双电源转换开关电器的选择及应用
北京市建筑设计研究院(100045)
洪元颐任红罗洁韩全胜林骥
摘要阐述了双电源转换开关的定义、分类、结构形式、标准、双投式转换开关的形式、主要性能指标及其适用场所，并剖析了转换开关与控制器的相互依存关系，及选型、应用的技术要点。
关键词转换时间、PC级ATSE、CB级ATSE、旁路型ATSE、隔离电器、短路保护电器、转换开关控制器。
一、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。
二、转换开关电器的选用原则
2.1 基本概念
自动转换开关电器，即ATSE（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，用于两路电源切换，在转换电源期间中断向负载供电。
2.1.1 定义：
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，ATSE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ATSE动作。
2.1.2分类：
根据IEC-60947-6国际标准规定，自动转换开关电器可分为PC级或CB级两个级别。
PC级：能够接通、承载，但不用于分断短路电流的ATSE。
CB级：配备过电流脱扣器的ATSE，它的主触头能够接通并用于分断短路电流。
2.1.3结构形式：
●接触器式ATS—用两台交流接触器和一些联锁装置搭接而成。
●断路器式ATS—用两台断路器和外在的机械联锁装置组合而成。
●负荷开关式ATS—用两台负荷开关和一套内置的联锁机构组合而成。
●双投式ATS—用电磁力驱动、内置的机械结构保持状态，单刀双投一体化的
转换开关。
[说明1] 负载开关和接触器双投型的ATS都属于PC级，本体只能作为自动转换开关使用，不具备过载和短路以及其它保护功能。
[说明2] 短路器和控制保护器投切型的ATS都属于CB级，本体作为自动转换开关使用外，还具备过载、短路以及其它保护功能，从而实现对负载的两段或三段及其它保护功能。
2.1.4 ATS的应用(图1)：
正常/应急
马达换向
旁路
接地
图 1
2.2 转换开关电器的主要性能指标
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。
c. 总动作时间：转换动作时间与特意引入的延时之和。
e. 返回转换时间：从常用电源完全恢复正常的瞬间起至一组主触头闭合常用电源的瞬间为止的时间加上特意引入的延时
f. 断电时间：从各相电弧最终熄灭的瞬间起至主触头闭合另一个电源为止的转换过程时间，包括特意引入的延时。
2.2.2额定接通和分断能力：
额定接通和分断能力是制造厂规定的，在规定条件下ATSE 足以能够接通与分断的电流值。
对于交流，额定接通和分断能力用电流的交流分量有效值表示。
2.2.3额定短时耐受电流：
负载转换
额定短时耐受电流是制造厂规定的，在国家标准GB/T 14048.11-2002的8.3.4.3条规定的试验条件下，电器能够承载的短时耐受电流值。
对于交流，额定短时耐受电流值用电流的交流分量有效值表示。
按照国标要求，验证短时耐受电流能力的试验仅在PC级ATSE上进行。
2.2.4额定短路分断能力：
额定短路分断能力是制造厂规定的，在额定工作电压、额定频率与规定的功率因数（或时间常数）下，电器的短路分断能力值。
额定短路分断能力用预期分断电流值表示。
额定短路分断能力是指CB级ATSE应能分断额定短路分断能力及以下的任何电流。
2.2.5额定限制短路电流：
额定限制短路电流是制造厂规定的，在国家标准GB/T 14048.11-2002的8.3.4.4条规定的试验条件下，被指定的短路保护电器保护的ATSE在短路保护电器动作时间内足以能够承受的预期短路电流值。
按照国标要求，验证额定限制短路电流的试验仅在PC级ATSE上进行。
2.3 自动转换开关电器的性能应满足供配电系统的要求：
2.3.1自动转换开关电器前是否需设置隔离电器：
自动转换开关电器是由开关与转换控制器（或微型控制电脑）及传动机构（微型电机或电磁操作机构）组合而成的机电一体化带机电连锁的开关电器，适用于一级负荷及二级负荷的供配电系统中主电源与备用电源的自动转换。根据有关规范对配电系统的要求，一级负荷及二级负荷配电系统应采用双电源供电末端自动互投，按其使用性质自动转换开关电器通常安装在配电系统最后一级的配电箱、柜的进线侧。（市电-发电机主备型除外）
根据《低压配电设计规范》GB50054-95
第2.1.3条当维护、测试和检修设备需断开电源时，应设置隔离电器。
第2.1.6条隔离电器可采用下列电器：
1. 单极或多极隔离开关、隔离插头；
2. 插头与插座；
3. 连接片；
4. 不需要拆除导线的特殊端子；
5. 熔断器。
以及《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93
第2.5.1条隔离电器的装设应符合下列规定：
1.每台电动机的主回路上应装设隔离电器，当符合下列条件之一时，数台电动机可共用一套隔离电器：
(1)共用一套短路保护电器的一组电动机；
(2)由同一配电箱（屏）供电且允许无选择地断开的一组电动机。
2.电动机及其控制电器宜共用一套隔离电器。符合隔离要求的短路保护电器可兼作隔离电器。
3.隔离电器宜装设在控制电器附近或其他便于操作和维修的地点。无载开断的隔离电器应能防止无关人员误操作。
现行国家标准《低压电器基本标准》中，已将低压空气式开关（刀开关）、隔离开关、隔离器、熔断器式开关、熔断器式隔离器等隔离电器；低压断路器标准中亦列入了隔离型。
根据以上规范及标准的相关要求，在配电系统中自动转换开关电器前端应设置隔离电器。
2.3.2 自动转换开关电器是否可作为隔离电器使用：
根据自动转换开关电器的定义，自动转换开关电器是由一个（或几个）转换开关电器和其他必需的电器（转换控制器）组成。用于检测电源电路，并将一个或几个负载电路从一个电源自动换接至另一个电源的开关电器。从自动转换开关电器的定义可以看出，自动转换开关电器应用在电气系统中主要目的是在一、二级负荷紧急供电系统中，检测被监测电源（两路）的工作状态，当被监测的电源发生故障时，将负载电路从一个电源换接至另一个电源,以保证供电的连续性，确保重要负荷连续可靠运行。目前自动转换开关电器有二段式和三段式两种，二段式自动转换开关电器开关主触头仅有两个工作位（正常电源位及备用电源位），这种自动转换开关电器转换动作时间较快；三段式自动转换开关电器开关主触头有三个工作位，（正常电源位、备用电源位及零位），零位时主触头处于空挡，因为设置了零位，三段式自动转换开关电器转换动作时间较慢，三段
式自动转换开关电器设置“零位”的主要作用是当负载为高感抗或大电机负载时，为避免冲击电流做暂态停留之用，而非用于负载维修时隔离之用。另一方面，自动转换开关电器自身也有检修和维护的可能，所以带零位的三段式自动转换开关电器不宜兼做隔离电器，为满足维修问题需要隔离时，应在自动转换开关电器前单独设置隔离电器。
2.3.3 自动转换开关电器前是否需设置短路保护电器：
目前自动转换开关电器根据保护特性分为两类：CB级和PC级，下面分别阐述：1.CB级：CB级自动转换开关电器开关执行断路器本身带热磁保护，它的主触头能够接通并用于分断短路电流。
在配电系统中选择CB级自动转换开关电器时，只要求自动转换开关电器的开关执行断路器选择正确，即低压断路器符合下列条件：
(1).低压断路器额定分断电流（有效值）大于该处的预期最大短路电流值（有效值）。
(2).低压断路器选型与上下级出线回路低压断路器选型配合满足配电保护选择性要求。
配电箱、柜内CB级自动转换开关电器前端可只设置隔离电器或隔离开关，不必再设短路保护电器。
2.PC级：PC级自动转换开关电器只有电源转换功能，没有短路及过载保护功能。额定电流小于等于250A的PC级自动转换开关电器，额定短时耐受电流有效值（1秒）一般在5KA-12KA左右；额定电流大于250A小于等于630A的PC级自动转换开关电器，额定短时耐受电流有效值（1秒）一般在13KA-25KA左右。
由于以下因素在配电箱、柜内PC级自动转换开关电器前端须设置短路保护电器：（1）虽然PC级自动转换开关电器有一定的承受短路电流的能力，但没有切断短路电流的能力，其前端需要设置短路保护电器。
（2）此外还应考虑设置隔离电器的要求。
综合以上因素在配电箱、柜内PC级自动转换开关电器前端应设置符合隔离要求的短路保护电器。
符合隔离要求的短路保护电器有：
1．熔断器
2．熔断器式开关
3．熔断器式隔离器
4．符合IEC947-3隔离标准要求的隔离型低压断路器。
