ATS的选用

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1 引言
  随着民用建筑设施功能的完善和负荷供电等级的提高,双电源自动转换装置(ATSE)的应用也越来越广泛,目前主流的方向也以PC级双电源自动转换装置和CB级双电源自动转换装置为主,二者的尽管同属双电源自动转换装置,但由于存在功能上的差异,在实际设计和应用过程中,PC级与CB级的选用问题日渐凸显,仍有较多的问题需要探讨和研究。本文就在民用建筑电气设计中的末端不同负荷类型的双电源应用情况,透过剖析PC级和CB级双电源自动转换装置与上一级配电系统的配合使用,得出对PC级与CB级双电源自动转换装置的不同选择。
2 发展历程
  双电源自动转换装置即ATSE,由一个(或几个)转换开关电器和其他必需的电器(转换控制器)组成,用于监测电源电路、并将一个或几个负载电路从一个电源转换至另一个电源的开关电器。
  截止到目前,双电源自动转换装置(ATSE)经历了四个发展阶段,即两接触器型、两断路器型、励磁式专用转换开关和电动式专用转换开关。
  a.两接触器型转换开关为第一代,是我国最早生产的双电源转换开关,它是由两台接触器搭接而成的简易电源,这种装置因机械联锁不可靠、耗电大等缺点,因而在工程中越来越少采用。
  b.两断路器式转换开关为第二代,也就是国家标准和IEC标准中所提到的CB级ATSE,它是由两断路器改造而成,
另配机械联锁装置,可具有短路或过电流保护功能,但是机械联锁不可靠。
  c.励磁式专用转化开关为第三代,它是由励磁式接触器外加控制器构成的一个整体装置,机械联锁可靠,转换由电磁线圈产生吸引力来驱动开关,速度快。
  d.电动式专用转换开关为第四代,是PC级ATSE,其主体为负荷隔离开关,为机电一体式开关电器,转换由电机驱动,转换平稳且速度快,并且具有过0位功能。
3 PC级与CB级的特点说明
  PC级双电源自动转换装置采用一体式转换结构,励磁驱动,简单可靠,动作时间快,一般100-200MS。只有电源转换功能,没有短路及过载保护功能。触头为银合金,触头分离速度大,有专门设计的灭弧室。
  CB级双电源自动转换装置是由两台断路器为基础,由控制器控制带有机械连锁的电动传动机构来实现两路电源的自动转换。切换时间0.5-1s。
  在对配电系统选择性的基本要求上,对CB 级产品而言,可以根据生产厂家提供的数据进行选型,实现选择性;对PC级产品而言,就需要在ATSE 的进线端加装短路电流保护器:熔断器或断路器,来实现选择性的要求。CB 级产品自身带有电流故障保护有利于降低成本及系统复杂度。但选用PC级产品,则必须在进线端加过电流保护电器,加大箱体的尺寸和造价,同时易出现故障状态下的重合闸,扩大事故的影响范围。
  随着断路器功能的不断延伸,新型的断路器也兼具有仅具有电磁脱扣的功能,从而使CB级的双电源转换装置不仅具
双电源自动转换装置PC级和CB级的选用
摘要:本文简要介绍双电源自动转换装置的发展历程,明确双电源自动转换装置中PC级和CB级所处的不同阶段,对PC级与CB级双电源自动转换装置的突出特点进行列举,重点就双电源自动转换装置在民用建筑电气设计中的实际应用进行详细分析,深入解析PC级与CB级双电源自动转换装置在不同负荷类型和配电方式情况下的应用特点,通过举例描述进行二者功能使用和系统运行的判断,由此得到对二者应用优劣性的详细说明,从而得出PC级与CB级双电源自动转换装置在实际应用中的具有针对性的选用方法。
中机十院国际工程有限公司洛阳分公司 赵书涛洛阳市水务集团有限公司             李雪洁
有PC级的过载不脱扣功能,又具有短路保护功能,除切换速度上不及PC级外,在价格和功能要求上,都优于PC级装置,从而也为某些场合替代PC级双电源自动转换装置提供可能。
4 PC级与CB级的应用分析
