----ASCO PT北京办事处 李兵
一、概述 自动转换开关(ATSE)的国家产品标准是2002年10月发布,2003年4月开始实施的。但在此之前的几十年里,早就有了双电源供电系统的应用。遇到双电源转换的场合,大多使用双接触器和双断路器组合的形式来实现—而且这种使用方式至今也在使用。每一种定型的产品都有其自身的定义、功能、作用、执行标准和典型应用,(机械)接触器的定义为:仅有一个休止位置,能接通、承载和分断正常电路条件(包括过载运行条件)下的电流的一种非手动操作的机械开关电器;其作用是远距离频繁地接通和分断主电路和大容量控制电路;产品制造标准为GB14048.4-2003。(机械的)断路器的定义为:能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流,也能在所规定的非正常电路(例如短路)下接通、常在一定时间合分断电流的一种机械开关电器;断路器的作用就是自动切断故障线路、保护负载设备及配电线路,也可以用于补频繁地接通和断开电路以及控制电动机的启/停;产品制造标准为GB14048.2-2001。
接触器多用于控制回路,而断路器用于保护回路,但两个接触器或两个断路器组合,在经过合理的机械/电气联锁以后,就可以完成双电源转换功能。 用双接触器来完成双电源转换的功能,使用历史已经有几十年了,其性能的好坏这里不做评价,但有一点值得注意:组合以后的接触器只完成电源转换的功能,不再具有线路控制的功能了。如果该回路中需要远距离启动电动机等设备,依然需要再增加控制作用的接触器!
用双断路器来完成双电源转换功能也是应用了几十年了,与双接触器所不同的是,一开始人们就赋予这两个断路器双重任务--电源转换和线路保护。
这里我们从ATSE的产品标准GB14048.11出发,结合实际使用情况,来阐述一下ATSE的正确功能和作用。 二、ATSE的功能 1. 基本功能—双电源转换。 GB/T14048.11-2002标准中,转换开关被定义为: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;自动转换开关电器(ATSE)为:由一个(或几个)转换开关电器和其他必需的电器组成,用于监视电源电路、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。也就是在两路供电电源间,选择一路符合标准的向负载持续供电,这就是ATSE最基本的功能。 2. 附加功能—保护功能。 按照GB/T14048.11-2002标准,ATSE被分为PC级和CB级两类,PC级就是只完成ATSE的基本功能-双电源转换;而CB级ATSE除了转换功能以外,还被赋予过电流(短路)保护的功能,实际上CB级ATSE就是以往用双断路器组合完成电源转换功能的一种产品明确化、定型化。
ATSE到底选用PC级还是CB级,一直是建筑电气业内这几年争论的焦点,这将决定供配电系统是否另设保护元件而增加成本。无论是CB级ATSE还是用两个断路器组合完成双电源转换功能,在制造和使用中必须确保一点:操作机构应具有可靠的电气与机械联锁以防止同时接通正常电源与备用电源。这里所要求的电气联锁比较容易理解,但如何确定可靠的机械联锁呢?
[$page] 按结构形式分类,断路器有框架断路器、塑壳断路器之分。无论那种形式的断路器,开关触头的结构是相同的(图三)。包括动、静触头在内的带电体,都是被封在开关内部,也就是说无法看到断路器的触头。那么双断路器是如何做机械联锁的呢? 塑壳断路器使用一种机械驱动/联锁机构,固定塑壳断路器的扳把,保证一个断路器扳把在上(该断路器的闭合位置)、同时另一断路器的扳把在下(该断路器的断开位置),从而达到机械联锁。但实际使用中我们发现断路器的扳把不是那么可靠,不能真实的反应开关触头的位置,如果扳把和开关触头间的联锁杠杆坏掉,就有可能扳把的移动没有带动开关动触头的移动,根本做不到两断路器可靠的机械联锁。
目前市场上广泛使用的框架开关及其联锁机构—钢丝簧或者钢杆,可以完成保护和电源转换功能。同样,框架断路器的动、静触头被密闭在框架中,无论用钢丝簧还是钢杆都无法触及到—即便触及到也是相当危险的!所以这种外置的刚性联锁,实际联锁的是反映开关状态的位置节点。断路器有三个位置:“ON”、“OFF”、“TRIP”,每一个位置会有一个位置节点做出反馈来。这一位置反馈可以用电信号远传----常常被用作双断路器的电气联锁,也可以通过钢杆、钢丝簧等刚性元件做位移反馈----被用作双断路器的机械联锁。但反映开关状态的位置节点和开关动触头间还有一个联锁关系,并不是直接与动触头相连,如果这一联锁关系发生了故障,位置节点就不能真实反馈开关动触头的位置所在。因此,在这位置节点上做的机械联锁,不能很可靠的保证不同时接通两路供电电源!如果将经常使用的双断路器转换形式,准确的用图例表示为: 那么很多设计和用户就会察觉这种方式不是那么可靠了。所以说,双断路器的保护和转换的双重作用,实际上是牺牲了转换的安全可靠性为代价的。 使用双断路器做电源转换时,还应注意几个问题: