關(guān)鍵詞: 雙電源轉換開(kāi)關(guān)、ATS、自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)電器、 ATSE 標準
目前，雙電源自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)(ATS)在國內已經(jīng)有幾十年的運用歷史，在沒(méi)有標準之前，各種開(kāi)關(guān)（接觸器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等）都被運用在雙電源自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)上面。自從國家標準GB/14048.11實(shí)施以來(lái)，雙電源自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)（ATS）作為一個(gè)獨立的低壓開(kāi)關(guān)種類(lèi)，被廣泛用于兩路電源間的自動(dòng)轉換，以確保重要負載電源的連續供應。目前有多種型式的雙電源轉換開(kāi)關(guān)，本文從標準、結構、選用等方面，給予探討，也希望能給廣大用戶(hù)和愛(ài)好者提供參考。
一、 標準：
◆國家標準：GB/T14048.11-2002
IEC標準：IEC60947－6－1：1998
低壓開(kāi)關(guān)設備和控制設備 第6部分：多功能電器 第一篇：自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)電器
◆國家標準的定義：由一個(gè)（或幾個(gè)）轉換開(kāi)關(guān)電器和其它必需的電器組成，用于檢測電源電路，并將一個(gè)或多個(gè)負載電路從一個(gè)電源自動(dòng)轉換到另一個(gè)電源的電器�！ �
◆中文標準名稱(chēng)：自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)電器 英文標準名稱(chēng)：Automatic Transfer Switching Equipment (ATSE)
◆PC級ATSE：能夠接通、承載、但不用于分斷短路電流的ATSE�！ �
CB級ATSE：配備過(guò)電流脫扣器的ATSE，它的主觸頭能夠接通并用于分斷短路電流
◆認證情況：中國、IEC、UL都對ATSE制訂專(zhuān)門(mén)的標準（幾個(gè)標準完全等同），所以，就必須選擇符合標準的ATSE，由于我國ATSE沒(méi)有實(shí)行CCC認證，所以，目前符合國家標準的唯一依據就是獲得由中國質(zhì)量認證中心按照GB/T14048.11標準頒發(fā)的CQC證書(shū)。
◆特別說(shuō)明：
• 在沒(méi)有國家標準之前，只要具有失電自動(dòng)轉換功能，都被用于兩路電源間的自動(dòng)轉換，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。在有了國家標準之后，選擇ATSE就必須以國家標準為最低要求設計、制造、選擇和使用。目前，由于A(yíng)TSE沒(méi)有實(shí)施CCC認證，所以，能夠證明一個(gè)開(kāi)關(guān)是否符合ATSE國家標準的唯一依據就是CQC認證（按照GB/14048.11標準）；
• ATSE標準分PC級和CB級兩種類(lèi)別，國標里其進(jìn)行CQC認證的型式試驗的內容是不一樣的，所發(fā)的CQC證書(shū)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(kāi)關(guān)本體和檢測控制器組成，能夠實(shí)時(shí)檢測兩路電源的狀態(tài)，當常用電源出現故障時(shí)（一相或者多相斷相、欠壓、過(guò)壓、頻率偏差等），能夠將開(kāi)關(guān)自動(dòng)轉換到備用電源�？刂破魇瞧浔夭豢缮俚慕M成部分，也是ATSE與其它低壓開(kāi)關(guān)的主要區別，對其功能、可靠性必須給予高度重視。
二、 結構分析：
◆ATSE一般由三部分組成：開(kāi)關(guān)本體（ATS）、驅動(dòng)/保持機構、控制器
◆開(kāi)關(guān)本體：指主觸頭的結構、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(kāi)啟速度、滅弧方式等等構成�！ �
◆驅動(dòng)/保持機構：使觸頭完成閉合、開(kāi)啟的傳動(dòng)機構。有三種方式，電磁直接驅動(dòng)/保持（例如接觸器）；勵磁＋連杠傳動(dòng)驅動(dòng)/機械保持；減速電機＋傳動(dòng)機構驅動(dòng)/機械保持�！ �
