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摘要：ATSE 装置是应急电源配电系统的一个重要组成部分，应根据该系统的具体设置、有关要求等来确定其级别的选用。介绍了ATSE的分类及特点，并对实际工程中ATSE的选用应注意的问题进行了阐述。PC 级、CB 级ATSE 各具优缺点，设计时应综合考虑正确选用。
关键词：ATSE；PC级；CB级；断路器
绪 论
日前，笔者完成一个二级甲等医院病房楼的电气设计，该工程为一类高层建筑，内部有大量一级、二级重要负荷，设计中在重要部位配置了相应数量的ATSE，因这些ATSE均处在低压配电系统的核心位置，因此在设计和选用中重视和多方面分析ATSE的可靠性十分必要。下面就结合本工程谈一点ATSE选用上的浅见。
一、ATSE的分类
ATSE即自动转换开关电器，是由一个或多个设备构成的电器，该电器用于从一路电源断开负载电路并自行连接到另一路电源上。如市电与发电机电源的转换，两路市电的转换等。
ATSE有PC、CB、CC级3种类别。
PC级ATSE：能够接通、承载但不用于分断短路电流。该ATSE是以负荷隔离开关作为主体开关，加装电动操作机构、机械联锁机构、自动控制单元等一体化组装而成。能快速接通、分断电路或进行电路的转换，操作性能可靠。
CB级ATSE：配备过电流脱扣器的ATSE。其主触头能够接通并用于分断短路电流。该ATSE是以断路器作为主体开关，切换由自动控制单元完成，有机械和电气联锁功能，是各种ATSE解决方案中结构较复杂的方案。
CC级ATSE：能够接通、承载，但不用于分断短路电流（受短路电流冲击后，主触头允许熔焊）。该ATSE的主体部分由接触器构成，切换功能由中间继电器或逻辑控制模块组成二次回路完成控制功能，虽然交流接触器制造技术日趋精湛，控制器水平日渐提高，但要占有市场份额尚需时日。
二、ATSE的正常转换的充要条件
笔者在进行该医院高层病房楼的电气设计时，根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）的负荷分级表，确定医院中重要的医疗设备、消防系统设施用电、保安监控及通信系统电源、应急照明用电、客梯用电、排污泵和生活泵等为一级负荷，根据《供配电系统设计规范》（GB50052－2009）可知一级负荷应由双重电源供电。另外《建筑设计防火规范》（GB50016－2014）中规定：消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟风机等的供电，应在最末一级配电箱处设置自动切换装置。基于以上规范的要求，在部分配电箱内选用了ATSE。
图2-1是某配电箱内ATSE的应用系统图，有人认为由于采用了CB级ATSE，“当供电系统发生短路、过载、接地等故障，QF1脱扣后其触头断开，主开关电器的出线端（见图中P3点）处无电。而此时ATSE的控制器监控的正常电源特性并没有改变，因而控制器（KZ）不能自动发出动作指令使QF2闭合，故各出线负荷处于无电状态，ATSE没有起到对负荷（尤其是重要负荷）连续供电的作用”。那么如果采用PC级会出现什么情况呢，下面我们进一步分析。
图2-1 CB级ATSE配电箱系统图
PC 级ATSE 的开关本体是负荷开关，因而它只能接通和分断负荷电流，可以承受但不能分断短路电流。由于PC级不具备切断短路电流的能力，故其前端需要设置短路保电器，如图2-2所示。下面对图2-2做一分析。当ATSE下端（P3点以下）发生故障，如母排短路或出线短路而其开关或保护拒动，上端装设的断路器QF1的过电流保护动作并使之跳闸，控制器KZ检测到P1点失电，发出ATSE 转换指令，QF2合闸，导致其接通短路电流，酿成严重后果。若QF1和QF2不是装于ATSE上端（或称其前端），而是利用上一级保护电器，也会产生同样的后果，均难以保证装置的可靠性。
由此可知，在民用建筑中ATSE备用电源正常投入供电必要而充分的条件是：ATSE电源侧失电，且下端不存在引起市电失电的电气故障，这与选用PC级或CB级ATSE无关。若不清除故障，设置再多的备用电源也是徒劳无益的。
图2-2 PC级ATSE配电箱系统图
三、根据实际情况合理选配ATSE及其保护电器