《低压配电设计规范》GB50054-95第4.1.2条规定“配电线路采用的上下级保护电器，其动作应具有选择性；各级之间应协调配合。但对于非重要负荷的保护电器，可采用无选择性切断。”根据以上规范要求，采用双电源供电的配电系统，当双电源末端自动互投配电箱、柜内有多路一级负荷或二级负荷出线回路时，其自动转换开关电器前设置的熔断器或隔离型低压断路器均应与配电箱、柜内出线回路低压断路器之间有选择性配合。
2.4 对ATSE转换时间有何要求
不同的备用电源性质，以及不同的负载情况，对ATSE转换时间的要求是不同的。
根据国家标准《自动转换开关电器》GB/T 14048.11-2002，ATSE的动作时间有下列几种表示方法：
a.触头转换时间
b.转换动作时间
c.总动作时间
d.断电时间
e.返回转换时间
在设计选型时应注重“总动作时间”，以满足不同配电系统的使用要求。
受开关物理特性和制造工艺的限制，并考虑到“电弧短路”的问题（实验测定可靠灭弧时间约120ms，转换时间小于100ms是不可靠的），机械式ATSE的转换动作时间在100多毫秒至几秒钟。
目前生产工艺条件下，ATSE动作时间范围大致如下(表1)：
设计选型时，应根据允许供电中断时间及负载特性选定ATSE总动作时间。《供配电系统设计规范》GB50052-95第2.0.4条规定，“自投装置的动作时间能满足允许中断供电时间的，可选用带有自动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路”。《民用建
筑电气设计规范》JGJ/T16-92第3.1.9.2(2)条规定，“带有自动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路，适用于允许中断时间为1.5s以上的供电”。
部分负荷的允许中断供电时间如下：
1．应急照明的正常电源与应急电源转换时间应满足：
*疏散照明≤15s,
*备用照明≤15s（金融商品交易场所≤1.5s）
*安全照明≤0.5s
（摘自《建筑电气专业设计技术措施》1998年版第11.10.5-1条）
2．消防设备（风机，水泵）电源转换时间≤30s
3.其他重要负荷的允许中断供电时间(表2)：
对允许中断供电时间在 1.5s以内的负载及重要场所(如监控中心等)的应急备用电源，根据《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92第6.3.1.2(2)-(3)条，应设置不间断电源
装置。
当变电室低压配电系统为单母线分段运行，并设母联开关时，ATSE总动作时间应与变电室母联开关设定的动作时间整定值配合,应大于联络开关动作时间0.5-1秒以上。变电室母联开关的动作时间大多为2.5s,ATSE总动作时间宜在3s以上。
当采用发电机组作为应急照明电源时，发电机的启动和电源转换的全部时间不
应大于15s。ATSE应选用“市电-发电机转换”专用型。
ATSE一般不允许带大电动机或高感抗负载转换，这类负载在运行中切换，两路电源相位差较大时，电机将受到巨大的机械应力。同时，由电动机产生的反电势引起的过流会造成熔断器熔断或断路器脱扣。因此，当ATSE带大电动机或高感抗负载转换时，两组动触头在转换前应增加一个延时时间，即应选用延时转换型ATSE，延时时间视负载情况确定。
ATSE具有自投自复功能时，当主电源恢复正常供电后，ATSE应经延时后，切换回主电源。
2.5系统保护特性对转换开关的要求
ATSE应用在正常电源与备用电源的交汇处，是给重要负载供电的末端配电设备，在工程应用中如何将ATSE本身的特性和配电系统自身的保护特性结合起来，是正确应用ATSE的关键。
在配电系统中，无论是在过负荷还是在短路故障发生的情况下，电线，电缆，开关设备，电动机启动装置的电气设备都要具备一定承受故障电流的能力。短路电流故障对电气设备损坏是非常严重的，所以ATSE要具备一定的耐受电流值，在短路故障被排除之前，保证自身的可操作性。国标中规定了ATSE在短路条件下的接通与分断能力。表3给出了ATSE验证短路操作能力的试验的试验电流值。
对于PC级ATSE，本身不具备过载和短路保护能力，所以PC级只具备短时耐受电流和短路接通能力，并且应能承受和接通上表所给定的电流值。如果在PC级ATSE 前加短路保护的电器设备（断路器或熔断器），则PC级ATSE只在短路保护电器设备断开电路的时间内承受上表所给定的电流值。
而对于CB级ATSE来说，既有一定的短路接通能力又具备短路分断能力，而且对于使用断路器和控制器组合的CB级ATSE，其分断能力也就是所使用断路器的额定分断能力值。
另外，无论CB级与PC级必须要有可靠的电气与机械连锁，保证常用电源和备用电源不同时接通，而且相与相之间要有效的隔离，避免出现相间短路，否则会引起ATSE 触头的熔接，对ATSE和其它用电设备造成损坏。
2.6 旁路型自动转换开关的应用：
对供电系统可靠性、连续性有很高要求的特别重要场所，为防止当自动转换开关出现故障、损坏或自动转换开关处于检修时，影响供电系统的连续性，应设置旁路隔离型（或旁路隔离抽出型）自动转换开关。
旁路型自动转换开关应有以下功能：
1．旁路隔离开关应能在用电负载不停电的状态下，旁通电源至负载。旁路开关与自动转换开关额定容量应相同。
2．旁通电源时应能隔离自动转换开关及相关控制电源，保证自动转换开关检修及更换能够安全进行。
3．应有旁路隔离标志，显示系统状态。
4．应有电子及机械联锁，防止误操作。
以下场所宜设置旁路型自动转换开关：
1．采用柴油发电机作为应急备用电源的特别重要场所的油机-市电型自动转换开
关。
2．国家及省市级广播电视中心内重要的演播室及机房。
3．大型机场的航空雷达站。
4．重要的大型通讯机站。
5．大型综合医院对供电系统连续性有特殊要求的手术室。
6．银行、金融中心、证券交易所内对供电系统连续性有特殊要求的场所。
2.7系统对控制器的要求
2.7.1控制器的作用
ATSE一般由两部分组成：开关本体+控制器，控制器主要用来检测被监测电源（两路）工作状态，当被监测电源发生故障（如任意一相断相、欠压、失压或频率出现偏差）时，控制器发出动作指令，开关本体则带着负载从一个电源自动转换至另一个电源。2.7.2 ATSE开关与控制器
与断路器和负荷开关不同的是，ATSE除了开关设备还必须包括控制器，如果没有控制器则ATSE将无法动作。因此必须把ATS的控制器视为开关主体同等重要！对于ATSE 的选择应着重考虑两点：1.控制器的功能实用性;2.控制器的可靠性。
1、控制器的实用性：ATSE是依靠控制器来自动完成转换的，因此控制器必须完成正常/应急电源的检测（包括电压和频率）、检测数据的逻辑判断、和转换驱动执行等动作过程，微处理器式智能化的控制器。正是利用微处理器的特点将前二项的功能浓缩到一体。这需要控制器的检测模块具有较高的精度，逻辑判断模块有较宽的参数设定范围（电压、频率、延迟时间、延迟时间的屏蔽）以适应不同负载的需求。当然控制器上还必须要有必要的状态显示设备。随着ATSE与发电机组联系的日益紧密和网络集中监控的发展，ATSE要有启动发电机组的信号。在工程设计中，无论是市电失电、配电至ATSE 的线路故障还是该线路的其它电气元件故障，都可以由ATSE感知负载的断电，发送信号启动发电机组供应应急电源。同时控制器上提供的状态接点或通讯接口，可利用监控网络监视ATSE的状态，从而提高工作效率和可靠性。
2、控制器的可靠性：由于微处理器和集成芯片的使用，提供控制器功能的同时，也必然带来控制器脆弱的负面影响。因为控制器由ATSE的正常和应急电源侧直接取电
检测，所以控制器也必然承受主回路的电压波动、浪涌电压影响、谐波干扰、电磁干扰等。所以为保证控制器的可靠性，最好引用相关标准作为衡量标准。例如：暂态浪涌电压防范标准为IEC1000-4-4;电磁干扰防范标准为IEC1000-4-3等。
综合而言，控制器在安全、可靠的前提下，应有较多的功能。ATSE开关与控制器必须在制造时配套成双电源转换系统进行测试、检验后方可安装使用。如果ATSE是开关与控制器分别选购组合而成，则可能出现两者参数不匹配而导致两电源无法按要求的精度转换。控制器的控制原理详见（图2）。
图2
三、设备选型的技术要点
从本质上说，ATSE只能完成双电源自动转换功能电力设备的统称，并不局限于某种类型，但必须符合国家与国际标准的检验要求。作为双电源自动转换使用的ATSE开关设备，除完成负载在两路电源间选择、转换的功能外，还必须考虑供电回路中的种种复杂情况，例如短路电流的冲击、过负荷、设备频繁操作等，所以ATSE本身还必须具有很好的自我保护能力和适用性。在实际的工程设计中，对ATSE的选择应从技术角度出发，必须充分考虑供电系统的配电方式、转换时间以及负载的使用性质等实际情况。
供电质量要求高的场所应使用高可靠性的ATSE，并以短路电流校验ATSE的遮断电流，且以市电的可靠性决定ATSE转换的频繁性。下面就在实际工程设计中如何正确选择和使用ATSE需要注意的问题作以下分析及说明：
