ATS轉(zhuǎn)換開關(guān)的最新應(yīng)用

1、ATS自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的最新技術(shù)與應(yīng)用前言在當(dāng)今高度工作化的時(shí)代下對(duì)于用電的需求和供電的穩(wěn)定性日益增強(qiáng)，而在電力系統(tǒng)供電的領(lǐng)域中由于自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)（ Automatic Transfer Switches ）的發(fā)明，斷電已不再會(huì)對(duì) 生產(chǎn)造成嚴(yán)重的危害，如醫(yī)院、辦公大樓、機(jī)場、捷運(yùn)及高鐵場站、通訊系統(tǒng)及軍事設(shè)施等 場所也同樣如此。為提高配電系統(tǒng)供電的可靠度及縮短因事故停電的電力中斷時(shí)間及復(fù)電時(shí)間，在現(xiàn)今的配電系統(tǒng)中已越來越多的設(shè)計(jì)采用了控制切換正常/緊急電源的自動(dòng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。為此，本文將介紹和探討關(guān)于自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的最新技術(shù)與相關(guān)應(yīng)用。緊急轉(zhuǎn)換的類型（一）同步轉(zhuǎn)換二零轉(zhuǎn)換時(shí)間在此類轉(zhuǎn)換中，主要電源（例如：

2、市電臺(tái)電）和備用電源（例如：柴油發(fā)電機(jī)）可以同 步轉(zhuǎn)換，其條件是：1、他們彼此的電壓相位角必須相同2、他們彼此的頻率和電壓幅值都必須相等（二）準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)換=150ms等級(jí)的轉(zhuǎn)換時(shí)間此類電力轉(zhuǎn)換可用于非同步電動(dòng)機(jī)的不停機(jī)恢復(fù)供電。該類轉(zhuǎn)換的主要問題在于當(dāng)斷電時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)的殘磁感應(yīng)而使三相交流的頻率和電壓幅值減小。如果電動(dòng)機(jī)恢復(fù)供電較快而又無特別保護(hù)措施的話，會(huì)因備用電源與電動(dòng)機(jī)所使用的主要電源反相而導(dǎo)致斷電。（三）固定時(shí)間轉(zhuǎn)換=轉(zhuǎn)換時(shí)間在0.5-30秒之間此類電力轉(zhuǎn)換是最常用的，大多數(shù)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)屬于此類轉(zhuǎn)換，主要是用于取代手動(dòng)的轉(zhuǎn)換操作。此類自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)通常用于正常 /緊急的電力轉(zhuǎn)換。主要電

3、源一般為低壓 配電網(wǎng)，而備用電源為另一路低壓配電網(wǎng)或柴油發(fā)電機(jī)。1。正常一應(yīng)急的轉(zhuǎn)換次序轉(zhuǎn)換次序（正常側(cè)至緊急側(cè)及返回正常側(cè)）需要通過電壓的監(jiān)測來進(jìn)行，如圖1|主整電海電壓央去阪急M發(fā)電"電動(dòng)一W 爵刖電舞篇出電昨達(dá)到晅豆i轉(zhuǎn)換樂菁國辿瀾惻dF磁電瓦惺五H爸一1回葉正武愀并中哧嘛急惻發(fā)電a圖i正常側(cè)電源電壓失去檢測和轉(zhuǎn)換次序主要電源側(cè)的輸出電壓瞬間失去或降低是允許的。主要電源的電壓檢測計(jì)時(shí)器輸出的動(dòng)作通常可設(shè)置（0.4-10秒）的延遲時(shí)間。此外，如果備用側(cè)電源為發(fā)電機(jī)組，那就要等發(fā) 電機(jī)的電壓達(dá)到要求以后（幾秒鐘）才能發(fā)出轉(zhuǎn)換命令。轉(zhuǎn)換問題及注意事項(xiàng)以下詳細(xì)研究電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換過程中的若

4、干問題：1 .在下游側(cè)電網(wǎng)出現(xiàn)故障當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的下游側(cè)出現(xiàn)故障（短路、過載等）而主要電源跳脫時(shí)， 建議不要進(jìn)行電源的轉(zhuǎn)換。在此情況下，應(yīng)該根據(jù)下游電路的保護(hù)裝置所發(fā)出的信號(hào)來切離自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的控 制回路轉(zhuǎn)換功能。2 .備用電源的特性備用電源的特性與主要電源的特性（額定功率、短路電流等）會(huì)有很大的差異。必須詳細(xì)研究并進(jìn)行選擇，以便保證備用電源能正常發(fā)揮功能（例如：主要電源為 800kVA,380V,Icc=20kA , Icc=20kA的變壓器，那么，備用發(fā)電機(jī)組緊急電源應(yīng)為200kVA,Icc=1kA ）。3 .兩電源間的機(jī)械連鎖兩電源間的機(jī)械連鎖和禁止兩路電源同時(shí)供電這種情況的發(fā)生需加以考慮，

5、并且應(yīng)用在所有的電路中。4 .轉(zhuǎn)換次序的實(shí)現(xiàn)SOCOMEC ATyS6列自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)可完全實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)換次序的功能要求。轉(zhuǎn)換開關(guān)的應(yīng)用要從一路電源轉(zhuǎn)換到另一路電源時(shí)就需要使用轉(zhuǎn)換開關(guān)，通常用正常 /緊急來表示 此一功能。轉(zhuǎn)換的概念主要應(yīng)用于兩組電源間的轉(zhuǎn)換，其中一路作為主要電源而另一路則作為緊急電源或備用電源。正常/緊急應(yīng)用大多數(shù)安裝自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的場所都是為了當(dāng)主要電源故障時(shí)能轉(zhuǎn)換到另一路備用電源 緊急供電。1 .電網(wǎng)/發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主要配置了緊急電源系統(tǒng)來保證系統(tǒng)安全供電。在實(shí)際應(yīng)用中此種形式的供電方式是為了保證系統(tǒng)安全供電，并且保證與故障系統(tǒng)隔2 .電網(wǎng)/電網(wǎng)轉(zhuǎn)換此種形式的供電系統(tǒng)廣泛應(yīng)

6、用于照明、警報(bào)系統(tǒng)、煙霧偵測系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、空氣壓縮機(jī)、升降機(jī)設(shè)備等。其他應(yīng)用1.在一路電源供電下負(fù)載與備用負(fù)載間的切換2.電路的短接和接地以保護(hù)設(shè)備和電氣專業(yè)人員的操作安全。3.三相電源相序的切換以控制馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)4.UPS不斷電系統(tǒng)的旁路應(yīng)用轉(zhuǎn)換類型根據(jù)不同的應(yīng)用需求選擇不同的轉(zhuǎn)換方式來實(shí)現(xiàn)二路電源的轉(zhuǎn)換。先斷后通（0位）（如圖2-1 ）位置田甲上甲3J圖2-1從一路電源轉(zhuǎn)換到第二路電源經(jīng)過0位以避免電源互相重疊。在0位的停頓時(shí)間是為了在轉(zhuǎn)換前先釋放負(fù)載剩余電壓，使得其在非臨界值以下。這有可能負(fù)載從一路電源快速轉(zhuǎn)換到另一路電源將會(huì)引起負(fù)載與電源之間大功率轉(zhuǎn)換， 損壞設(shè)備材料因而引起保護(hù)裝置

7、作動(dòng)從而切斷電源，造成損失。在0位的停頓時(shí)間必須根據(jù)實(shí)際要求設(shè)定。同步轉(zhuǎn)換（如圖2-2）電源并聯(lián)（位置2）圖2-2主電源和緊急電源可以并聯(lián)使用。兩路電源必須同步才可以允許轉(zhuǎn)換:1 .兩路電源的相位角一致2 .兩路電源的頻率和電壓幅度相等在這種情況下供電不會(huì)因轉(zhuǎn)換電源而有中斷的現(xiàn)象。非同步轉(zhuǎn)換（如圖 2-3 ）快速切換地置2）圖2-3這類的轉(zhuǎn)換方式典型應(yīng)用于大容量的非同步電動(dòng)機(jī)上。要求快速轉(zhuǎn)換以限制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速，并且允許不需停頓直接轉(zhuǎn)換的要求。轉(zhuǎn)換時(shí)間通常不超過 0.2秒。在轉(zhuǎn)換前必須檢查頻率和相序，確保符合轉(zhuǎn)換條件。在大多數(shù)應(yīng)用中，SOCOMEATyS6系列自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)專門應(yīng)用于轉(zhuǎn)換之間需要先

