1　國(guó)內(nèi)外ATSE產(chǎn)品現(xiàn)狀

　　自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器（ATSE）主要用在緊急供電系統(tǒng)，是將負(fù)載電路從一個(gè)電源自動(dòng)換接至另一個(gè)（備用）電源的開(kāi)關(guān)電器，以確保重要負(fù)荷連續(xù)、可靠運(yùn)行。因此，ATSE常常應(yīng)用在重要用電場(chǎng)所，其產(chǎn)品可靠性尤為重要。轉(zhuǎn)換一旦失敗將會(huì)造成以下二種危害之一：電源間的短路或重要負(fù)荷斷電（甚至短暫停電），其后果都是嚴(yán)重的。這不僅僅會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失（使生產(chǎn)停頓、金融癱瘓），也可能造成社會(huì)問(wèn)題（使生命及安全處于危險(xiǎn)之中）。因此，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都把自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器的生產(chǎn)、使用列為重點(diǎn)加以限制與規(guī)范。

　　我國(guó)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器的研制和生產(chǎn)在90年代初還處于空白狀態(tài)，也無(wú)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)所需的雙電源轉(zhuǎn)換裝置往往由設(shè)計(jì)、成套部門(mén)用接觸器、斷電器等產(chǎn)品組合而成來(lái)替代。這種方案性產(chǎn)品往往因沒(méi)有經(jīng)過(guò)測(cè)試檢驗(yàn)，其可靠性、安全性存在較大隱患（尤其是用兩臺(tái)接觸器作為兩路電源轉(zhuǎn)換，電氣連鎖極不可靠，鎖極一旦失敗，將造成兩臺(tái)電源變壓器并聯(lián)，電源并聯(lián)形成的系統(tǒng)潮流嚴(yán)重的可催毀整個(gè)供電系統(tǒng)）。之后由天津低壓電器公司開(kāi)發(fā)了由斷路器+機(jī)械連鎖+控制器構(gòu)成自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器。它的進(jìn)步是由產(chǎn)品替代方案，并按一定技術(shù)規(guī)范進(jìn)行產(chǎn)品試驗(yàn)驗(yàn)證，產(chǎn)品的可靠性、安全性大大提高。90年代中期，針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)急需高性能、高可靠自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器產(chǎn)品的現(xiàn)狀，日本、法國(guó)、德國(guó)、美國(guó)等自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器先后打入中國(guó)市場(chǎng)，在一定程度上緩解了我國(guó)市場(chǎng)需求。

　　近幾年，我國(guó)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器生產(chǎn)企業(yè)（尤其是生產(chǎn)CB級(jí)ATSE企業(yè)）迅速增加，其產(chǎn)品性能及產(chǎn)品質(zhì)量不一，給設(shè)計(jì)、使用部門(mén)選用造成一定困難，也由于對(duì)ATSE使用和選用不當(dāng)，給國(guó)家財(cái)產(chǎn)造成很大損失。為了規(guī)范自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)在電器（ATSE）產(chǎn)品的生產(chǎn)與選用，國(guó)家質(zhì)檢總局于2002年12月頒布了GB/T14048.11-2002《自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器》（等同IEC60947.6.1-1998）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，2003年4月1日實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)將是今后ATSE生產(chǎn)制造；企業(yè)、設(shè)計(jì)使用單位、商業(yè)活動(dòng)共同遵循的一部技術(shù)性法規(guī)文件，也將是3C認(rèn)證依據(jù)的技術(shù)法規(guī)。

　　自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器（ATSE）分PC有與CB級(jí)兩種。代表PC級(jí)的具有世界先進(jìn)水平的產(chǎn)品有美國(guó)的ASCO及ONAN。

　　代表CB級(jí)的有德國(guó)穆勒的ATS-NZM、法國(guó)的施耐德。

　　目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)CB級(jí)ATSE產(chǎn)品的企業(yè)約幾十家，如天津低壓電器公司、常熟開(kāi)關(guān)廠、溫州三開(kāi)及穆勒電氣（上海）有限公司等。生產(chǎn)PC級(jí)ATSE產(chǎn)品的企業(yè)有廣東奇正、北京第一低壓電器、上海環(huán)奇等。

