第一章 ATS简介
1.1 ATS的定义
1.1.1 转换开关电器(转换开关)Transfer Switching Device (Transfer Switch) 转换开关电器(转换开关)Transfer Switching Device (Transfer Switch)将一个或几个负载电路从一个电源转换至另一个电源的电器。 1.1.2 自动转换开关电器(ATS) Automatic Transfer Switching Equipment (ATS) 自动转换开关电器(ATS) Automatic Transfer Switching Equipment (ATS)由一个(或几个)转换开关电器和其它必需的电器组成,用于监测电源电路、并将一个或几个负载电路从一个电源自动转换至另一个电源的电器。电气行业中简称为“双电源自动转换开关”或“双电源开关”
1.2 ATS的分类
ATS 可分为两个级别:PC 级和CB 级。
PC级ATS :只完成双电源自动转换的功能,不具备短路电流分断(仅能接通、承载)的功能;
CB级ATS :既完成双电源自动转换的功能,又具有短路电流保护(能接通并分断)的功能。
1.3 ATS的发展历程
电源切换系统类产品发展大体经历了三类:接触器类、塑壳断路器类/负荷隔离开关类、一体式自动转换开关电器类。 1.3.1 接触器类
此类电源切换系统以接触器为切换执行部件,切换功能用中间继电器或逻辑控制模块组成二次回路完成控制功能,一般为非标产品,缺点是主回路接触器工作需要二次回路长期通电,容易产生温升发热、触点粘结、线圈烧毁等故障。因为是非标产品,其组成元器件较多,产品质量受元器件、制造工艺制约,故障率较高,现已逐渐被新产品代替。
1.3.2 塑壳断路器类
此类电源切换系统以塑壳式断路器为切换执行部件,切换功能用ATS自动控制单元完成,有机械和电气连锁,功能完善,操作性能好,使用寿命高,组成元器件较少,安装方便。该类属CB级转换开关电器,由两个断路器作为电流分断单元,并配备电流脱扣器 ,具备一定的保护能力,断路器的接通/分断能力比继电器高很多。
该类产品稳态时由机械结构进行保持,由于断路器同负荷隔离开关本身的区别,在过电流状况下的应用效果不如PC级产品。
1.3.3负荷隔离开关类
负荷隔离开关型转换开关电器是在两个负荷隔离开关的基础上加装电动操作机构、机械连锁机构、自动控制单元等一体化组装而成。电流的分断单元为负荷隔离开关,其触头灭弧系统是以分断一次电弧要求设计的,不具备电路的保护功能,这一类产品属于PC级产品,它因采用了弹簧储能、瞬时释放的加速机构,能快速接通、分断电路或进行电路的转换,产品操作性能可靠3.4 一体式自动转换开关电器类
此类电源转换系统是集开关与逻辑控制于一体,无需外加控制器,真正实现机电一体
化的自动转换开关。此类电源切换系统产品的触头系统采用“单刀双掷”设计,为统一设计制造,体积小,结构简单。该产品不具备电流保护功能,属于PC级转换开关电器产品。该类产品一般转换时间比较小,开关切换驱动采用电机驱动,切换平稳可靠,操作器电机驱动只在开关切换瞬间有电流通过,稳态时无需提供工作电流,节能显著。产品无温升发热、触点粘结、线圈烧毁现象。开关带有机电联锁装置,可实现自投自复、自投不自复、失压、欠压、断相保护、手动-自动转换、延时控制等,为电源切换类主流产品。
第二章 ATS的选择及应用
2.1 概述
依据国家规范GB50052-95《供配电系统设计规范》与行业标准JGJ/16-92《民用建筑电气设计规范》的要求:对于一些较重要的一、二级负荷,应采用双电源供电。但建筑物的应急照明、消防控制室、消防水泵、消防电梯、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。为保证重要负荷供电的连续性,双电源自动转换开关
电器的应用需求已越来越大,技术性能要求也越来越高,对产品的合理选择就变得更加重要。因为产品的技术水平高低以及先进性和可靠性如何,将直接影响着各重要场所用电的安全与可靠,这已成为低压配电系统中不可缺少的一个重要组成部分。所以在工程设计中设计人员应熟悉和了解其类型、组成与工作原理、主要特点及功能等,以便在满足系统功能的原则下正确选择及合理应用。
2.1.1 ATS的应用(图1):
正常/应急
负载转换
旁路
接地
图 1
2.2 转换开关电器的选用原则
2.2.1 基本概念
自动转换开关电器,即ATS(Automatic Transfer Switching Equipment)。主要适用于交流不超过1000V或直流不超过1500V的紧急供电系统,用于两路电源
2.2.1.1 定义:切换,在转换电源期间中断向负载供电。
根据IEC国际标准定义:由一个或多个转换开关电器和其它必要的电器组成,用于检测电源电路,并将一个或多个负载电路从一个电源转换至另一个电源的电器。
[说明1] 操作程序:当存在常用电源和备用电源两个电源的情况下,ATS应指定一个常用电源位置,其操作程序由两个自动转换过程组成;如果常用电源被检测到出现偏差,则自动将负载从常用电源转换至备用电源;如果常用电源恢复正常,则自动将负载返回换接到常用电源。换接时间可预定延时或无延时。
[说明2] 被检测的电源偏差:被检测的电源特性的改变,当电源特性偏离规定限值(如电源电压或频率的非正常改变)时,被检测到的电源偏差将为信号使ATS动作
双电源自动转换开关电器(ATS)的相关国际标准IEC60947-6-1和国家标准GB/T14048.11已经相继颁布和执行。目前从设计到施工单位的有关人员都知道了要以自动转换开关标准来要求和约束ATS的选择和使用。针对目前国内生产不同类型的ATS,从安全性、可靠性、保护性等诸多方面分析其主要特点及功能,并简述其优缺点,供设计选用时参考。
2.2.2 转换开关电器的主要性能指标
2.2.2.1 转换时间
a. 触头转换时间:从第一组主触头断开常用电源起至第二组主触头闭合备用电源为止的时间。
b. 转换动作时间:主电源被监测到偏差的瞬间起至主触头闭合备用电源为止的时间,不包括特意引入的延时。