8、斷后通 的轉(zhuǎn)換要求。電源的種類電源可按下列所述加以區(qū)分：1 .一路電源作為優(yōu)先電源（主要電源）是由一個(gè)或幾個(gè)變壓器并聯(lián)供電的一個(gè)電網(wǎng)。2 . 一路緊急電源電源供應(yīng)設(shè)備（發(fā)電機(jī)、燃料電池、不斷電設(shè)備UPS。（圖3）發(fā)電機(jī)電源的種類緊急電源包括發(fā)電機(jī)是依據(jù)主要電源故障后備用電源開始提供電力，按其所需時(shí)間不同可如表1所示。表1種類延遲時(shí)間發(fā)電機(jī)啟動(dòng)說明D無規(guī)定手動(dòng)愫作發(fā)電機(jī)周圍的環(huán)境和電機(jī)的溫度決定耳 發(fā)電容量和上升速度C長停機(jī)時(shí)間15.市電失去后發(fā)電機(jī)預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)能翳快速啟動(dòng)B短停機(jī)時(shí)間15發(fā)電機(jī)永久性運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)當(dāng)作電動(dòng)機(jī)與主電源連搔，而不 需預(yù)先啟動(dòng)A不停機(jī)發(fā)電機(jī)和市電并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)市電故障立即提供電源負(fù)

9、載的種類有些負(fù)載允許電源可以短暫中斷而其他負(fù)載則不允許，一般有如圖4的幾種負(fù)載，并分述如下：關(guān)鍵設(shè)備1 .關(guān)鍵設(shè)備如果市電中斷須由 UPS繼續(xù)供應(yīng)電力的負(fù)載， 由于UPS提供電力的時(shí)間是有限的，一般由負(fù)載大小，蓄電池容量和日常維護(hù)要求決定。2 .次關(guān)鍵設(shè)備市電中斷后需要快速供應(yīng)電力的負(fù)載（從幾秒鐘到數(shù)分鐘）。3 . 一般設(shè)備市電中斷后可以等待市電恢復(fù)供電再切換回市電上的負(fù)載。電源轉(zhuǎn)換順序1 .在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)場合在市電中斷以后會(huì)發(fā)生短時(shí)間停頓的狀況。2 .在電源切換前，計(jì)時(shí)器能夠?qū)﹄娫粗袛鄷r(shí)間和電源是否可用進(jìn)行監(jiān)測。電源切換時(shí)間等于不同功能計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)總和。（圖5）優(yōu)先電源位置圖5SOCO

10、MEC ATyS系列自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)已包含了當(dāng)市電中斷后電機(jī)的啟動(dòng)控制程序。電源監(jiān)控正常/緊急電源的自動(dòng)轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)，提供了市電和備用電源的監(jiān)控以確定其可用性。電壓監(jiān)控電壓監(jiān)控必須至少包含以下內(nèi)容：（如圖6）圖61 .監(jiān)測于使用電源的所有故障（電壓不足或超限）和自動(dòng)啟動(dòng)及轉(zhuǎn)換程序。2 .驗(yàn)證備用電源是否允許轉(zhuǎn)換。（1） 一路電源完全失去電壓則表示上一級(jí)保護(hù)系統(tǒng)有跳脫動(dòng)作或電源中斷。（2）電壓過高或過低而超出規(guī)定范圍，可能是由于在電路中無效功率過高或者是在有 欠載條件時(shí)（電容性無效電力過多）無穩(wěn)壓系統(tǒng)的補(bǔ)償所引起。頻率監(jiān)控7)在發(fā)電機(jī)供電情況下，需要針對(duì)電壓頻率監(jiān)控以提高電源供給的品質(zhì)。（如圖在供電

