中心論題:
- 國內(nèi)外ATSE產(chǎn)品現(xiàn)狀
- 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析對比及ATSE的選擇
- ATSE產(chǎn)品的應(yīng)用
- 新一代PC級ATSE產(chǎn)品簡介
解決方案:
- ATSE一般由開關(guān)電器本體和控制器兩部分組成
- PC級ATSE是理想的電源轉(zhuǎn)換開關(guān)產(chǎn)品
國內(nèi)外ATSE產(chǎn)品現(xiàn)狀
自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(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)用在重要用電場所,其產(chǎn)品可靠性尤為重要。轉(zhuǎn)換一旦失敗將會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。這不僅僅會帶來經(jīng)濟(jì)損失(使生產(chǎn)停頓、金融癱瘓),也可能造成社會問題(使生命及安全處于危險(xiǎn)之中)。因此,工業(yè)發(fā)達(dá)國家都把自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器的生產(chǎn)、使用列為重點(diǎn)加以限制與規(guī)范。
我國自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器的研制和生產(chǎn)在90年代初還處于空白狀態(tài),也無國家標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)所需的雙電源轉(zhuǎn)換裝置往往由設(shè)計(jì)、成套部門用接觸器、斷電器等產(chǎn)品組合而成來替代。這種方案性產(chǎn)品往往因沒有經(jīng)過測試檢驗(yàn),其可靠性、安全性存在較大隱患(尤其是用兩臺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,針對國內(nèi)市場急需高性能、高可靠自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器產(chǎn)品的現(xiàn)狀,日本、法國、德國、美國等自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器先后打入中國市場,在一定程度上緩解了我國市場需求。
近幾年,我國的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器生產(chǎn)企業(yè)(尤其是生產(chǎn)CB級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)、使用部門選用造成一定困難,也由于對ATSE使用和選用不當(dāng),給國家財(cái)產(chǎn)造成很大損失。為了規(guī)范自動(dòng)轉(zhuǎn)換開在電器(ATSE)產(chǎn)品的生產(chǎn)與選用,國家質(zhì)檢總局于2002年12月頒布了GB/T14048.11-2002《自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器》(等同IEC60947.6.1-1998)國家標(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)換開關(guān)電器(ATSE)分PC有與CB級兩種。代表PC級的具有世界先進(jìn)水平的產(chǎn)品有美國的ASCO及ONAN。
代表CB級的有德國穆勒的ATS-NZM、法國的施耐德。
目前,國內(nèi)生產(chǎn)CB級ATSE產(chǎn)品的企業(yè)約幾十家,如天津低壓電器公司、常熟開關(guān)廠、溫州三開及穆勒電氣(上海)有限公司等。生產(chǎn)PC級ATSE產(chǎn)品的企業(yè)有上海上江電器制造有限公司,廣東奇正、北京第一低壓電器、上海環(huán)奇等。
生產(chǎn)電動(dòng)式刀開關(guān)(用于雙電源切換)產(chǎn)品的企業(yè)也有5-6家,如法國朔高美等。
ATSE一般由兩部分組成:①開關(guān)電器本體;②控制器。
a.開關(guān)電器本體
開關(guān)電器本體又分兩類:第一類為CB級,它是由兩臺斷路器加機(jī)械連鎖組成,具有短路保護(hù)功能;第二類為PC級,一體式結(jié)構(gòu)(三點(diǎn)式)。它是雙電源切換的專用開關(guān),具有結(jié)構(gòu)簡單、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。
b.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)。
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析對比及ATSE的選擇
目前,國內(nèi)市場上用于兩路電源切換的大致有三種開關(guān)電器:①CB級ATSE;②PC級 ATSE;③刀開關(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級與PC級ATSE;PC級ATSE與刀開關(guān)(電動(dòng))進(jìn)行對比和分析。從中不難發(fā)現(xiàn),PC級ATSE是理想的兩路電源切換電器產(chǎn)品。
a.CB級與PC級ATSE兩者有以下區(qū)別
兩者機(jī)械設(shè)計(jì)理念不同——CB級是由斷路器組成,而斷路器是以分?jǐn)嚯娀橐讶?,要求它的機(jī)械應(yīng)快速脫扣。因而斷路器的機(jī)構(gòu)存在滑扣、再扣問題;而PC級產(chǎn)品不存在該方面問題。PC級產(chǎn)品的可靠性遠(yuǎn)高于CB級產(chǎn)品。