◆控制器：從僅有單相缺相控制功能到具有超過(guò)ATSE預設定的參數要求的參數檢測、現場(chǎng)設定、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)部分都同步達到相應的水平。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�！ �
◆下面就目前國內市場(chǎng)供應的產(chǎn)品，進(jìn)行分析：
• 開(kāi)關(guān)本體(ATS)：開(kāi)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(xiāo)售的ATSE，有兩種本體結構：一種是直接采用標準的開(kāi)關(guān)（接觸器、斷路器、隔離（負荷）開(kāi)關(guān)）作為本體，市場(chǎng)90%以上的ATSE是此類(lèi)結構。其特點(diǎn)是：利用現有已經(jīng)非常成熟的開(kāi)關(guān)，所以開(kāi)發(fā)、制造成本低，開(kāi)發(fā)風(fēng)險小、投入少，產(chǎn)品上市速度快，國內有許多專(zhuān)門(mén)從事此類(lèi)產(chǎn)品OEM貼牌的廠(chǎng)商。需要用戶(hù)注意，這種結構的開(kāi)關(guān)，其電氣性能基本取決于所選用的本體開(kāi)關(guān)的電氣性能。另一種是完全獨立單獨設計（以ASCO、KRC共立為代表）的本體結構。因為是專(zhuān)門(mén)設計，所以觸頭材料、壓力、開(kāi)啟速度、滅弧等開(kāi)關(guān)的所有性能都可以按照要求設計（特別是高于國家標準要求或者特殊用途，例如AC－33A、耐高電流沖擊能力等）。這類(lèi)產(chǎn)品的缺點(diǎn)是：開(kāi)發(fā)周期長(cháng)、成本高；產(chǎn)品成本高�！ �
本體結構的選擇依據，主要取決于使用類(lèi)別（負載類(lèi)型）。例如，用于消防水泵、風(fēng)機和電梯的ATSE，屬于電感性負載，所以要求選用使用類(lèi)別為AC－33B的ATSE產(chǎn)品。美國ASCO、日本共立KRC的ATSE產(chǎn)品甚至達到AC－33A的要求。盡管ATSE是非頻繁操作的開(kāi)關(guān)，但按照AC－33A的要求制造，體現產(chǎn)品更高的可靠性�！�
按照國標GB/T14048.11-2002交流自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)使用類(lèi)別分類(lèi)如下：
電流性質(zhì) 使用類(lèi)別 典型用途
頻繁操作 不頻繁操作
交流 AC-31A AC-31B 無(wú)感或微感負載
AC-33A AC-33B 電動(dòng)機負載或包含電動(dòng)機、電阻負載和30%以下白熾燈負載的混合負載
AC-35A AC-35B 放電燈負載
AC-36A AC-36B 白熾燈負載
根據本產(chǎn)品的研發(fā)經(jīng)驗，要滿(mǎn)足AC－33使用類(lèi)別標準，開(kāi)關(guān)就必須采用特殊的觸頭材料（銀合金）、開(kāi)啟速度要快（＞0.5m/s）、要有專(zhuān)門(mén)的滅弧裝置快速滅弧。一般采用銅材作觸頭材料、用電機驅動(dòng)（開(kāi)啟速度慢）、沒(méi)有特別滅弧裝置的開(kāi)關(guān)，是很難通過(guò)真正嚴格按照AC－33使用類(lèi)別，同時(shí)滿(mǎn)足ATSE機械、電氣壽命等國家標準要求試驗的�！ �
• .驅動(dòng)/保持機構：因為采用的本體結構不同，所以導致驅動(dòng)/保持的結構也不同。采用現成的斷路器和隔離（負荷）開(kāi)關(guān)作為本體，驅動(dòng)機構是減速電機＋傳動(dòng)連桿，機械連鎖、機械保持，保持狀態(tài)無(wú)需電能。這種結構的特點(diǎn)是：轉換速度較慢、觸頭分離速度慢（相對于勵磁直接驅動(dòng)）。專(zhuān)門(mén)設計的ATSE，采用的是勵磁驅動(dòng)＋連桿傳動(dòng)，機械保持、結構連鎖，這種結構轉換速度快，觸頭分離速度快（100A以下可以達到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區別于其它低壓開(kāi)關(guān)的最重要之處。一般用戶(hù)（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(guò)程中，絕大部分故障是控制器故障。因為只有控制器是連續工作的器件，所以其設計、制造、檢驗都要嚴格控制�！ �
