双电源转换开关的应用设计

一、国家现行标准规定需设置电源自动切换装置

GB50052-95 《供配电系统设计规范》规定：“一级负荷：两个电源，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。”；“一级负荷中的特别重要负荷：除有两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急电源系统。”；“二级负荷：宜有两回线路供电。” 

GB 50016-2006《建筑设计防火规范》规定：“消防控制室、消防水泵房、防烟与排烟风机的消防用电设备及消防电梯等的供电，应在其配电线路的最末一级配电箱处设置自动切换装置。”

GB 50045-95《高层民用建筑设计防火规范》（2005年版）规定：“高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟风机等的供电，应在最末一级配电箱处设置自动切换装置。”

GB 50160-2008《石油化工企业设计防火规范》要求：“重要消防低压用电设备的供电应在最末一级配电装置或配电箱处实现自动切换”

GB 50348-2004《安全防范工程技术规范》规定了“宜采用两路独立电源供电，并在末端自动切换”；

GB 50314-2000《智能建筑设计标准》规定了“应有两路独立电源供电，并在末端自动切换”。

二、电源自动切换装置

    1高压开关站或高压变电所不同母线段一般采用高压断路器的备用电源自动投入装置

    2低压变电所母线段一般采用框架式断路器的母联自投装置

    3末级配电装置一般采用自动转换开关电器(ATSE)

三、自动转换开关电器(ATSE)

    1定义

自动转换开关电器(ATSE)是由一个（或几个）转换开关电器和其他必需的电器组成，用于监测电源、并将电路从一个或几个负载电路从一个电源自动转换至另一个电源的电器. 即自行操作的转换开关电器。

    2组成

ATSE通常包括主体部分和控制器。

主体部分：用于转换主电路负载电源的开关电器，它分专用型和派生型。

控制器：用于检测及监视主电路电源的工作状况，当电源偏离正常工作状态时，控制器发出动作指令使ATSE转换到正常工作的电源侧。

    3按主体分类

    分为PC级、CB级、CC级三种.

    PC级：能够接通、承载、但不用于分断短路电流的ATSE。

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路短路电流。

CC级：能够接通、承载、分断其额定电流的ATSE。

    PC级ATSE有两种型式。即：由转换开关、电机操作机构或电磁操作机构、转换控制器、联锁机构组成及由无短路保护的断路器、电动操作机构、转换控制器、联锁机构组成的型式。

CB级ATSE是由断路器、电机操作机构或电磁操作机构、转换控制器、联锁机构组成。

CC级ATSE是由接触器、其控制电路、联锁机构组成。

    4按主体工作位分类

ATSE工作位分为二个工作位和三个工作位

二个工作位：TSE主触头仅有两个工作位，即“正常电源位”或“备用电源位”。

    三个工作位：TSE主触头有三个工作位，即 “正常用电源位”、“备用电源位”及“断开位置”。

    5按开关电器的操作分类

开关电器一般分为有自投自复和自投不自复操作二种。

自投自复的操作：当正常电源发生故障时，ATSE自动将负载从正常电源转换至备用电源；当正常电源恢复后，则自动将其负载返回到正常电源。

自投不自复的操作：当正常电源发生故障时，ATSE自动将负载从正常电源转换至备用电源；当正常电源恢复后，由运行人员操作ATSE将负载返回至正常电源。

四、自动转换开关电器(ATSE)的应用

1自动转换开关电器(ATSE)的一次电路

 PC级ATSE在线检修需设旁路开关。即选用二套ATSE，通过各设三个隔离电器使其将有故障的ATSE推退出检修。

2自动转换开关电器(ATSE)应符合GB50054的规定

GB 50054-95《低压配电设计规范》规定了低压配电设计所选用的电器应符合“一.电器的额定电压应与所在回路标称电压相适应；二.电器的额定电流不应小于所在回路的计算电流；三.电器的额定频率应与所在回路的频率相适应；四.电器应适应所在场所的环境条件；五.电器应满足短路条件下的动稳定与热稳定的要求。用于断开短路电流的电器，应满足短路条件下的通断能力。”及“验算电器在短路条件下的通断能力，应采用安装处预期短路电流周期分量的有效值，当短路点附近所接电动机额定电流之和超过短路电流的1%时,应计入电动机反馈电流的影响”。