  在应用过程中PC级双电源自动转换装置有一定的承受短路电流的能力,但没有切断短路电流的能力,其前端需要设置短路保护电器。此外还应考虑设置隔离电器的检修安全要求。CB级双电源自动转换装置具有过载保护和短路保护功能,并能够切断短路电流,且兼具有隔离功能。
  以下对民用建筑电气设计中采用PC级和CB级双电源自动转换装置分别为采用放射方式为消防负荷配电切换、采用
图1.2),根据《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008中的第7.5.4条,双电源自
动转换装置的额定电流不应小于回路计算电流的125%,且宜具有检修隔离功能,选用140A的4极PC双电源自动转换装置。由于选用PC及双电源自动转换装置仅作为电源切换,上一级变配电所内(见图1.1)的开关选择应与此PC级装置相同,不用考虑选择性,仅作为末端切换的短路保护,选用断路器额定电流为140A,带过载报警不脱扣附件(200附件)的断路器。此时,PC级双电源自动转换装置不仅能够满足消防负荷供电连续性的要求,保证消防负荷在过载时持续运行,而且能够与上一级开关配合提供末端设备的短路保护,但不能就地提供短路保护。应明确指出的是在《固定式消防泵驱动器-控制器》(IEC标准修正草案)中和《低压开关设备和控制设备固定式消防泵驱动器的控制器》(GB/T-21208-2007)标准中指出,消防泵的双电源ATSE不应带短路和过电流保护功能,必须选用PC级二位置ATSE,以保证消防设施不间断供电。故若为消防泵和喷淋泵供电时,应严格选用PC级双电源自动切换装置。
    当选用CB级双电源自动转换装置为消防负荷配电时(见图1.4),为满足消防负荷供电连续性的要求,
应选用具有过
树干方式为消防负荷配电切换、采用放射方式为非消防负荷配电切换和采用树干方式为非消防负荷配电切换时的分析,得出相应的分析结果,从而得出二者的应用差异。  4.1 采用放射方式为消防负荷配电切换时
  当选用PC级双电源自动转换装置为消防负荷配电时
(见
载报警不脱扣的CB级双电源自动转换装置,如图选用的带过载报警不脱扣附件(200附件),与此同时,CB级双电源自动转换装置也具有短路保护功能,能够在末端切换处直接保护末端设备。由于选用CB级双电源自动转换装置仅作为电源切换,上一级变配电所内(见图1.3)的开关选择应与此CB级装置进行选择性配合,选用额定电流160A,带过载报警不脱扣附件(200附件)的断路器。此时,CB级双电源自动转换装置也能够保证消防负荷末端在过载时持续运行,且能够由本级双电源自动转换装置提供短路保护。      4.2 采用树干方式为消防负荷配电切换时 
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  当干线分支选用PC级双电源自动转换装置为消防负荷配电时(见图2.2),双电源自动转换装置的额定电流不应小于回路计算电流的125%,且宜具有检修隔离功能。分别选用
25A的4极PC双电源自动转换装置和100A的4极PC双电源自动转换装置。由于采用干线配电方式,上一级变配电所内(见图2.1)的开关选择应与干线计算电流开关选择相同,不用考虑选择性,仅作为末端切换的短路保护,选用额定电流100A,带过载报警不脱扣附件(200附件)的断路器。此时,各个分支线路的PC级双电源自动转换装置能够保证消防负荷末端在过载时持续运
行,尽管能够由上一级开关提供短路保护,但由于干线配电,支线短路时不能够将短路故障控制在一定的范围之内,有可能将短路故障扩大。 
  当干线分支选用CB级双电源自动转换装置为消防负荷配
电时(见图2.4),为满足消防负荷供电连续性的要求,应选用具有过载报警不脱扣的CB级双电源自动转换装置,如图选用的带过载报警不脱扣附件(200附件),与此同时,
CB级双