3.1 双电源放射供电时ATSE的选择及使用：
当消防负荷容量大且比较集中时，需要在低压配电室的母线上直接放射做双电源转换，或因电源进线后需要直接做双电源转换的场合，如消防水泵房等，这类转换方案宜选用PC级的ATSE，而不宜选用CB级的ATSE，以避免因其本体故障而影响电源的转换，造成重大损失，若需要加装保护电器时可另外选择。
3.2市电与发电机组电源转换时ATSE的选择及使用：
当市电与发电机组电源转换时，首先应考虑到发电机组的特殊性，确认市电断电后，发电机组自启动，待发电机组电源各项指标达到稳定后才能输出，并具有互联装置。转换一般都在低压配电室的母线上集中装设，以便于使用和维护，由于发电机组输出柜已装保护电器，这类转换方案宜选用PC级的ATSE。
3.3按时间转换选择和使用ATSE：
1. 有“中断”的：为防止电力设备（如大电机）断电即接通启动可能造成机械损伤或对设备产生不良影响时，可选用带有延时型ATSE，这种ATSE适用于电动机、变频器、整流器负载及特殊的医疗设备负载。
2.无“中断”的：为减少在电源转换过程中的瞬间断电对高强度气体放电光源等，而不能连续照明所带来的不便和损失,可选用瞬间闭路式ATSE。
3.4 四级型ATSE的选择及使用：
民用建筑电气设计规范编制组，针对四级开关的应用问题达成了以下共识：
1. 根据IEC465.1.5条规定，正常供电电源与备用发电机之间若不是同一接地网络中时，转换开关应用四级型开关。
2. 带剩余电流保护的双电源转换开关应采用四级开关。两个电源开关带剩余电流保护，其下级的电源转换开关应用四级开关。
3. 两种不同接地系统间电源转换开关应用四级开关。
4. TN-S、TN-C-S系统一般不需要设四级开关。但TN-S系统的一些特殊情况（三
相严重不平衡及高次谐波含量较高）是否用四级开关，需视建筑物等级的重要性而确定。
随着电器产品的不断更新及发展，双电源自动转换开关应性机电一体化智能型方向发展，自动化程度要更高，安全可靠性能要更好，具有较高的检测精度和宽带参数设定范围，具备良好的电磁兼容性，应能承受主回路电压波动和电磁干扰的影响，转换时间快。延时可靠，并有提供各种信号及消防联动的通讯借口，通过总线与计算机联网实现“四遥”功能。
3.5当配电系统采用双电源（或多路电源）供电（变电室设两台或两台以上变压器），且变电室低压配电系统为单母线分段运行，并设母联开关时，消防配电系统（应急照明系统除外）采用双电源专路供电末端自动切换时，其末端互投配电箱内的自动转换开关电器其主电源向备用电源切换时，为防止大电动机类负载在运行中切换，可能产生的巨大机械应力，以及由电动机产生的反电势引起的过电流，同时为确保与上一级即变电室母联互投开关设定的切换延时时间整定值配合，自动转换开关电器主电源与备用电源切换应有一定时间的延时，其延时时间的整定值应符合以下要求：
（1）延时时间的整定值应大于变电室低压配电系统母联开关切换延时时间整定值0.5-1.0秒以上。
（2）当配电系统中，有多处用电设备为大功率电动机或高感抗负载，并需分别设置多台双电源末端互投配电箱（柜）时，为减少对电网的冲击，特别是
对发电组，可避免过载冲击导致供电失败。所有相关的多个自动转换开关
电器之间，其设定的切换延时时间整定值应有适当的级差，互相配合，以
便主电源侧断电时，大功率电动机或高感抗负载，按一定时间顺序先后切
换至备用电源回路。
3.6以下场所双电源供电系统配电箱内切换开关应采用（不延时）具有快速转换功能的励磁式电磁驱动二段式自动转换开关电器：
（1）重要场所的安全照明。
（2）重要计算机的电子数据处理装置。
（3）重要场所用电设备的应急备用电源。
（4）证卷交易所、金融交易及银行、大型体育场馆、大型百货商场、超市等场所的应急备用照明。
（以上场所是否还需同时设置不间断电源系统，应根据《民用建筑电气设计规范》
JGJ/T16-92第6.3.1.2条有关要求确定）
3.7根据《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2001年版）第10.1.3条：“消防用电设备应采用单独的供电回路，并当发生火灾切断生产、生活用电时，应仍能保证消防用电，其配电设备应有明显标志。”
从以上规定可以看出，由于消防系统均采用双电源消防专用回路供电，主电源与备用电源均为消防专用回路，主电源回路与备用电源回路供电性质没有本质区别，可以互为备用。如果未发生火灾时，自动转换开关电器主电源侧断电，经延时后切换至备用电源回路，因消防用电设备未投入使用（应急照明除外），当主电源恢复供电后，立即自动把负载转回到主电源回路上，实际作用及意义不大。如果火灾发生后，出现主电源回路断电，经延时后切换至备用电源回路，水泵类及风机类消防用电设备因自动转换开关电器主备电源延时切换，断电时间在1.5秒以上，由于电动机主回路接触器线圈掉电，需要由消防控制室远控或机房就地重新启动,使消防用电设备恢复运行。当主电源恢复供电后，如果采用自投自复型，则自动转换开关电器经一段延时后，会重新自动把负载转回到主电源回路上，造成电动机主回路接触器线圈再次掉电。故自动转换开关电器用于消防配电系统双电源末端自动切换时（一路市电加一路发电机供电系统除外），宜采用自投不自复型。并将自动转换开关电器工作状态指示返馈信号送回消防控制室。
采用一路市电加一路柴油发电机供电系统，自动转换开关电器用于消防配电系统双电源末端自动切换时宜采用自投自复型。
3.8 自动转换开关电器切换条件的要求：
（1）当控制器或微型电脑检测到主电源失压、断相、过电压、欠电压或频率失调，且备用电源正常时，方可切换。
（2）当控制器或微型电脑检测到主电源及备用电源均出现失压、断相、过电压或欠电压时，自动转换开关电器应只输出报警信号不切换。
（3）自动转换开关电器采用自投自复型，当主电源恢复正常供电后，自动转换开关电器应经延时后，切回主电源。延时时间宜大于3秒以上。
（4）在特殊重要场所的配电系统中，当有同步转换要求时，应选用微型电脑带有相角侦测功能的同步监察系统的自动转换开关电器。
（5）在特殊重要场所的配电系统中，当自动转换开关电器切换后，有需要载隔离信号接点的自动转换开关电器。
四、结论
1、在选择ATSE设备时需考虑符合系统要求的ATSE的结构型式（PC级或CB级）。
2、在配电系统中自动转换开关电器前端应设置隔离电器。
a. CB级自动转换开关电器前端可只设置隔离电器。
b. PC级自动转换开关电器：
①采用树干式供电：ATSE前端须设置符合隔离要求的短路保护电器。
②采用放射式供电：短路保护电器设于上级，ATSE前端只须设置隔离电器。
③三位式（即中间带“0”位）ATSE，其“0”位不能作检修用。即目前的产品均
不符合隔离电器的要求。
3、应按负载特性确定ATSE的转换时间。
①当ATSE两路电源的电源侧有联络开关时，ATSE动作时间应考虑上级及本级
电源的转换时间要求，如ATSE的固有转换时间不能满足要求时，需选用带延
时型ATSE。
②ATSE在转换过程中需考虑触头的断弧及投入的时间，特别要注意大型电感性
和电容性负载的回馈电动势造成的影响。
③应在图纸中注明ATSE的延时时间值。
4、特别重要负荷的双电源转换应选择旁路隔离型ATSE。
对电源停电时间有特殊要求的特别重要负荷如选用“0”时限的ATSE时，其系统应该满足如下要求：两个电源系统允许短时并网；对两个电源应有同相位监测系统的控制器。
5、一路市电加一路柴油发电机供电系统，自动转换开关电器用于消防配电系统双电源
末端自动切换时宜采用自投手复型。
6、四级型ATSE的选择及使用：
a. 根据IEC465.1.5条规定，正常供电电源与备用发电机之间在不同的接地系统
中的转换开关应用四级型ATSE。
b.在前级两个电源开关带漏电保护，其下级的电源转换开关应用四级型ATSE。
c.两种不同接地系统间电源转换开关应用四级型ATSE。
d. TN-S、TN-C-S系统一般不需要设四级开关。但TN-S系统的一些特殊情况（三
相严重不平衡及高次谐波含量较高）是否用四级开关，需视建筑物等级的重要性而
确定。
提示：处于供电核心位置的ATSE一旦发生故障，祸害非浅，特提醒设计人员要注意以下几点：
1、PC级ATSE：
①一体化ATSE符合GB14048.11《自动转换开关电器》标准。
②电动负荷开关型ATSE：
a.符合GB14048.3《开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》标准。
b.负荷开关一般为V型触头，该触头的特点是：新开关时动、热稳定性较
好，但经过几次开断后触头间烧损，易出现接触不良现象，而且灭弧性能
差。
2、CB级ATSE：两断路器之间的转换是靠电动机驱动完成，每动作一次，电机都