11、系統(tǒng)中，電網(wǎng)的頻率與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是相關(guān)聯(lián)的。 頻率過高或過低就會(huì)顯示電網(wǎng) 的過載或欠載的有效功率是電感性或者是電容性的。 此外頻率的變動(dòng)也可能是由調(diào)速系統(tǒng)故 障所造成的。應(yīng)用等級(jí)電源的功率容量，其阻抗特性和校正系統(tǒng)將影響電壓和頻率的暫態(tài)特性。不同等級(jí)的電壓和頻率在穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)時(shí)的變化范圍如表2所示。表2參數(shù)應(yīng)用等級(jí)G1G2G3G4頻率穩(wěn)態(tài)+2.玳+/田梆特殊要求鉗太"r眺+/-12%+/-10K電壓穩(wěn)杰+/-5PS+2.球+/-!%醬太+3 5妒-2歐+25酎"2觥+2 0蝦碗1 .等級(jí)G1:低要求標(biāo)準(zhǔn)（例如照明負(fù)載）2 .等級(jí)G2:能夠接受的暫態(tài)波動(dòng)（例如方波）3 .等級(jí)G

12、3:對(duì)于偏差和波形有嚴(yán)格要求4 .等級(jí)G4:特別嚴(yán)格要求暫態(tài)情況主要針對(duì)負(fù)載的適用條件與控制電路必須能夠?qū)Ω鞣N穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)的情況不同給予補(bǔ)償, 否。1.帶有時(shí)間延遲的高，低限值，定義了對(duì)負(fù)載穩(wěn)定供電的可用范圍， 過電壓和欠電壓的 恢復(fù)值是表示電源恢復(fù)到一個(gè)新的穩(wěn)定狀態(tài)， 并可避免任何因檢測引起的設(shè)備誤動(dòng)作。 住 8）100包R匕限值電壓上限恢復(fù)值toth）1可用電源電延卜限恢復(fù)值血）2.相序監(jiān)測對(duì)三相電力系統(tǒng)是非常重要的,特別是在電源進(jìn)線電纜連接須保持相序的一限值UJ）致，尤其是對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的負(fù)載最為重要。（圖9）轉(zhuǎn)換周期主電源中斷1 .轉(zhuǎn)換程序的啟動(dòng)是先從穩(wěn)定的位置開始，一般是正常或者是優(yōu)先電源位置

13、，如果市電故障（門限值+ 延遲計(jì)時(shí)器）就會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到緊急電源或備用電源上。2 .當(dāng)監(jiān)測到電源中斷（主要電源中斷），接著控制啟動(dòng)緊急電源的輔助接點(diǎn)閉合。此時(shí) 備用電源的發(fā)電機(jī)被啟動(dòng)，若備用電源為變壓器時(shí)則不需使用。3 .當(dāng)監(jiān)測到緊急電源（門限值 +延遲）為可用時(shí)，系統(tǒng)就開始從正常位置轉(zhuǎn)換到緊急位 置。4 .電源轉(zhuǎn)換可以在 0位停頓。在0位停頓的時(shí)間可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用而調(diào)整。返回主要電源的順序1 .自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在緊急電源位置，并且等待主要電源恢復(fù)正?？捎脮r(shí)，轉(zhuǎn)換開關(guān)就會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換回主要電源。2 .此種轉(zhuǎn)換順序和市電中斷轉(zhuǎn)換到緊急電源一樣。啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的控制接點(diǎn)保持閉合直到冷卻發(fā)電機(jī)的計(jì)時(shí)器結(jié)束后重返回轉(zhuǎn)

14、換開關(guān)開始啟動(dòng)并允許發(fā)電機(jī)安全冷機(jī)（空載運(yùn)行）。3 .舉例：電網(wǎng)/電網(wǎng)轉(zhuǎn)換順序流程圖如圖 10。Network priority sourceNetwork 二| emergency source圖10測試周期自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)需要具備以下的設(shè)備才能完成轉(zhuǎn)換:1 .轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)2 .緊急電源當(dāng)需要時(shí)轉(zhuǎn)換設(shè)備必須有效自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。帶負(fù)載測試完整的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)測試可以定期或者在帶負(fù)載預(yù)防性維護(hù)作業(yè)時(shí)進(jìn)行測試。這種測試一般稱為帶負(fù)載測試，它模擬了完整的轉(zhuǎn)換過程。緊急電源（發(fā)電機(jī)）啟動(dòng)的應(yīng)用，并可停止由 停機(jī)計(jì)時(shí)器送出白指令。（圖 11）適用標(biāo)準(zhǔn)IEC60947-6-1/GB14048.11-2002 標(biāo)準(zhǔn)1.轉(zhuǎn)換開關(guān)