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)觸頭被斥開產(chǎn)生限流作用,從而分?jǐn)喽搪冯娏鳎欢鳳C級ATSE應(yīng)承受20Ie及以上過載電流。觸頭壓力大不易被斥開,因而觸頭不易被熔焊。這一特性對消防供電系統(tǒng)尤為重要。
兩路電源在轉(zhuǎn)換過程中存在電源疊加問題——PC級ATSE充分考慮了這一因素。PC級ATSE的電氣間隙、爬電距離的180%、150%(標(biāo)準(zhǔn)要求)。因而PC級ATSE安全性更好。
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,這有利于分?jǐn)嚯娀?。但該類觸頭材料易氧化,備用觸頭長期暴露在外,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關(guān)燒毀甚至爆炸;而PC級ATSE充分考慮了觸頭材料氧化帶來的后果。
b.PC級ATSE與刀開關(guān)(電動(dòng))區(qū)別
兩者遵循的標(biāo)準(zhǔn)不同——PC級ATSE符合GB/T14048.11《自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器》。刀開關(guān)(電動(dòng))符合GB14048.3《開關(guān)、隔離器、隔離開關(guān)以及熔斷器組合電器》。
滅弧系統(tǒng)不同——PC級ATSE充分考慮了在電源轉(zhuǎn)換過程中可能出現(xiàn)的二次電弧擊穿問題,所以對觸頭開距有一定要求,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。
兩者電氣性能要求不同——PC級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。
轉(zhuǎn)換速度不同——PC級ATSE轉(zhuǎn)換速度一般小于0.3s;而刀開關(guān)用于雙電源軒換時(shí)轉(zhuǎn)換速度不少于1s。
試驗(yàn)方法不同——在進(jìn)行接通與分?jǐn)嘣囼?yàn)時(shí),PC級ATSE是在不同的電源相序下進(jìn)行(滅弧能力考核較嚴(yán));而刀開關(guān)對相序無要求。
通過上述對比可知PC級ATSE是理想的電源轉(zhuǎn)換開關(guān)產(chǎn)品。
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)對斷電的容忍能力越來越差。國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家(尤其是美國)把ATSE產(chǎn)品視為電源的一部分,對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級產(chǎn)品,且開關(guān)在轉(zhuǎn)換過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。
由于備用電源種類不同,ATSE選擇也應(yīng)有所不同。
目前,國內(nèi)備用電源有三種形式:電網(wǎng);發(fā)電機(jī)組;EPS(蓄電池組逆變)。當(dāng)備用電源為發(fā)電機(jī)組或EPS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,在ATSE返回后閉合。
注:Un為常用電源(電網(wǎng));Ug為備用電源(發(fā)電機(jī));Qg為熔斷器隔離器;QT為負(fù)荷選擇開關(guān),由控制器操作;DN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)生的反電勢引起的過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。
新一代PC級ATSE產(chǎn)品簡介
為了向廣大用戶提供理想的ATSE產(chǎn)品,上海上江電器制造有限公司與國內(nèi)多家企業(yè)聯(lián)合開發(fā)出我國新一代PC級ATSE產(chǎn)品——SHK系列自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器。該產(chǎn)品是目前國內(nèi)第一家完全依據(jù)新的國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)并通過檢測的PC級ATSE產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品有40A、63A、125A、160A、200A、250A,400A,630A,800A,1000A,1250A,1600A,2000A
a.SHK產(chǎn)品特點(diǎn):符合GB/T14048.11-2002《自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器》標(biāo)準(zhǔn);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);開關(guān)本體結(jié)構(gòu)為積木式,體積小,是同規(guī)格CB級ATSE體積的1/3~1/2;主觸頭系統(tǒng)為單刀雙擲(三點(diǎn)式)結(jié)構(gòu),自身連鎖,不會同時(shí)接通兩路電源;操作機(jī)構(gòu)為單線圈雙向操作,機(jī)構(gòu)簡單,轉(zhuǎn)換動(dòng)作速度快,時(shí)間小于100ms;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;帶非優(yōu)先線路選擇開關(guān)(加卸負(fù)荷);產(chǎn)品有2極、3極、4極之分,第4極(N極)有閉路轉(zhuǎn)換和開路轉(zhuǎn)換兩種。
b.控制器產(chǎn)品特點(diǎn):控制器是以CPU為核心,具有對電壓、頻率故障進(jìn)行檢測與判斷,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、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。