
• 要充分注意操作、維護(hù)、更換的方便性:因?yàn)锳TSE在國(guó)內(nèi)還是較新的電器,使用時(shí)間短、范圍小,一般用戶(特別是不直接使用的用戶)不太注意產(chǎn)品的操作、維護(hù)、更換的方便性,但成熟的產(chǎn)品,應(yīng)當(dāng)是充分考慮這些因素的。因?yàn)榭刂破鞴收鲜茿TSE使用過程中故障最多的部分,所以,控制器應(yīng)當(dāng)是外置式設(shè)計(jì),也就是可以不用拆開關(guān)就可以方便快捷更換控制器。用斷路器的CB級(jí)ATSE,短路保護(hù)跳閘以后需要專門的操作才能夠恢復(fù)。如果出現(xiàn)其中一個(gè)斷路器故障,就必須整個(gè)更換新的同型號(hào)ATSE,如果不能隨時(shí)快速保證產(chǎn)品供應(yīng)(制造商的供應(yīng)和物流、服務(wù)能力),出現(xiàn)故障將會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)期停電,這些需要事先充分考慮。
•另外,建議一些場(chǎng)合可以選擇進(jìn)口PC級(jí)開關(guān)本體(ATS),同時(shí)選擇配套的國(guó)產(chǎn)控制器。因?yàn)橥ㄟ^大量的工程實(shí)踐表明,全套進(jìn)口的PC級(jí)ATSE價(jià)格比較高,而國(guó)內(nèi)部分廠家生產(chǎn)的控制器質(zhì)量也比較好,且價(jià)格很實(shí)惠!