要“堵转”，导致电机寿命缩短且易损坏，难以做到高可靠性。CB级的各类保护装置动作是否引起第二次故障，保护的设置参数与上、下级之间是否配合恰当，是否能保证选择性。
3、控制器：
①从可靠性角度来看，功能应仅可能简化，不宜附加不必要的功能。
②其保护元件-熔断器，应可被检测。
③应从ATSE前端取动作信号及电源，应保证三相或零线有任何故障，均应启
动转换至第二电源上。
4、转换时如果发生触头粘接，将会形成第二电源投入发生两电源并网及第二次短
路，而造成巨大的损失。因此选型时，ATSE的结构型式、容量、转换时间、
环境条件等均需综合考虑。
5、定期应做转换实验，以便破除触点氧化层。
附录参考文献及相关规范
1.《供配电系统设计规范》GB50052-95
2.《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92
3.《建筑电气专业设计技术措施》1998年版
4.《低压开关设备和控制设备第6部分：多功能电器第一篇：自动转换开关电器》GB/T 14048.11-2002
5.《低压开关设备和控制设备第3部分：开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器》GB/T 14048.3-2002
6．《自动转换开关电器》IEC 60947－6－1
7．《合理选择与使用自动转换开关电器》上海电器科学研究所曲德刚
8．相关设备厂家样本及资料
2005年5月12日
万能转换开关的工作原理及符号表示 教程来源：本站原创作者：未知点击：2301 更新时间：2009-3-4 16:14:36 万能转换开关是一种多档式、控制多回路的主令电器。万能转换开关主要用于各种控制线路的转换、电压表、电流表的换相测量控制、配电装置线路的转换和遥控等。万能转换开关还可以用于直接控制小容量电动机的起动、调速和换向。 如图1所示为万能转换开关单层的结构示意图。 常用产品有LW5和LW6系列。LW5系列可控制5.5kW及以下的小容量电动机；LW6系列只能控制2.2kW 及以下的小容量电动机。用于可逆运行控制时，只有在电动机停车后才允许反向起动。LW5系列万能转换开关按手柄的操作方式可分为自复式和自定位式两种。所谓自复式是指用手拨动手柄于某一档位时，手松开后，手柄自动返回原位；定位式则是指手柄被置于某档位时，不能自动返回原位而停在该档位。 万能转换开关的手柄操作位置是以角度表示的。不同型号的万能转换开关的手柄有不同万能转换开关的触点，电路图中的图形符号如图2所示。但由于其触点的分合状态与操作手柄的位置有关，所以，除在电路图中画出触点图形符号外，还应画出操作手柄与触点分合状态的关系。图中当万能转换开关打向左45°时，触点1-2、3-4、5-6闭合，触点7-8打开；打向0°时，只有触点5-6闭合，右45°时，触点7-8闭合，其余打开。
正泰万能转换开关接点图编码规则 技术交流2010-01-14 20:51:56 阅读1518 评论5 字号：大中小订阅 万能转换开关是一种手动操作的低压电器产品，它是基于通过凸轮控制各对触头从而实现对各个独立线路进行控制的目的，由于它的控制靠凸轮来实现，因此俗称凸轮开关。凸轮开关根据控制的对象和使用的场合不同，大体可以分为万能转换开 关和组合开关。 凸轮开关大体由操作机构、定位助力机构、接触系统三个部分组成。其中接触系统可以由独立接触单位进行线性叠加，每一个接触单元（一节）有两个独立的接触组（1-2、3-4）组成，那么根据排列组合，一个接触单元（一节）可以由4种情况（1-2通3-4断、1-2断3-4断、1-2通3-4通、1-2断3-4通）那么对于n节产品在某个档位的通断情况有4n情况，假如开关有m档，则这个开关理论上存在着m*4n种通断情况。正因为具有如此其他任何开关都不具备的优势，因此被称为万能转换开关。当然接点通断情况十分的复杂，导致顾客在进行产品选择的时候难以下手，即使技术人员也为难。我们正泰由于顾客特殊定做的产品接点图情况十分的普遍，常常由于我们技术人员没有比较可行的接点编码方法，致使产品无法具备具体的产品规格型号，一则导致最终客户无法接线使用，同时没有具体的规格型号，顾客在下次订货时需要重新提供接点情况，延长了产品交付时间，造成顾客退单甚至投诉。为了更好的管理转换开关同时为以后进行软件自动编码准备，这几天将开关做了整理，并查找一些资料，现将这几天对转换开关的编码规则作一个介绍，供大家参考改进。 接点图按产品结构从上至下排列：手柄代号、面板代号、定位特征代号、接触系统（各对触头编号）。这样的分布符合我们的装配习惯，装配时可以完全按照接点图至下而上（反之亦然）对各个部件进行一一对应安装），极大的提高了装配效率 同时便于装配检验。编码过程如下：
我们首先来看看PC级和CB级双电源的区别：PC级采用隔离开关作为执行机构，能够接通和承载但不能分断短路电流，当负载过载时仍可保持供电连续性。CB级采用断路器作为执行机构，配备过电流脱扣器，自身具有对负载侧用电设备和电缆的过载保护功能，它能够接通、承载和分断短路电流，当负载出现过载或短路时会断开负载。总的来说，双电源特别适用于对需要高可靠性的持续供电和突然停电可能导致严重问题的场合，例手术室、机场、宾馆、银行、通信系统和生产线等。 双电源自动转换开关使用注意事项有哪些及安装方法。 一、作用：当因事故停电，且在较短时间内无法恢复供电时，须启用备用电源。 步骤： 1.切除市电供电各断路器(包括配电室控制柜各断路器，双电源切换箱市供电断电器)拉开双投防倒送开关至自备电源一侧，保持双电源切换箱内自备电供电断路器处于断开状态。 2.启动备用电源(柴油发电机组)，待机组运转正常时，顺序闭合发电机空气开关、自备电源控制柜内各断路器。 3.逐个闭合电源切换箱内各备用电源断路器，向各负载送电。
4.备用电源运行期间，操作值班人员不得离开发电机组，并根据负荷的变化及时调整电压、厂频率等，发现异常及时处理。 二、市电恢复供电时，应及时做好电源转换工作，切断备用电源，恢复市电供电。 步骤： 1.按顺序逐个断开自备电源各断路器，顺序是：双电源切换箱自备电源断路器→自备电源配电柜各断路器→发电机总开关→将双投开关拨至市电供电一侧。 2.按柴油机停机步骤停机。 3.按顺序，从市电供电总开关至各分路开关逐个闭合各断路器，将双电源切换箱自市电供电断路器置于闭合位置。 如果您想了解更多有关DPT双电源自动转换开关方面的资讯，推荐您联系南京首科机电咨询详情。 南京首科机电有限公司集生产、贸易、技术、服务于一体的机电专业性公司。公司经营广泛、品种繁多，主营批发零售各国知名低压电器、电工器材、工业用通风及抽风系统。公司以“诚信铸就品牌，服务带来效益”的经营理念。推行“VIP”式的营销服务机制，努力做好售前、售中、售后服务，并为用户建立档案，定期开展大客户综合回访，赢来了越来越
ATSE的定义 1.1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。 1.2自动转换开关电器(ATSE)Automatic Transfer Switching Equipment(ATS E) 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” 2.ATSE的分类 ATSE可分为两个级别：PC级和CB级。 PC级ATSE：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ATSE：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。 ATSE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。 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。 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。 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。
双电源切换应用电路 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