生產(chǎn)電動(dòng)式刀開(kāi)關(guān)（用于雙電源切換）產(chǎn)品的企業(yè)也有5-6家，如法國(guó)朔高美等。

　　ATSE一般由兩部分組成：①開(kāi)關(guān)電器本體；②控制器。

1.1開(kāi)關(guān)電器本體

開(kāi)關(guān)電器本體又分兩類(lèi)：

　　第一類(lèi)為CB級(jí)。它是由兩臺(tái)斷路器加機(jī)械連鎖組成，具有短路保護(hù)功能；

　　第二類(lèi)為PC級(jí)，一體式結(jié)構(gòu)（三點(diǎn)式）。它是雙電源切換的專(zhuān)用開(kāi)關(guān)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、自身連鎖、轉(zhuǎn)換速度快（0.2s內(nèi)）、安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)，但需要配備短路保護(hù)電器。

1.2控制器

　　控制器也有兩種形式：一種由傳統(tǒng)的電磁式繼電器構(gòu)成；另一種是數(shù)字電子型智能化產(chǎn)品。它具有性能好，參數(shù)可調(diào)及精度高，可靠性高，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

　　國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的幾種ATSE產(chǎn)品及電動(dòng)式刀開(kāi)關(guān)產(chǎn)品的對(duì)比見(jiàn)表1。


常見(jiàn)ATSE產(chǎn)品與電動(dòng)式刀開(kāi)關(guān)產(chǎn)品的對(duì)比表1




2　　產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析對(duì)比及ATSE的選擇

　　目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上用于兩路電源切換的大致有三種開(kāi)關(guān)電器：①CB級(jí)ATSE；②PC級(jí) ATSE；③刀開(kāi)關(guān)（電動(dòng)）。

　　下面從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能及所遵循的標(biāo)準(zhǔn)三個(gè)方面，分別將CB級(jí)與PC級(jí)ATSE；PC級(jí)ATSE與刀開(kāi)關(guān)（電動(dòng)）進(jìn)行對(duì)比和分析。從中不難發(fā)現(xiàn)，PC級(jí)ATSE是理想的兩路電源切換電器產(chǎn)品。

2.1CB級(jí)與PC級(jí)ATSE兩者有以下區(qū)別

2.1.1兩者機(jī)械設(shè)計(jì)理念不同

　　CB級(jí)是由斷路器組成，而斷路器是以分?jǐn)嚯娀橐讶危笏臋C(jī)械應(yīng)快速脫扣。因而斷路器的機(jī)構(gòu)存在滑扣、再扣問(wèn)題；而PC級(jí)產(chǎn)品不存在該方面問(wèn)題。PC級(jí)產(chǎn)品的可靠性遠(yuǎn)高于CB級(jí)產(chǎn)品。

2.1.2斷路器不承載短路耐受電流，觸頭壓力小

　　供電電路發(fā)生短路時(shí)，當(dāng)觸頭被斥開(kāi)產(chǎn)生限流作用，從而分?jǐn)喽搪冯娏?；而PC級(jí)ATSE應(yīng)承受20Ie及以上過(guò)載電流。觸頭壓力大不易被斥開(kāi)，因而觸頭不易被熔焊。這一特性對(duì)消防供電系統(tǒng)尤為重要。

2.1.3兩路電源在轉(zhuǎn)換過(guò)程中存在電源疊加問(wèn)題

　　PC級(jí)ATSE充分考慮了這一因素。PC級(jí)ATSE的電氣間隙、爬電距離的180%、150%（標(biāo)準(zhǔn)要求）。因而PC級(jí)ATSE安全性更好。

