一文看懂双电源自动转换开关双电源转换开关有静态切换(STS)和自动转换(ATS)两类STS静态切换开关:两者机构设计理念不同:当一路电源发生欠压、断相、过压、停电、频率偏移等故障时就会切换到另一电源开关,保障了供电的安全和可靠。PC级ATS双电源开关,采用了横接式机构、双列复合式触头、微电机预储能、微电子控制技术,具有挂锁功能,明显通断位置指示的功能,实现了电源,负载隔离。它的可靠性非常高,可以使用8000次以上。CB级ATS双电源开关,它由两台三极或四极的塑壳断路器、机械联锁传动机构、辅助附件、报警触头、智能控制器等组成;结构有分体式和整体式两种。它的设计让两台断路器具有可靠的保护,彻底杜绝了同时合闸的可能性。
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电源二选一自动切换系统,第一路出现故障后STS自动切换到第二路给负载供电,第二路故障的话STS自动切换到第一路给负载供电。与传统的自动转换开关ATS不同,静态转换开关提供快速负载转换(一般为1/4周期),保证精密的电子设备不间断工作。负载重新转换到主输入电源实际上是瞬时的(≤5ms)。适合用于UPS-UPS,UPS-发电机,UPS-市电,市电-市电等任意两路电源的不断电转换,以上所有电源间都需要同步装置以保证两电源基本同步,否则STS无法切换。
STS转换方式:
STS静态转换开关采用先断后通(Break before Make)的切换方式,可以实现不同输入电源之间的不间断切换,为单电源负载提供双母线供电,如:非并联UPS系统的n+1冗余、 不同容量UPS系统的n+1冗余、 不同型号UPS系统的n+1冗余、 不同市电的冗余、 市电与发电机的冗余。其标准切换时间≤8 ms,不会造成IT类负载断电。既对负载可靠供电,同时又能保证STS在不同相切换时的安全性。
ATS自动转换开关:
双电源自动转换开关简称为ATSE(俗称双电源转换开关),是Automatic transfer switching equipment的缩写。ATS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。
ATS适用环境:ATS为机械结构,如果是大负载情况下转换时间为100毫秒以上,会造成负载断电。适合照明、电机类负载。双电源STS开关适用额定电流1A至400A,双电源ATS开关适用额定电流自6A至1250A交流电环境中。
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双电源转换开关接线和转换操作
将双电源自动转换开关置于调试台上,按正确相序连接相应电源线,相线与中性线(零线)按位对接,不能接错。
三极开关调试要点:
三极开关调试时,常用与备用零线分别要接至零线端子(NN与RN)位置上。设置双电源自动转换开关在自投自复工作模式,如两路电源电压正常,开关应置于常用电源位置,常用电源合闸。设置常用电源NA、NB、NC、NN任意相断相,双电源应自动转换至备用电源,如常用电源恢复正常,应转换回常用电源。调节常用电源任意相电压调至预定欠压电压值,双电源应自动转到备用电源。当常用电源恢复正常,开关应返回常用电源。当因故停电,且在较短时间内无法恢复供电时,必须启用备用电源。
调试步骤:
①切除市电供电各断路器(包括配电室控制柜各断路器,双电源切换箱市供电断电器),拉开双投防倒送开关至自备电源一侧,保持双电源切换箱内自备电供电断路器处于断开状态。②启动备用电源(柴油发电机组),待机组运转正常时,顺序闭合发电机空气开关、自备电源控制柜内各断路器。③逐个闭合电源切换箱内各备用电源断路器,向各负载送电。④备用电源运行期间,操作值班人员不得离开发电机组,并根据负荷的变化及时调整电压、厂频率等,发现异常及时处理。市电恢复供电时,应及时做好电源转换工作,切断备用电源,恢复市电供电。
双电源自动转换开关PC级与CB级的区别PC级:能够接通和承载正常和故障电流,但不用于分断短路电流的ATSE。能耐受预期短路电流(考核lcw和lcm),额定电流不小于计算电流的125%。图标符号(PC级)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。图标符号(CB级)CB级与PC级ATSE两者还有以下区别
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两路电源在转换过程中存在电源叠加问题:
PC级ATSE充分考虑了这一因素。PC级ATSE的电气间隙、爬电距离一般是断路器的电气、爬电距离的180%、150%(标准要求)。因而PC级ATSE安全性更好。
触头材料的选择角度不同:
断路器常常选银钨、银碳化钨材料配对,这有利于分断电弧,但该类触头材料易氧化,备用触头长期暴蒸在外,在其表面易形成阻碍导电、难驱除的氧化物,当备用触头一但投入使用,触头温开增高易造成开关烧毁甚至爆炸;而PC级ATSE充分考虑了触头材料氧化带来的后果。
从可靠性角度考虑:
PC级的比CB级的可靠性高一些,PC级使用的是机械+电子转换动作锁,CB级使用的是电子转换动作锁。目前为止一般CB级双电源自动切换开关都是由两个断路器构成本体,是各种双电源自动切换开关解决方案中结构最复杂的方案(运动部件比PC级双电源自动切换开关多一倍以上),CB级双电源自动切换开关的可靠性低于PC级双电源自动切换开关的可靠性(就如同断路器的可靠性低于负荷开关的可靠性一样的道理)。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。断路器(MCCB)一般触头压力较小,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应承受短时的短路电流,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。
动作时间:
两者动作时间相差较大,对于疏散照明之类的负载,基本上是只能用PC级了,因为要求的切换时间太短了。但当PC级产品用在减速电机上使用时,因为电机转速高,电路发生故障后,需等电机转速减速到一定程度触发开关动作机构才能断开,动作时间会比较慢。
PC级是否需要另外增加断路器:
PC级双电源切换开关没有短路保护功能,用户是否额外增加断路器应根据电路系统是否需要来考虑。《低压配电设计规范》GB 50054-2011 第6.3.6过负荷断电将引起严重后果的线路,其过负荷保护不应切断线路,可作用于信号。当采用CB级ATSE为消防负荷供电时,应采用仅有短路保护的断路器组成的ATSE。所以消防负荷一般都是采用PC级。
是否设置隔离开关:
加装隔离开关,主要为检修隔离用;但是会占用空间、增加成本,降低可靠性,建议工业用电系统中隔离开关需控制安装数量,在居民负荷中一般没必要设置隔离开关。
设计要点:
PC级能耐受预期短路电流,额定电流不小于计算电流的125%。CB级当采用CB级ATSE为消防负荷供电时,应采用仅有短路保护的断路器组成的ATSE。选用CB级双电源自动切换开关时,应标注产品的型号、电流等级和级数,及其所用断路器的型号、规格等。ATSE宜有检修隔离功能;当本体没有此功能时,设计上应采取隔离措施。消防负荷配电的双电源开关不建议选用带中间0位,所以在需要检修隔离时,推荐在前端设置隔离开关。
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