功率P-FET控制器LTC4414 LTC4414是一种功率P-EFT控制器，主要用于控制电源的通、断及自动切换，也可用作高端功率开关。该器件主要特点：工作电压范围宽，为～36V；电路简单，外围元器件少；静态电流小，典型值为30μA；能驱动大电流P沟道功率MOSFET；有电池反极性保护及外接P-MOSFET的栅极箝位保护；可采用微制器进行控制或采用手动控制；节省空间的8引脚MSOP封装；工作温-40℃+125℃。 图1 LTC4414的引脚排列引脚排列及功能 LTC4414的引脚排列如图1所示，各引脚功能如表1所示。 图2 LTC4414结构及外围器件框图 基本工作原理 这里通过内部结构框图及外接元器件组成的电源自动切换电路来说明其工作原理。内部结构框图及外围元器件组成的电路如图2所示。其内部结构是由放大器A1、电压/电流转换电路、电源选择器（可由VIN端或SENSE端给内部电路供电）、模拟控制器、比较器C1、基准电压源（）、线性栅极驱动器和栅极电压箝位保护电路、开漏输出FET及在CTL内部有μA的下拉电流源等组成。外围元器件有P沟道功率MOSFET、肖特基二极管D1、上拉电阻RPU、输入电容CIN及输出电容COUT。 图2中有两个可向负载供电的电源（主电源及辅电源），可以由主电源单独供电，也可以接上辅电源，根据主、辅电源的电压由LTC4414控制实现自动切换。这两种供电情况分别如下。 1 主电源单独供电
主电源单独供电时，电流从LTC4414的VIN端输入到电源选择器，给内部供电。放大器A1将VIN和VSENSE的差值电压放大，并经过电压/电流转换，输出与VIN－VSESNSE之值成比例的电流输入到模拟控制器。当VIN－VSESNE>20mV时，模拟控制器通过线性栅极驱动器及箝位保护电路将GATE 端的电压降到地电平或到栅极箝位电压（保证-VGS≤），使外接P-MOSFET 导通。与此同时，VSESNE被调节到VSESNE=VIN－20mV，即外接P-MOSFET的VDS=20mV。P-MOSFET的损耗为ILOAD×20mV。在P-MOSFET 导通时，模拟控制器给内部FET的栅极送低电平，FET截止，STAT端呈高电平（表示P-MOSFET导通）。 2 加上辅电源 当加上辅电源（如交流适配器）后，如果VSESNE> VIN+20mV，则内部电源选择器由SENSE端向内部电路供电。模拟控制器使GATE端电压升高到VSENSE，则P-MOSFET截止，辅电源通过肖特基二极管D1向负载供电。这种电源切换是自动完成的。 在辅电源向负载供电时，模拟控制器给内部FET的栅极送高电平，FET导通，STAT端呈低电平（表示辅电源供电）。上拉电阻RPU的阻值要足够大，使流过FET的电流小于5mA。 在上述两种供电方式时，CTL端是接地或悬空的。CTL的控制功能将在下面的应用电路介绍。 典型应用电路 1主、辅电源自动切换电路
双电源自动转换开关说明书 相信大家一定都购买过双电源自动转换开关，顾名思义它是在用电突然断电时通过双电源切换开关，自动连接到备用的电源上，使我们的运作不至于停断，仍能继续运作。这种开关在我们生活的很多地方都有用到，许多公司和小区都有，那么让装修界为您具体的讲解通过双 电源切换开关的原理以及说明书。双电源自动切换开关电器主要用在紧急供电系统，将负载
电路从一个电源自动换接至另一个(备用)电源的开关电器，以确保重要负荷连续、可靠运行。因此，常常应用在重要用电场所，其产品可靠性尤为重要。转换一旦失败将可能造成以下二种危害之一，其电源间的短路或重要负荷断电(甚至短暂停电)，其后果都是严重的，这不仅仅会带来经济损失(使生产停顿、金融瘫痪)，也可能造成社会问题(使生命及安全处于危险之中)。因此，工业发达国家都把自动转换开关电器的生产、使用列为重点产品加以限制与规范。双电源自动切换开关一般由两部分组成：开关本体(ats)+控制器。而开关本体(ats)又有pc级(整体式)与cb级(断路器)之分,双电源自动转换开关电器(atse)质量的好坏关键取决于开关本体(ats)。1.pc级ats：一体式结构(三点式)。它是双电源切换的专用开关，具有结构简单、体积小、自身连锁、转换速度快(0.2s内)、安全、可靠等优点，但需要配备短路保护电器。 2.cb级ats：配备过电流脱扣器的ats，它的主触头能够接通并用于分断短路电流。它是由两台断路器加机械连锁组成，具有短路保护功能控制器的工作状况控制器主要用来检测被监测电源(两路)工作状况，当被监测的电源发生故障(如任意一相断相、欠压、失压或频率出现偏差)时，控制器发出动作指令，开关本体则带着负载从一个电源自动转换至另一个电源，备用电源其容量一般仅是常用电源容量的20%~30%。图1是典型ats应用电路。控制器与开
双电源自动转换开关的选型 双电源自动转换开关（英文简称为ATSE）在现今的工作中已经发挥着越来越重要的作用，特别是在一些用电场所。通常情况下，双电源自动切换开关通过一个备用电源，来保证在常用电源出问题后，依然你能够正常使用，具有十分好的可靠性和应急性，从而广受欢迎。可是一些客户在选购时存在误差，仅关注其额定电流和级数，而对决定双电源自动转换开关工作特性的关键指标：转换条件、使用类别和转换时间未加注意。所以很有必要介绍下其基本参数，从而帮助选购。要正确选择双电源自动转换开关的首要条件，就必需明确以下几点参数：额定工作电压Ue、额定工作电流Ie、频率、相数、额定限制短路电流、转换条件、使用类别、转换时间等。 额定工作电压、频率、电流和相数 这些参数仅仅表明双电源自动转换开关满足作为“导体”最基本的要求，其必需能够满足所在地的电压、频率、电流和相数要求，一般电气工程师已经很熟悉。注：电压、频率、相数通常由双电源自动转换开关所在位置的相应参数决定。额定电流按照《IEC62091固定式消防泵控制器》标准规定，用于消防泵的ATSE，额定电流不得低于电机额定电流的115%，从安全的角度考虑，建议ATSE的额定电流统一采用负荷电流的125%（新民规也建议为125%）。 转换条件 我们需要ATSE的目的，就是需要在“特定”的条件下ATSE能够
自动可靠的转换。这个“特定条件”就是ATSE的转换条件，或转换前提，是选择ATSE首要考虑要素。 1 、如果常用电源没有故障，双电源自动转换开关就不能够转换。这是许多用户（甚至厂家）都忽视的问题。双电源自动转换开关的控制器必需能够识别各种电压的瞬间波动，包括非电源故障的短时失压。例如，变电室低压配电母联开关切换属于正常的电源中断，不应该将母联开关切换时的断电判定为电源故障，需要能够判定这种“正常”的断电。控制器必须通过EMC试验，不能够在外部电磁干扰下误动作。注：转换条件由控制器的功能决定，对电源故障的判断方式（包括故障类型的识别）是控制器的核心技术，一般产品资料是不会介绍的，完全看制造商的研发水平和行业经验，需要设计师了解产品的判断机理。 2、在电源故障状况下必需转换。 但由于电源故障种类很多（十几种），所以，需要明确那些故障必需转换。因为用户需求的复杂性，一般供应商都提供多种功能的控制器，所以，设计时必需根据负载对电源质量的要求明确注明转换条件，否则，因为双电源自动转换开关市场供应的混乱以及业主对ATSE 了解不多，导致最后使用的产品往往就只能够在完全失电一种条件下才能够转换，而其它电源故障（包括缺相、过欠电压等）不会转换，失去装的意义。注：因为双电源自动转换开关的功能还没有标准化，设计仅标注产品型号，并不能够保证用户了解所选型号的转换条件，导致实际选用的产品与设计要求相差较大，建议设计注明转换条件。
双电源自动切换开关工作原理 双电源自动切换开关工作原理是怎样的呢？很多人对于这个都不理解，因为觉得工作原理这些都是很复杂的，不会过多去了解。一般家庭里也不会应用到这种开关，所以我们都是相对有一点陌生的。不过我们唯有对开关工作原理理解了，我们才能更好地利用好它哦。 双电源自动切换开关指的就是一种由微处理器控制，适用于电网系统内部，网电与网电、网电与发电机电源之间的切换装置，当遭遇到常用电突然故障或停电情况时可以通过双电源自动转换开关使其自动转换到备用电源状态下继续运行，是一种使用范围广、性能完善、自动化程度高、安全可靠的双电源自动转换开关。 双电源自动转换开关在设计制作上采用双列复合式触头、微电机预储能、横接式机构、微电子控制技术、电气联锁技术、可靠的机械联锁、过零位技术等先进技术基本实现零飞弧，同时实现了电源与负载间的隔离可靠性极高，使用寿命在8000次以上，全自动型不需外接任何控制元器件，具有体积小、外形美观、重量轻等优势。 在了解双电源自动转换开关工作原理之前，我们先来认识一下双电源自动转换开关的结构部分，在市面上比较常见的双电源自动转换开关一般是由：开关本体和控制器组成，开关本体由整体式和断路器之分，是双电源自动转换开关质量好坏关键决定因数，控制器主要用于检测电源工作状况，当被检测电源发生故障时，控制器发出指令，开关本体则从一个电源转换至另一电源。 切除常用电源供电各断路器拉开双投防倒送开关到自备电源一侧，保持双电源自动转换开关箱内自备电供电断路器处于断开状态，然后启动备用电源，待机组运转到正常情况下时，闭合发电机空气开关、自备电源控制柜中各断路器，最后逐个闭合电源切换箱内各备用电源断路器，向各需要的负载送电，以满足用电需要。 当常用电源处于正常情况下时，对电源进行恢复正常供电，其顺序为：首先断开双电源切换箱自备电源断路器，其次断开自备电源配电柜各断路器，然后断开发电机总开关，最后将双投开关拨至市电供电一侧。从常用供电总开关逐个闭合各断路器，将双电源自动转换开关箱内自市电供电断路器置于闭合位置，一定要检查各仪表及指示灯指示是否正常。 在双电源自动转换开关使用上用具备一些条件，要保持周围空气温度上限为40℃以下，空气温度下限-5℃，周围空气温度在24小时内平均值不能超过35℃以上，在使用地点上海拔不能超过2000m以上，大气相对湿度在周围空气温度为40℃时不能超过50%，在较底温度下可以有较高的相对湿度，最大相对湿度为90%，同时平均最低温度为25℃以上。 原来双电源自动切换开关的工作原理也不是很复杂，我们看了上文以后都应该有些了解了。以后要是再遇到这种开关，自己也懂得了一点，再加上专业人士的指导，就很快会使用了。