目前市場(chǎng)上供應的ATSE控制器，最簡(jiǎn)單的是只能檢測一路電源的斷相，復雜的可以檢測除電源故障（一相或者多相斷相、欠壓、過(guò)壓、頻率偏差等）以外，還可以檢測發(fā)電機的多個(gè)參數、可以提供發(fā)電機控制信號和通訊接口等等。選用什么樣的控制器，需要考慮系統設計和負載�！ �
◆特別提示：
• 在一個(gè)系統中，各級ATSE的轉換時(shí)間要有一個(gè)合理的“順序”，這就要求ATSE的控制器可以在現場(chǎng)設定ATSE的轉換時(shí)間；
• 帶通訊接口的控制器，需要能夠提供與上位機通訊記錄的檢測報告，因為只有通訊接口（硬件）不能保證能夠正常通訊（軟件）。
三、 選用注意事項
• 必須選擇滿(mǎn)足國家ATSE標準要求的產(chǎn)品，具備CQC認證（按照GB/14048.11標準）是目前唯一的依據；
• 從結構可靠性來(lái)講，PC級ATSE可靠性高于采用斷路器組成的CB級ATSE，所以，高可靠性要求的場(chǎng)所，宜選用PC級ATSE（美國ASCO、GE，日本共立KRC、愛(ài)知，法國溯高美等國際知名專(zhuān)業(yè)ATSE廠(chǎng)商只提供PC級ATSE也是佐證）；
• 設計時(shí)選用PC級還是CB級，考慮的出發(fā)點(diǎn)不應是是否需要短路保護功能（PC級前面加上短路保護電氣，系統就具備與CB級同樣的保護功能），而是可靠性和成本�？煽啃砸蟾�，宜選用PC級產(chǎn)品；要求成本低可選用CB級。
• 斷開(kāi)故障電源的時(shí)間，不同結構的產(chǎn)品是不同的，對故障電源（例如斷相）敏感度高的負載，就需要注意，應選用能夠快速斷開(kāi)故障電源的勵磁驅動(dòng)式ATSE。采用斷路器的CB級ATSE和采用隔離（負荷）開(kāi)關(guān)的ATSE，是用減速電機驅動(dòng)（電機轉速一般為15-20rpm，開(kāi)關(guān)需要轉動(dòng)到一定轉角后觸頭才能斷開(kāi)），以100A以下電流等級開(kāi)關(guān)為例，控制器發(fā)出轉換指令后，需要1秒以上的時(shí)間，故障電源才會(huì )斷開(kāi)，而采用勵磁直接驅動(dòng)的ATSE，只需要大約30毫秒，故障電源就可以斷開(kāi)。
• PC級前端是否需要加短路保護電器取決于PC級ATSE能否承受前端短路保護電器保護電流的沖擊。如果能夠承受，切換箱內就不需要再加短路保護電器，如果不能承受，就需要加一個(gè)保護電流低于PC級ATSE額定限制短路電流的保護電器，這需要制造商提供ATSE額定限制短路電流的保護電器類(lèi)型和參數。PC級ATSE的額定限制短路電流必須與前端保護電器類(lèi)型和參數匹配，此點(diǎn)需要特別注意。
• 要注意選擇適合負載特性的ATSE，此點(diǎn)非常重要，否則可能一次切換就導致開(kāi)關(guān)損壞。帶電感負載的ATSE宜選用具有AC－33使用類(lèi)別的ATSE。符合這種要求的開(kāi)關(guān)，觸頭材料應當是銀合金，開(kāi)啟速度要較快，還必須有專(zhuān)門(mén)的滅弧裝置。
• 要充分注意操作、維護、更換的方便性：因為ATSE在國內還是較新的電器，使用時(shí)間短、范圍小，一般用戶(hù)（特別是不直接使用的用戶(hù)）不太注意產(chǎn)品的操作、維護、更換的方便性，但成熟的產(chǎn)品，應當是充分考慮這些因素的。因為控制器故障是ATSE使用過(guò)程中故障最多的部分，所以，控制器應當是外置式設計，也就是可以不用拆開(kāi)關(guān)就可以方便快捷更換控制器。用斷路器的CB級ATSE，短路保護跳閘以后需要專(zhuān)門(mén)的操作才能夠恢復。如果出現其中一個(gè)斷路器故障，就必須整個(gè)更換新的同型號ATSE，如果不能隨時(shí)快速保證產(chǎn)品供應（制造商的供應和物流、服務(wù)能力），出現故障將會(huì )導致長(cháng)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級開(kāi)關(guān)本體（ATS），同時(shí)選擇配套的國產(chǎn)控制器。因為通過(guò)大量的工程實(shí)踐表明，全套進(jìn)口的PC級ATSE價(jià)格比較高，而國內部分廠(chǎng)家生產(chǎn)的控制器質(zhì)量也比較好，且價(jià)格很實(shí)惠！
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