双电源自动转换开关ATSE的产品、设计与选型
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2023年05月19日 14:03:56
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前言 三本规范,一起学习ATSE的基础知识。 #1 涉及到三本规范 1. GB/T 14048.11-2016 《低压开关设备和控制设备  第6-1部分:多功能电器  转换开关电器》,此为转换开关电器的 制造检测标准 ,是国际电工委IEC 60947-6-1标准的国标版。 2. GB/T 31142-2014 《转换开关电器(TSE)选择和使用导则》,此规范是

前言

三本规范,一起学习ATSE的基础知识。

#1 涉及到三本规范

1. GB/T 14048.11-2016 《低压开关设备和控制设备  第6-1部分:多功能电器  转换开关电器》,此为转换开关电器的 制造检测标准 ,是国际电工委IEC 60947-6-1标准的国标版。

2. GB/T 31142-2014 《转换开关电器(TSE)选择和使用导则》,此规范是 制造检测标准到落地选用的过渡 ,承上启下的指导,既说产品,又说设计。

3. GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》中对ATSE的设计选用要求,可以认为是 ATSE选用的精简要求

#2 基础定义

转换开关电器 TSE 用于额定电压交流不超过 1000V, 直流不超过 1500V 的转换开关电器(TSE), TSE用于两个电源之间的转换, 在转换过程中中断对负载的供电,包括MTSE、RTSE、ATSE。

1. 手动 操作转换开关电器 MTSE :例如人防配电箱上会有手动电源转换开关,实为隔离开关。

2. 远程 操作转换开关电器 RTSE :民用项目里常规没有此需求,需要厂家做一套系统来实现此功能,有此系统,还可以采集电压状态、故障状态、切换次数等,这也是我们常说的通讯功能。

3. 自动 转换开关电器 ATSE A utomatic T ransfer S witching E quipment 英文首字母缩写, 这是民用项目里最常见的重要元器件之一,可按负载能力与结构类型分类,如下:

1)按负载能力可分为PC级、CB级、CC级。

PC级 :能够接通和承载短路电流,隔离开关搭接或励磁驱动, 无短路分断能力

CB级 :配备过电流脱扣器,能分断短路电流,常规用于非消防负荷使用。

CC级 :能够接通和承载短路电流,在受短路电流冲击后允许主触头熔焊,接触器搭接做成,故民用设计规范只提PC级和CB级的ATSE,不用CC级ATSE。

2)按结构类型可分为专用型ATSE和派生型ATSE:

①专用型ATSE :专门设计的、用于电源转换的整体式ATSE,整体式ATSE是目前市场主流产采用励磁驱动,常规样本标注转换时间为0.5s以内的多为专用型产品。

②派生型ATSE :  例如由两台断路器或两台隔离开关或两台接触器组合而成的ATSE(所以CB级和CC级的ATSE都算是派生型),多为电机操作断路器或隔离开关分合闸,所以速度较慢,一般标注转换时间1.5s以内的产品多为派生型ATSE。

#3 设计画法(GB/T 31142-2014 )

 

#4 ATSE的相关参数

1. 使用类别标注:

1)使用类别

民用建筑项目设计图纸上标注 AC-33iA/AC-33A/AC-33iB/AC-33B 出现最多,主要原因是ATSE负载的交流风机、水泵等电机设备为高感性负载,而照明和动力混接时是阻性和感性混合负载。

 

2)额定电流

当选用AC33A或者AC33B时ATSE的过载能力为 10倍额定电流 ,选择AC33iA或者AC33iB时过载能力为 6倍的额定电流 ,考虑电机设备直接启动电流为其额定的7~13倍,因此很多设计院画图时会统一标注 AC33A 或者 AC33B

 

又因为设计是按照不低于计算电流的1.25倍选额定电流, 所以AC33iB其实也可以用于电动机 (轻载即可),所以有些设计院只标使用类别 AC33

3)操作需求

A操作 B操作 的定义为 频繁操作 不频繁操作 ,A操作的ATSE可以频繁切换,例如1600~2500A的配合柴发用的使用类别AC33A的ATSE,要求5分钟可以切换 25 次以上,而AC33B的只要求5分钟内可以切换不低于 5 次即可。

频繁的切换本身就是考验ATSE的 灭弧能力 ,且民用项目中配合柴发使用的ATSE是在市电完全停电时才切换并给信号启动柴发,因为柴发启动时间也是 10~15s,所以即使只是停电 10s 又再市电恢复,也没必要立刻又切回市电,故很多厂家是 AC33B 产品用于柴发 。民用项目的ATSE其实并无明确的频繁操作需求。

 

2. ATSE的切换时间:

1)规范要求

GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》 第7.5.4条及条文解释,第2款说PC级一般为 100ms, 第8款说先断后合要延时 50ms~100ms,也是在防止过快的频繁切换会有弧光短路风险(比如市电闪断),需要毫秒级转换的供电由外加UPS或者EPS配合使用。 这也是为什么有些厂家不标0.1s转换时间,而是标0.2s或者0.3s的原因。

 
 

2)民用项目里典型负载允许断电时间:

其实不管 1.5s 还是 0.1s,只要符合最大允许断电时间即可,切换的快慢对民用项目几乎没影响。 所以如果技术规格书和图纸要求必须 0.1s 切换,就对民用项目没太大意义 ,柴发启动时间都在 10~15s,那配合柴发的那台大ATSE就更不需要 0.1s 切换了。

 
 

3. ATSE的短路性能:

ATSE应能承受电路发生短路时的短路电流的冲击, 并能继续承载额定电流, 短路试验后允许提高温升 10K,PC级ATSE应具有的短路性能, 可以选择下列要求之一, 也可以同时具有下列两项短路性能:

1.额定限制短路电流(Iq) : 此为ATSE前加熔断器或者断路器保护。

2.额定短时耐受电流(Icw)及额定短路接通能力(Icm): 此为ATSE本体直接测试,不外加保护。

所以看厂家样本手册、实物、认证说明,你会发现有的标Icw参数,有的只有Iq参数。 只标Iq参数的ATSE切记必须在前面加保护电器 ,否则出现一次短路,ATSE可能就“OVER”了。

 

4. 隔离功能

民标要求ATSE宜自带隔离功能,通常认为隔离功能是带中间位的(三工位)ATSE,实际上隔离功能还需要符合 GB14048.1 中对隔离电器的要求。

 

#5 ATSE的控制器常规功能

ATSE的控制器有的在本体上,有的外置可以安装在配电箱的面板上,常规必备功能总结如下供参考:

1)显示功能 :可以显示电源正常状态、故障状态、主触头位置。

2)自投自复(或不自复)设定 :为了变压器负载率均衡,可以设定自动返回初始常用位置,也可以设定为不需要返回。

3)手动转换 :设为手动操作转换,设定后自动转换失效。

4)试验装置 :现场调试其转换功能。

5)失压转换 :停电时自动转换。

6)断相转换 :可防止中性点偏移使末端单相设备过电压烧毁。

7)欠压转换 :设定电压范围值可调,欠压时转换。

8)转换延时可调 :配合发电机使用的ATSE必备功能,引入延时可调是为了大电流带载状态切换灭弧安全,以及防止市电闪断引起的不必要切换。

9)输出信号 :配合发电机使用的ATSE必备功能,输出信号给柴发的控制屏使其启动。

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