收稿日期:2009-07-17作者简介:刘 庭(1977-),男,安全技术及工程专业硕士,主要从事电源系统设计及安全性研究。 文章编号:1009-3664(2009)06-0057-03技术交流 双电源自动转换开关的选用 刘 庭 (北京中网华通设计咨询有限公司,北京100027) 摘要:双电源系统是重要电力负荷安全运行的有效保障,而电源转换开关是连接两个电源的重要枢纽。由于双电源自动转换开关(A T SE)具有使用安全、转换迅速、无需值守的特点,近年来得到了广泛的应用。新建双电源系统基本都选用A T SE,一些早期的双电源系统也逐步将手动转换开关改造成了A T SE 。因电源系统容量、接地形式的不同,在对A T -SE 选型时也有所不同。文中阐述了A T SE 的概念、分类、性能特点以及为交换局双电源系统选择A T SE 时应考虑的因素,重点分析了三极开关和四极开关的适用范围和选择依据,并通过工程实例予以说明。 关键词:双电源;自动转换开关;三极开关;四极开关;安全中图分类号:T M 930.1文献标识码:A Selection of A utomat ic Transfer Sw itching Equipment for Dual Pow er Supply LI U T ing (Beijing China Co mmunication Design and Consulting Co.,L td.Beijing 100027,China) Abstr act:System of dual pow er supply is the effective guar antee o f safety operatio n fo r some impor tant po wer users.Pow er t ransfer switch is an impor tant co nnecting device betw een tw o po wer supplies.Recently,automatic transfer sw itc -hing equipment (A T SE)is widely a pplied because of its safety ,fast switching and w ithout man on dut y.Selectio n of A T SE is different because t he capacity and g ro unding for m o f po wer supply are different.In this paper,the definitio n,classifica -t ion and characterist ics o f A T SE are descr ibed and factor s influencing it s applicatio n in ex changing bur eaus are consider ed.T he application scope and gist o f three -pole and four -pole sw itch are emphasized with an engineer ing ex ample. Key wo rds:dual po wer supply;A T SE;thr ee -pole swit ch;four -pole sw itch;safety 0 概 述 根据5供配电系统设计规范6(GB 50052-1995)的 有关规定:/电力负荷根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响分为一级、二级和三级0,/一级负荷应由两个电源供电,当一个电源发生故障时,另一个电源应不致同时受到损坏0。根据这一规定,通信交换局的供电负荷属于一级负荷。通信行业标准5通信电源设备安装工程设计规范6(YD/T 5040-2005)4.1.1条也规定/市电发生异常情况时,为保证仍能对通信负荷和重要动力负荷可靠供电,应配置自备发电机组为自备电源。0电源转换开关是连接双电源的纽带,既要保证在双电源之间进行及时、准确地切换,又要防止双电源同时并列运行。5通信电源设备安装工程设计规范63.1.2条规定/低压市电间切换、市电与油机之间的切换应采用具有电气和机械联锁的切换开关。0 目前,各电信运营商早期局房大都配备了手动转换开关。近年来,随着配电自动化水平的提高,部分局房将手动转换开关更换成了自动转换开关,而各地后 期新建的局房(综合楼)也大多采用了自动转换开关,以减少维护工作量,提高供电安全系统。 自动转换开关电器(Auto matic tr ansfer sw itching equipment)简称为AT SE,有时也简称为AT S 。它由一个(或几个)转换开关电器和其它必需的电器(转换控制器)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自动电器。当存在常用电源和备用电源两个电源的情况时,AT SE 应指定一个常用电源位置,其操作程序则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时,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时,则自动将负载返回换接到常用电源。换接时间可有预定的延时或无延时,并可处于一个断开位置。ATSE 主要适用于交流不超过1000V 的紧急供电系统。 表1 手动转换开关和自动转换开关综合比较表序号比较项目手动转换开关 自动转换开关 1结构简单复杂2可靠性很高较高3反应时间慢极快4自动化水平低高 5价格低较高 6 应用场合 任意 1000V 以下的供电系统 手动转换开关和自动转换开关各有其优缺点,其 # 57#
四级双电源转换开关的选择与使用 四极开关的作用只是对带电导体的隔离，以保证电气维修安全和电气装置功能的正常发挥，其装用范围是有限的。三相断电后有很多原因造成中性线带危险电压，例如：1、低压供电网络内发生一相接地故障，故障电流在变电所接地极电阻上产生电压降，使中性点和中性线对地带危险电压。 2、变电所高压侧发生接地故障，故障电流同样在变电所接地极电阻上产生电压降，使中性点和中性线对地带危险电压。 3、低压线路上感应的雷电过电压沿中性线进入电气装置。上述中性线上的危险电压有的持续时间长，有的电压幅值非常高，都可在电气维修时引发电气事故或造成电气装置工作不正常，因此在电气装置中应在线路的适当位置装设四极开关，或采取其他电气隔离装置。采用四极开关切断中性线可保证电气维护安全和保证电气装置实现正常，但易造成“断零”故障，增加设备被烧坏的危险，所以设计中应掌握分寸，正确装用四极开关，避免在一电气装置内自上至下全部选用四极开关，恐失之过滥。四极开关使用的场合TN-C系统中性线PEN包含PE线，而PE线是不允许断开，因此TN-C系统不允许装四极开关，无法保证电气维修安全和某些电气功能的正常发挥。TN-C-S，TN-S系统不需要为电气维修安装四极开关，因为IEC标准和我国标准都规定了
在建筑物内设置总等电位连接的要求，一些未做总等电位连接的老建筑也因金属结构，管道相互之间的自然接触，也具有一定的等电位连接的作用，管道与PE线，中性线相互连通，都处于同一电压水平上，维修人员触及中性线时不存在电位差，不可能发生触电，因此不需要为维护维修安全而安装四极开关。TT系统应为电气安全安装四极开关，在TT 系统内即使有总等电位联结，也需要为电气维修安装四极开关，因为中性线和总等电位联结系统时不相连通的，当中性线带电压进入建筑物内时，总等电位联结系统却为地电位，这一电位差将引起电气事故。因此为保证安全，TT系统应在建筑物内适当线段上，例如电源进线出装用四极开关。IT 系统不必为电气安全装设四极开关，因为IT系统一般不引出中性线，原本不存在采用四极开关问题，如果引出中性线，也因IT系统电源中心点不接地，中性线上不可能带故障电压，所以不需要装四极开关。变配电所一般不需要装用四极开关。附设于建筑物内或单独设置的多台或单台变压器变电所内，如果做有等电位联结，则不论时TN-C-S，TN-S或TT系统都不需要安装四极开关，因为这几种系统的变压器中性点和中性线都是在变电所内直接接地，与等电位联结系统是相通的。即使某中性线上有低压网络内传来的故障电压，但由于变压器中性点的直接接地，中性线和其他导电部分不会出现电位差，不会对维修人员构成危险。带漏电保护的双电