2.1.4觸頭材料的選擇角度不同

　　斷路器常常選擇銀鎢、銀碳化鎢材料配對(duì)，這有利于分?jǐn)嚯娀?。但該?lèi)觸頭材料易氧化，備用觸頭長(zhǎng)期暴露在外，在其表現(xiàn)易形成阻礙導(dǎo)電、難驅(qū)除的氧化物，當(dāng)備用觸頭一但投入使用，觸頭溫升增高易造成開(kāi)關(guān)燒毀甚至爆炸；而PC級(jí)ATSE充分考慮了觸頭材料氧化帶來(lái)的后果。

2.2PC級(jí)ATSE與刀開(kāi)關(guān)（電動(dòng)）區(qū)別

2.2.1兩者遵循的標(biāo)準(zhǔn)不同

　　PC級(jí)ATSE符合GB/T14048.11《自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器》。刀開(kāi)關(guān)（電動(dòng)）符合GB14048.3《開(kāi)關(guān)、隔離器、隔離開(kāi)關(guān)以及熔斷器組合電器》。

2.2.2滅弧系統(tǒng)不同

　　PC級(jí)ATSE充分考慮了在電源轉(zhuǎn)換過(guò)程中可能出現(xiàn)的二次電弧擊穿問(wèn)題，所以對(duì)觸頭開(kāi)距有一定要求，而且要求電弧的游離氣體應(yīng)迅速排放。否則，易造成電源相間短路。

2.2.3兩者電氣性能要求不同

　　PC級(jí)ATSE是在6In電流，1.05Ue電壓下，接通/分?jǐn)嘌h(huán)次數(shù)為12次；而刀開(kāi)關(guān)是在3Ie/1Ue下，接通/分?jǐn)?次。兩者的電氣壽命、機(jī)械壽命也不同。PC級(jí)ATSE的電氣壽命是在2In/1.05Ue條件下至少操作循環(huán)1000次，機(jī)械壽命5000次；而刀開(kāi)關(guān)的電氣壽命僅在1In/1Ue條件下操作200次，機(jī)械壽命800次。兩者電氣可靠性不同。

2.2.4轉(zhuǎn)換速度不同

　　PC級(jí)ATSE轉(zhuǎn)換速度一般小于0.3s；而刀開(kāi)關(guān)用于雙電源軒換時(shí)轉(zhuǎn)換速度不少于1s。

2.2.5試驗(yàn)方法不同

　　在進(jìn)行接通與分?jǐn)嘣囼?yàn)時(shí)，PC級(jí)ATSE是在不同的電源相序下進(jìn)行（滅弧能力考核較嚴(yán)）；而刀開(kāi)關(guān)對(duì)相序無(wú)要求。

　　通過(guò)上述對(duì)比可知PC級(jí)ATSE是理想的電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)產(chǎn)品。

3　ATSE產(chǎn)品的應(yīng)用

　　隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，現(xiàn)代生活和現(xiàn)代工業(yè)對(duì)斷電的容忍能力越來(lái)越差。國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家（尤其是美國(guó)）把ATSE產(chǎn)品視為電源的一部分，對(duì)ATSE產(chǎn)品選擇與使用都很慎重。在雙電源緊急供電系統(tǒng)首先PC級(jí)產(chǎn)品，且開(kāi)關(guān)在轉(zhuǎn)換過(guò)程中不允許中間停留（即不帶零位）。其目的是增加電源的可靠性。

　　由于備用電源種類(lèi)不同，ATSE選擇也應(yīng)有所不同。

　　目前，國(guó)內(nèi)備用電源有三種形式：（1）電網(wǎng)；（2）發(fā)電機(jī)組；（3）EPS（蓄電池組逆變）。當(dāng)備用電源為（2）或（3）時(shí)，其容量一般僅是常用電源容量的20%～30%。ATSE的控制器一般應(yīng)有非重要負(fù)荷選擇功能（如圖1所示）。QT由控制器控制。QT在ATSE轉(zhuǎn)換前斷開(kāi)，在ATSE返回后閉合。