由于该医院低压配电系统采用两路市电加柴油发电机组的方案，ATSE 装置是应急电源配电系统的一个组成部分，应根据该系统具体设置、有关要求等对ATSE的级别进行选择。由于柴油发电机组内部自带断路器保护，普通母线段引至应急母线段处也设置了框架断路器，故该工程选用了PC级ATSE作为市电与发电机之间的转换之用，如图3-1所示。
图3-1 PC级ATSE作为市电与柴油发电机转换电器系统示意图
另外该工程的水泵房临近变配电室，选用PC级ATSE作为双电源切换装置。由于距变配电室较近，可利用变配电室低压配电柜馈出回路的断路器作其保护电器或检修用。设置在该建筑顶层（19层）的消防电梯则不同，选用PC级ATSE作为双电源切换装置，前面加设了线路保护。因为电梯机房距变配电室较远，利用低压配电柜馈出断路器作保护或检修不合适。故应在PC级ATSE前加设断路器，或改用CB级ATSE。
又如图3-2所示的应急照明配电系统图。在PC级ATSE前加设了断路器，将故障限制在发生故障的电源箱处，从而减小了停电故障面积，也符合《民用电气设计规范》（JGJ16－2008）中7.5.4条“所选用的ATSE宜具有检修隔离功能；当ATSE本体没有检修隔离功能时，设计上应采取隔离措施”的要求。当然此处也可选用CB级ATSE作为保护之用。
图3-2 由两条预分支电缆向有关层应急照明双电源箱供电示意图
至于说是采用PC级ATSE+断路器的方案为好，还是采用CB级ATSE为好，前者方案的特点是“各司其职”，后者则是“合二为一”，其优缺点是仁者见仁，智者见智，似应进行综合考虑，比如根据安装位置、经济性等进行选择。
四、PC级与CB级ATSE选用应注意的问题
1、规范中对选用ATSE的明确要求
a.《民用电气设计规范》（JGJ16－2008）中7.5.4条第2规定：ATSE的转换动作时间，应满足负荷允许的最大断电时间的要求，如ATSE的转换时间无法满足允许断电时间的要求，则应在适当部位相应增加UPS等不间断电源设备使其满足要求。负荷允许的断电持续时间详见表4-1。
表4-1 负荷允许断电持续时间
b.在应用PC级的ATSE时，需要注意执行《民用电气设计规范》（JGJ16－2008）中7.5.4条第3款，即ATSE的额定电流不应小于回路计算电流的125％，以保证自动转换开关电器有一定的余量。
c.《民用电气设计规范》（JGJ16－2008）中7.5.4条第4款规定：当采用CB级ATSE为消防负荷供电时，应采用仅具有短路保护功能的断路器组成的ATSE，其保护应与上下级保护电器具有选择性配合。
d.《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，IEC/TS62091：2003，MOD）8.6.10.1明确规定：用于消防泵的ATSE应符合PC级的要求。
2、三极与四极ATSE的选择
三极ATSE主要用于同种性质电源，一般是指同一电网下不同变压器或不同线路等之间的转换。四极ATSE主要用于不同性质的电源，一般指市电与发电机电源的转换。其选择原则为：
a.正常供电电源与备用发电机之间应选用四极开关。
b.带剩余电流动作保护的ATSE应采用四极。
c.在两个不同接地系统间电源切换开关应采用四极。
结 论：综上所述，ATSE 构成了低压配电系统中对重要负荷供电的备自投方式，在设计和选用上必须将其下端发生故障的可能性考虑在内。并不是在任何情况下，用电负荷都能可靠、及时地获得电源。这是因为ATSE的控制器检测的是电源侧电压，如果ATSE 的下端发生故障，导致备用电源侧的开关不能闭合，备用电源是无法正常供电的。只有处理了故障，才能恢复供电或使备用电源投入工作，这与ATSE 使用的级别无关。
ATSE 装置是应急电源配电系统的一个组成部分，应根据该系统的具体设置、有关要求等来确定其级别的选用。PC 级、CB 级各具优缺点，在配电系统设计中，应综合考虑各种因素，合理选择ATSE电器。
论文作者:庄晓鹏
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/8/13
标签：电源论文; 负荷论文; 断路器论文; 电流论文; 系统论文; 市电论文; 电器论文; 《基层建设》2018年第21期论文;