3自动转换开关电器(ATSE)使用类别应与负载匹配

ATSE的使用类别表

     4自动转换开关电器(ATSE)三工作位的断开位是过渡暂停位

GB/T 14048.11-2002 /IEC 60947-6-1：1998《低压开关设备和控制设备  第6部分：多功能电器  第1篇：自动转换开关电器》中规定的“PC级ATSE的操作机构不应使负载电路与常用电源和备用电源均保持长期断开。但是，可具有一预定断开期间，以便完成转换过程，在某些情况下，可提供一休止位置。”及“CB级ATSE预定的断开时间和/或断开位置。”

采用三位可以理解为在断开位使其电流为零，然后转换至备用位，防止转换过程出现并列运行而过流跳闸的可能。 

GB16895.20-2003/IEC60364-5-551：1994《建筑物电气装置  第5部分：电气设备的选择和安装  第55章：其他设备第551节：低压发电设备》，第551.6.1条规定了低压发电设备作为公用电网备用电源时防止与电网并列运行“适当的预防措施包括：—在转换开关的操作机构之间或转换开关的控制回路之间进行电气的、机械的或电气—机械的联锁；—用具有单个可多用钥匙的多锁系统；—采用具有‘先断后合’功能的三个操作位置的转换开关；—具有适当联锁的自动转换开关器件；—其他等效的安全操作措施。”；

5自动转换开关电器(ATSE)功能应与其设置目的匹配

低压发电设备与公网并列运行时涉及频率、电压等电能质量指标

GB16895.20-2003/IEC60364-5-551：1994《建筑物电气装置  第5部分：电气设备的选择和安装  第55章：其他设备第551节：低压发电设备》，第551.7.2条规定了“当公用电网发生断电事故或在供电端的电压或频率的偏差超出正常供电的允许值时，应有将发电设备与公用电网解列的保护措施”；第551.7.3条规定了“当公用电网的电压和频率超过第551.7.2条所要求的保护动作极限值时，应有防止发电设备接入公用电网的措施”

保证连续供电可靠性涉及是否有电，对欠电压、过电压等电能质量应根据其运行需求确定。

多功能影响主要目标的实现。

6建议采用自动转换不自复的ATSE

电动机等用电设备一般为保护设备和人身安全设有低电压保护，在无准备时自动复归会造成停运，对于停电的时间不可知及没有设置相应需要的自起动控制的重要设备可能带来严重后果。

对于应急供电设置自复的ATSE无必要性。对于备用供电系统其设计已考虑到具有带全部一、二级负荷，不自复不会带来不良后果。

不自复ATSE可以简化与高压备自投、低压母联自投、与发电设备的切换等的时限配合。

为此建议优先选用自投不自复的ATSE。

7 应按照电击防护及接地型式的规定确定ATSE的极数

IT系统中性线不接地；TT系统中性线不允许二次接地；TN系统PEN导体一旦分成了N和PE导体后，N导体不允许二次接地。

N不设隔离极会否发生电击危险。

8 线路保护不应危机ATSE的安全

CB级ATSE具有分断短路电流的能力；PC级ATSE具有部分分断短路电流的能力；CC级ATSE不具有分断短路电流的能力。

线路保护的完全选择性在重要负荷的供电中十分关键。

9应重视ATSE控制器的可靠性和起动转换条件

ATSE可靠性与其控制器的可靠性密不可分，工程设计人重视开关主体的选择，对ATSE的起动转换条件了解的很不够，尤其ATSE是成品，不需要设计其控制电路图，选用的ATSE的起动转换条件能满足是设计意图。

10 不合理设置ATSE将影响供电的可靠性。

ATSE不是在一供电系统中设计的级数越多越可靠，以外部电源及自备电源接入处和末端配电装置处设置为宜。