圖1緊急供電系統(tǒng)線路

注：①Un為常用電源（電網(wǎng)）

②Ug為備用電源（發(fā)電機(jī)）

③Qg為熔斷器隔離器

④QT為負(fù)荷選擇開(kāi)關(guān)，由控制器操作。

⑤DN為控制器

　　當(dāng)ATSE使用在電路末端且用于消防電源轉(zhuǎn)換時(shí)，負(fù)荷過(guò)載應(yīng)有報(bào)警提示功能。其熔斷器（Qg）保護(hù)特性應(yīng)與負(fù)載要求相匹配。

　　ATSE一般是不允許帶大電動(dòng)機(jī)或高感抗負(fù)載轉(zhuǎn)換。如大電動(dòng)機(jī)負(fù)載在運(yùn)行中切換，電源相位差距較大時(shí)它將受到巨大的機(jī)械應(yīng)力。同時(shí)由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的反電勢(shì)引起的過(guò)電流可能造成熔斷器熔斷或斷路器脫扣。解決方法常采用電阻吸收或減負(fù)荷方式。

　　圖1是ATSE在緊急供電系統(tǒng)中理想的使用線路圖。圖中的Qg在電路中起兩個(gè)作用，一是短路保護(hù)；二是維修隔。

4　新一代PC級(jí)ATSE產(chǎn)品簡(jiǎn)介

　　為了向廣大用戶(hù)提供理想的ATSE產(chǎn)品，上海電器科學(xué)研究所與國(guó)內(nèi)多家企業(yè)聯(lián)合開(kāi)發(fā)出我國(guó)新一代PC級(jí)ATSE產(chǎn)品——HYQ1系列自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器。該產(chǎn)品是目前國(guó)內(nèi)第一家完全依據(jù)新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)并通過(guò)檢測(cè)的PC級(jí)ATSE產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品有80A、160A、225A、400A、800A、1600A。

4.1HYQ1產(chǎn)品特點(diǎn)

（1）符合GB/T14048.11-2002《自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器》標(biāo)準(zhǔn)；

（2）產(chǎn)品適應(yīng)環(huán)境強(qiáng)，具有較強(qiáng)的可靠性：

工作環(huán)境溫度寬：+55℃/～25℃，

工作電壓范圍廣：70%Ue～120%Ue，

電磁環(huán)境1：公共電網(wǎng)；

（3）開(kāi)關(guān)本體結(jié)構(gòu)為積木式，體積小，是同規(guī)格CB級(jí)ATSE體積的1/3～1/2；

（4）主觸頭系統(tǒng)為單刀雙擲（三點(diǎn)式）結(jié)構(gòu)，自身連鎖，不會(huì)同時(shí)接通兩路電源；

（5）操作機(jī)構(gòu)為單線圈雙向操作，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換動(dòng)作速度快，時(shí)間小于150ms；

（6）主觸頭切換容量大，可以帶6Ie切換，而且是在兩路電源相序不同下切換；

（7）帶非優(yōu)先線路選擇開(kāi)關(guān)（加卸負(fù)荷）；

（8）產(chǎn)品有2極、3極、4極之分，第4極（N極）有閉路轉(zhuǎn)換和開(kāi)路轉(zhuǎn)換兩種。

4.2控制器產(chǎn)品特點(diǎn)

　　控制器是以CPU為核心，具有對(duì)電壓、頻率故障進(jìn)行檢測(cè)與判斷，并可以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、關(guān)閉發(fā)電機(jī)組、相位角監(jiān)測(cè)、暫態(tài)停留控制、非優(yōu)先線路選擇、遙控、通訊功能，帶有液晶顯示。

參考文獻(xiàn)

1GB/T14048.11-2002《低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第6部分多功能設(shè)備自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器》

2GB14048.3-2002《低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備低壓開(kāi)關(guān)、隔離器、隔離開(kāi)關(guān)及熔斷器組合電器》

3GB/T14048.1-2000《低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備總則》