七、自动转换开关电器（ATSE）的选择 自动转换开关电器（以下简称ATSE）是指由一个（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。ATSE的技术条件应符合GB 14048.1、GB 14048.2、GB 14048. 4、GB/T 14048.11、GB/T 17626等国家标准的规定。 1. 分类 根据结构型式及动作特性，ATSE可分为PC级和CB级两个级别。PC级ATSE能够接通、承载、但不用于分断短路电流；CB级ATSE配备过电流脱扣器，它的主触头能够接通并用于分断短路电流。 2. 特性 ATSE的特性包括电器型式、主电路的额定值和极限值、使用类别、控制电路、辅助电路、通断操作过电压等。现就主要特性说明如下： ⑴电器型式包括：电器级别、极数、电流种类和操作程序。 ⑵额定工作电流（I e）。ATSE的额定工作电流是额定不间断电流（I n），是由制造厂规定的电器能在不间断工作制下承载的电流值。 ⑶额定接通和分断能力。由制造厂规定的在规定条件下，A TSE足以能够接通与分断的电流值。除非另有规定，否则按稳态电流值给定。对于交流，额定接通与分断能力用电流的交流分量有效值表示。 ⑷额定短时耐受电流（I cw）。由制造厂规定的在规定的试验条件下，电器能够承载的短时耐受电流值。对于交流，额定短时耐受电流值用电流的交流分量有效值表示，且任一相的最大峰值电流都不应小于该有效值的n倍，系数n见表7A，短时耐受电流最小值见表7B 第2栏。 最短通电时间为：额定工作电流小于等于400A时，交流为额定频率的3个半波，直流为0.025s；额定工作电流大于400A时，交流为额定频率的3个周波，直流为0.05s。 ⑸额定短路接通能力（I cm）。由制造厂规定的在额定工作电压、额定频率和规定的功率因数（或时间常数）下，电器的短路接通能力值，用最大预期峰值电流表示。对于交流CB级的ATSE，额定短路接通能力应不小于短路分断能力有效值乘以系数n，见表7A。对于直流，假设稳态短路电流值是恒定的，额定短路接通能力小于额定短路分断能力。 额定短路接通能力是指ATSE在外加电压小于等于105％额定工作电压时，应能接通相应于额定短路接通能力的电流。 ⑹额定短路分断能力（I cn）。由制造厂规定的在额定工作电压、额定频率和规定的功率因数（或时间常数）下，电器的短路分断能力值，用预期分断电流值（交流情况下，为交流分量有效值）表示，其最小值见表7B第2栏。额定短路分断能力是指CB级ATSE应能分断额定短路分断能力及以下的任何电流。 ⑺额定限制短路电流。由制造厂规定的在规定试验条件下，被指定的短路保护电器保护的ATSE在短路保护电器动作时间内足以能够承受的预期短路电流值，其最小值见表7B 第2栏。 ⑻使用类别。ATSE可在一个或几个额定工作电压下指定具有一个或几个如表7C所列的标准使用类别，指定用于某一使用类别的ATSE应符合相应于该使用类别的额定接通与分断能力要求及电气操作性能与机械操作性能要求。 ⑼通断操作过电压。A TSE在接通或分断操作时，其负载侧的通断操作过电压不得超过制造厂的规定值。 ⑽动作时间。 1)触头转换时间。测定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
只要一分钟，教你看懂电气控制电路图！ 看电气控制电路图一般方法是先看主电路，再看辅助电路，并用辅助电路的回路去研究主电路的控制程序。电气控制原理图一般是分为主电路和辅助电路两部分。其中的主电路是电气控制线路中大电流流过的部分，包括从电源到电机之间相连的 、“顺 除了合理地选择拖动、控制方案外，在控制线路中还设置了一系列电气保护和必要的电气联锁。在电气控制原理图的分析过程中，电气联锁与电气保护环节是一个重要内容，不能遗漏。 总体检查：经过“化整为零”，逐步分析了每一局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系之后，还必须用“集零为整”的方法检查整个控制线路，看是否有遗漏。
特别要从整体角度去进一步检查和理解各控制环节之间的联系，以达到正确理解原理图中每一个电气元器件的作用。 1、看主电路的步骤 第一步：看清主电路中用电设备。用电设备指消耗电能的用电器具或电气设备，看图首先要看清楚有几个用电器，它们的类别、用途、接线方式及一些不同要求等。 2 则可先排除照明、显示等与控制关系不密切的电路，以便集中精力进行分析。 第一步：看电源。首先看清电源的种类。是交流还是直流。其次。要看清辅助电路的电源是从什么地方接来的，及其电压等级。电源一般是从主电路的两条相线上接来，其电压为380V.也有从主电路的一条相线和一零线上接来，电压为单相220V；此外，也可以从专用隔离电源变压器接来，电压有140、127、36、6.3V等。辅助电
路为直流时，直流电源可从整流器、发电机组或放大器上接来，其电压一般为24、12、6、4.5、3V等。辅助电路中的一切电器元件的线圈额定电压必须与辅助电路电源电压一致。否则，电压低时电路元件不动作；电压高时，则会把电器元件线圈烧坏。 第二步：了解控制电路中所采用的各种继电器、接触器的用途。如采用了一些特殊 而是相互联系、相互制约的。这种互相控制的关系有时表现在一条回路中，有时表现在几条回路中。 第五步：研究其他电气设备和电器元件。如整流设备、照明灯等。 综上所述，电气控制电路图的查线看图法的要点为： （1）分析主电路。从主电路人手，根据每台电动机和执行电器的控制要求去分析各
功率P-FET控制器LTC4414 LTC4414是一种功率P-EFT控制器，主要用于控制电源的通、断及自动切换，也可用作高端功率开关。该器件主要特点：工作电压范围宽，为3.5～36V；电路简单，外围元器件少；静态电流小，典型值为30μA；能驱动大电流P沟道功率MOSFET；有电池反极性保护及外接P-MOSFET的栅极箝位保护；可采用微制器进行控制或采用手动控制；节省空间的8引脚MSOP封装；工作温-40℃+125℃。 图1 LTC4414的引脚排列引脚排列及功能 LTC4414的引脚排列如图1所示，各引脚功能如表1所示。
图2 LTC4414结构及外围器件框图 基本工作原理 这里通过内部结构框图及外接元器件组成的电源自动切换电路来说明其工作原理。内部结构框图及外围元器件组成的电路如图2所示。其内部结构是由放大器A1、电压/电流转换电路、电源选择器（可由VIN端或SENSE端给内部电路供电）、模拟控制器、比较器C1、基准电压源（0.5V）、线性栅极驱动器和栅极电压箝位保护电路、开漏输出FET及在CTL 内部有3.5μA的下拉电流源等组成。外围元器件有P沟道功率MOSFET、肖特基二极管D1、上拉电阻RPU、输入电容CIN及输出电容COUT。 图2中有两个可向负载供电的电源（主电源及辅电源），可以由主电源单独供电，也可以接上辅电源，根据主、辅电源的电压由LTC4414控制实现自动切换。这两种供电情况分别如下。 1 主电源单独供电 主电源单独供电时，电流从LTC4414的VIN端输入到电源选择器，给内部供电。放大器A1将VIN和VSENSE的差值电压放大，并经过电压/电流转换，输出与VIN－VSESNSE 之值成比例的电流输入到模拟控制器。当VIN－VSESNE>20mV时，模拟控制器通过线性栅极驱动器及箝位保护电路将GA TE端的电压降到地电平或到栅极箝位电压（保证-VGS≤8.5V），使外接P-MOSFET导通。与此同时，VSESNE被调节到VSESNE=VIN－20mV，即外接P-MOSFET的VDS=20mV。P-MOSFET的损耗为ILOAD×20mV。在P-MOSFET导通时，模拟控制器给内部FET的栅极送低电平，FET截止，STAT端呈高电平（表示P-MOSFET 导通）。 2 加上辅电源 当加上辅电源（如交流适配器）后，如果VSESNE> VIN+20mV，则内部电源选择器由SENSE端向内部电路供电。模拟控制器使GA TE端电压升高到VSENSE，则P-MOSFET截止，辅电源通过肖特基二极管D1向负载供电。这种电源切换是自动完成的。 在辅电源向负载供电时，模拟控制器给内部FET的栅极送高电平，FET导通，STAT端呈低电平（表示辅电源供电）。上拉电阻RPU的阻值要足够大，使流过FET的电流小于5mA。