电源自动转换装置也具有短路保护功能,能够在末端切换处直接保护末端设备。由于干线分支选用CB级双电源自动转换装置仅作为电源切换,上一级变配电所内(见图1.3)的开关选择应与此CB级装置进行选择性配合,选用额定电流100A,带过载报警不脱扣附件(200附件)的断路器。此时,分支线路的CB级双电源自动转换装置既能够保证消防负荷末端在过载时持续运行,又能够由本级双电源自动转换装置提供短路保护,将支线的短路故障控制在本支线范围之内。
3 采用放射方式为非消防负荷配电切换时
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  当选用PC级双电源自动转换装置为非消防负荷配电时(见图3.2),双电源自动转换装置不能为本级配电提供过载保护,也不能为本级配电提供短路保护,只能依赖上一级变配电所开关带过载和
电磁脱扣附件(300附件)的断路器(见图3.1),对本级配电进行过载和短路保护。另外由于不能提供就地的过载和短路保护,故而末端过载或短路时,故障会反映于上一级,不便于检修维护。 
  当选用CB级双电源自动转换装置为非消防负荷配电时(见图3.4),具有热磁脱扣特性和短路保护,能够在末端切换处直接保护末端设备。由于选用CB级双电源自动转换装置仅作为电源切换,上一级变配电所内(见图3.3)的开关选择应与此CB级装置进行选择性配合,选用额定电流180A,带过载和电磁脱扣附件(300附件)的断路器,。此时,CB级双电源自动转换装置能够保证非消防负荷的可靠稳定运行。
4 采用树干方式为非消防负荷配电切换时
    当干线分支选用PC级双电源自动转换装置为非消防负荷配电时(见图4.2),分别选用100A的4极PC双电源自动转换装置。由于采用干线配电方式,上一级变配电所内(见图4.1)的开关选择应与干线计算电流开关选择相同,不用考虑选择性,仅作为末端切换的短路保护,选用额定电流160A,带过载和电磁脱扣附件(300附件)的断路器。此时,
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由于各个分支线路的PC级双电源自动转换装置没有过载保护
和短路保护功能,尽管能够由上一级开关提供过载和短路保护,但由于采用干线配电,有可能将故障范围扩大。    当干线分支选用CB级双电源自动转换装置为非消防负荷配电时(见图4.4),选用的带过载和电磁脱扣附件(300附件)的断路器,能够在末端切换处直接保护末端设备。由于干线分支选用CB级双电源自动转换装置仅作为电源切换,上一级变配电所内(见图4.3)的开关选择
应与此干线计算电流进行选择性配合,选用额定电流160A,带过载和电磁脱扣附件(300附件)的断路器。此时,分支线路的CB级双电源自动转换装置既能够提供非消防负荷末端的过载保护,又能提供短路保护。
  除此之外,在系统成本问题方面,对于相同的末端设备容量,无论选用PC级双电源自动转换装置,还是选用CB级双电源自动转换装置,对配电电缆基本没有影响。但就末端
双电源自动转换装置来说, PC级的双电源自动转换装置额定电流不应小于回路计算电流的1.25倍,因而需选用高于CB级一个额定电流等级,从而使系统成本投入增加。在考虑到对切换时间要求较高的场所(如消防控制室、弱电综合机房和医疗场所等),当CB级双电源自动切换装置不能达到要求时,应选用PC级的双电源自动转换装置,以保证切换时间,但为便于末端设备的保护和系统的运行维护,宜在就地双电源配电箱内进线处设置断路器提供短路和过载保护。  综上所述,当采用双电源自动转换装置为放射式的消防负荷配电时,采用PC级和带电磁脱扣装置的CB级均能可靠的保证消防电源的供电连续性,但由于带电磁脱扣装置的CB
级双电源装置具有短路保护功能,无需上一级的断路器配

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