转换开关 转换开关是一种多档式、控制多回路的主令电器。万能转换开关主要用于各种控制线路的转换、电压表、电流表的换相测量控制、配电装置线路的转换和遥控等。万能转换开关还可以用于直接控制小容量电动机的起动、调速和换向。 一、万能转换开关结构与原理： ?由多组相同结构的开关元件叠装而成，外形及凸轮通断触头情况下图所示 LW5系列万能转换开关外形及触头通断示意图 万能转换开关常用产品有LW5和LW6系列。LW5系列万能转换开关按手柄的操作方式可分为自复式和自定位式两种。所谓自复式是指用手拨动手柄于某一档位时，手松开后，手柄自动返回原位；定位式则是指手柄被置于某档位时，不能自动返回原位而停在该档位。路灯低压开关柜中转换开关常用来转换不同相间的电压指示、控制全夜、半夜灯等。 万能转换开关的手柄操作位置是以角度表示的。不同型号的万能转换开关的手柄有不同万能转换开关的触点，电路图中的图形符号如下图所示。但由于其触点的分合状态与操作手柄的位置有关，所以，除在电路图中画出触点图形符号外，还应画出操作手柄与触点分合状态的关系。图中当万能转换开关打向左45°时，触点1-2、3-4、5-6闭合，触点7-8打开；打向0°时，只有触点5-6闭合，右45°时，触点7-8闭合，其余打开。 ?图中每根竖的点划线表示手柄位置，点划线上的黑点“●”表示手柄在该位置时，上面这一路触头接通。
二、万能转换开关表示方法： ?万能转换开关的型号含义如下： L W 5――□□□／□ L：主令电器 W：万能转换开关 5：设计序号 ?□：额定电流 ?□：定位特征代号 ?□：接线图编号 ?□：数字表示触头系统挡数，字母D－直接起动；N－可逆起动；S－双速电机控制。 ?万能转换开关的选用主要根据用途、所需触头挡数和额定电流来选择。 二、主令开关的结构与原理 三、主令开关表示方法： ?主令控制器的动作原理： ?当转动手柄10使凸轮块7转动时，推压小轮8，使支杆5绕轴6转动，动触头4与静触头3分断，将被操作回路断开。相反，当转动手柄10使小轮8位于凸轮块7的凹槽处，由于弹簧9的作用，使动触头4与静触头3闭合，接通被操作回路。触头闭合与分断的顺序由凸轮块的形状所决定的。 ?常用主令控制器有LK1、LK5、LK6、LK14等系列，其型号的含义如下： ? L K 1――□／□ ?L：主令电器 K：控制器 1：设计序号 ?□：控制回路数 ?□：结构形式代号 ?主令控制器的选用主要根据额定电流和所需控制回路数来选择
万能转换开关的工作原理及符号表示 一种可供两路或两路以上电源或负载转换用的开关电器。转换开关由接触系统、定位机构、手柄等主要部件组成。这些部件通过螺栓紧固为一个整体。 转换开关又称组合开关，与刀开关的操作不同，它是左右旋转的平面操作。转换开关具有多触点、多 位置、体积小、性能可靠、操作方便、安装灵活等优点，多用于机床电气控制线路中电源的引入开关，起着隔离电源作用，还可作为直接控制小容量异步电动机不频繁起动和停止的控制开关。转换开关同样也有单极、双极和三极。 万能转换开关是一种多档式、控制多回路的主令电器。万能转换开关主要用于各种控制线路的转换、电压表、电流表的换相测量控制、配电装置线路的转换和遥控等。万能转换开关还可以用于直接控制小容量电动机的起动、调速和换向。 如图1所示为万能转换开关单层的结构示意图。 常用产品有LW5和LW6系列。LW5系列可控制5.5kW及以下的小容量电动机；LW6系列只能控制2.2kW 及以下的小容量电动机。用于可逆运行控制时，只有在电动机停车后才允许反向起动。LW5系列万能转换开关按手柄的操作方式可分为自复式和自定位式两种。所谓自复式是指用手拨动手柄于某一档位时，手松开后，手柄自动返回原位；定位式则是指手柄被置于某档位时，不能自动返回原位而停在该档位。 万能转换开关的手柄操作位置是以角度表示的。不同型号的万能转换开关的手柄有不同万能转换开关的触点，电路图中的图形符号如图2所示。但由于其触点的分合状态与操作手柄的位置有关，所以，除在电路图中画出触点图形符号外，还应画出操作手柄与触点分合状态的关系。图中当万能转换开关打向左45°时，触点1-2、3-4、5-6闭合，触点7-8打开；打向0°时，只有触点5-6闭合，右45°时，触点7-8闭合，其余打开。
智能型双电源自动切换开关应用 来源：工控商务网 随着科学技术的进步，各行业对供电可靠性的要求越来越高。很多场合必须采用两路电源来保证供电的可靠性。过去的两路电源用户，在低压侧采用手动操作的双向隔离开关进行倒闸操作，因此常出现误操作而引起事故。随着供电可靠性要求的提高，反事故措施的日趋完善，越来越多的先进设备投入应用到供电系统中。 一、高可靠性双电源切换装置 一种能在两路电源之间进行可靠切换双电源的装置，不会出现误操作而引起事故的全系列智能化双电源自动切换开关，就是为了满足高可靠性要求。目前投入使用的专用智能化设备，具有自投自复、自投不自复和电网发电机三种切换功能，对两路供电电源的三相电压有效值及相位进行实时检测，当任一相发生过压、欠压、缺相，能自动从异常电源切换到正常电源，这是一种性能完善、安全可靠、操作方便、智能化程度高、使用范围广泛的双电源控制系统的设备。 全系列智能型双电源自动切换开关的紧急供电系统，可实现当一路电源发生故障时，可以自动完成常用与备用电源间切换，而无需人工操作，以保证重要用户供电的可靠性。其主要用于医院、商场、银行等不允许断电的重要场所。 二、智能型双电源自动切换开关 智能型双电源自动切换开关特点 智能型双电源自动切换开关是由两台三极或四极的塑壳断路器及其附件（辅助、报警触头）、机械联锁传动机构、智能控制器等组成。分为整体式与分体式两种结构。整体式是控制器和执行机构同装在一个底座上；分体式是控制器装在柜体面板上，执行机构装在底座上，由用户安装在柜体内，控制器与执行机构用约2m长的电缆连接。其特点是： 两台断路器之间具有可靠的机构联锁装置和电气联锁保护，彻底杜绝了两台断路器同时合闸的可能性； 智能化控制器采用以MOTOROLA单片机为控制核心，硬件简洁，功能强大，扩展方便，可靠性高； 具有短路、过载保护功能，过压、欠压、缺相自动切换功能与智能报警功能； 自动切换参数可在外部自由设定； 具有操作电机智能保护功能； 装置带有消防控制电路，当消防控制中心给一控制信号进入智能控制器，两台断路器都进入分闸状态； 留有计算机联网接口，以备实现遥控、遥调、遥信、遥测等四遥功能。
双电源自动转换开关基本常识 符合标准 IE60947-6-1：1998（1.2版）《低压开关设备和控制设备第六部份、自动转换开关电器》GB14048.11-2002 《低压开关设备和控制设备、自动转换开关电器》名词术语双电源自动转换开关（ATSE）分为CB 级和PC级两个级别。 CB级：配备过电流脱扣器的ATSE，它的主触头能够接通并用于分断短路电流。 PC级：能够接通、承载，但不用于分断短路电流的ATSE。使用类别：AC-33B，适用电动机混合负载，即包含电动机，电阻负载和30%以下白炽灯负载，接通与分断6le,cosφ=0.5。使用类别：AC-31B，适用无感或微感负载，接通与分断电流为1.5le,cosφ=0.8。 双电源自动转换开关的选择与使用当市电与发电机电源转换时，首先应考虑发电机的特殊性，确认市电断电后，发电机自动启动，待发电机电源各项指标达到稳定值后才能输出，并具有互联装置。按转换时间选择和使用ATS 1 根据国家与行业有关规范要求，对于消防设备的双电源转换，其转换时间越快越好，但考虑目前我国的供电技术条件，规定在30s以内。当消防设备处于运转期间，若突然出现断电，势必引起电源的转换，由于转换时间长会使消防设备停止运转而影响使用，因此必须增加二次控制环节保证消
防设备继续工作，故在选择ATS时应优先选择转换时间快的产品。 2 对于应急照明，根据目前我国设计的时间做法，一般采用城市电网的电源作为应急照明供电。为了满足使用需要和利于安全，允许使用城市电网供电，但是采用ATS作为应急照明时，在正常电源断电后，其电源转换时间应当满足：疏散照明≤15s（有条件时宜缩短转换时间），备用照明≤15s （金融商品交易场所≤1.5s），安全照明≤0.5s。 3 当采用发电机组作为应急照明电源时，发电机的启动和转换的全部时间不应大于15s。四极型ATS的选择与使用⑴根据IEC465.1.5条规定，正常供电电源与备用发电机之间的转换开关应用四极型开关。 ⑵带漏电保护的双电源转换开关应采用四极型开关。两个电源开关带漏电保护时，其下级电源转换开关应采用四极型开关。 ⑶两种不同接地系统间的电源转换开关应采用四极型开关。 ⑷TN-S、TN-C-S系统一般不需要设四极型开关。根据上述要求，在选择ATS时，应按具体使用功能和要求确定是否采用四极型ATS。带漏电保护ATS的选择 ATS是否要加装漏电保护，主要取决于负载的使用性质和特点，为了防触电和确保人身安全，需要加装漏电保护，但在消防负载时为了保证电源的连续性和可靠性，又不希望加装漏电保护，这两者