15、必須依照應(yīng)用場合、電氣設(shè)備的架構(gòu)、負(fù)載類型和操作頻率來選擇。2.IEC60947-6-1/GB14048.11-2002產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是適用于正常 /緊急方式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。3 .此標(biāo)準(zhǔn)適用于自動(dòng)轉(zhuǎn)換和導(dǎo)電連接材料及在轉(zhuǎn)換過程中負(fù)載電源被中斷的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。4.IEC60947-6-1/GB14048.11-2002標(biāo)準(zhǔn)包含了自動(dòng)轉(zhuǎn)換規(guī)范的特殊要求。5 .此標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了不同的使用種類，在不同的應(yīng)用場合和電氣設(shè)備將需要不同的轉(zhuǎn)換順 序。6 .按照操作使用頻率可區(qū)分為A和B級(jí)。7.IEC60947-6-1/GB14048.11-2002標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)規(guī)定了完整的轉(zhuǎn)換順序，包括計(jì)時(shí)器和門限值提供給終端用戶，以滿足各種設(shè)

16、備應(yīng)用的需要。8 .完整的應(yīng)用分析對(duì)于按照實(shí)際電氣需求以確定設(shè)備的類型是必需的。這對(duì)于在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的正常/緊急自動(dòng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)上直接轉(zhuǎn)換為高電感性負(fù)載或?qū)嵭蟹聪虿僮魇怯行У?。SOCOMEC ATyS6列自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)備完全符合以上的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。ATS系統(tǒng)特性及功能要求（一）一般特性1 .ATS系統(tǒng)基本上有3極和4極的分別，為有效縮減系統(tǒng)尺寸則要先依據(jù)需要被轉(zhuǎn)換的 電纜數(shù)量進(jìn)行規(guī)劃。2 .在實(shí)際應(yīng)用中，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和相關(guān)的保護(hù)系統(tǒng)都要通過短路電流的短時(shí)沖擊耐受測試。3 .在運(yùn)行中，開關(guān)的通電接點(diǎn)要在各種環(huán)境下保持動(dòng)作自如，并且能夠自我清潔以提高此通電接點(diǎn)的接觸能力。4 .轉(zhuǎn)換開關(guān)通電接點(diǎn)的斷開與閉合必須快速

17、動(dòng)作，并且與自動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)無關(guān) （通電接點(diǎn)的斷開與閉合速度與電動(dòng)及手動(dòng)切換操作無關(guān)）。5 .系統(tǒng)的位置和通電接點(diǎn)狀態(tài)應(yīng)不受環(huán)境振動(dòng)或供電電源的電壓波動(dòng)影響（系統(tǒng)位置的穩(wěn)定狀態(tài)無需電源供電 =在穩(wěn)定位置沒有電源消耗）。（二）轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的安全1 .轉(zhuǎn)換系統(tǒng)必須整合電氣及機(jī)械連鎖的控制，其目的是為了避免同時(shí)接通另一路電源而造成意外事故。2 .轉(zhuǎn)換系統(tǒng)必須在兩路電源之間以及進(jìn)線及出線端之間整合成安全斷開功能。3 .在沒有電源供電或在電氣指令失效的情況下，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)必須可以用手動(dòng)操作（在1,0或2位置皆可以）。4 .在手動(dòng)模式下，自動(dòng)模式/手動(dòng)模式的功能選擇器必須能抑制任何自動(dòng)控制指令。 此外還必須可有配備附

18、鑰匙的功能選擇器以確保安全地進(jìn)行操作模式的選擇。5 .轉(zhuǎn)換系統(tǒng)必須包含在 0位的鎖定，如果需要還必須可以在3個(gè)位置的鎖定。6 .在進(jìn)入手動(dòng)操作模式時(shí)自動(dòng)模式或鎖定位置必須被禁止，在手動(dòng)操作（操作手柄已就位）中或在鎖定位置時(shí)，必須避免自動(dòng)模式被啟動(dòng)。（三）轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的自動(dòng)控制1.轉(zhuǎn)換系統(tǒng)必須包含正常/緊急轉(zhuǎn)換順序的自動(dòng)控制功能。轉(zhuǎn)換系統(tǒng)應(yīng)配備發(fā)電機(jī)控制 （啟動(dòng)和停止操作）以便依照變壓器/發(fā)電機(jī)類型應(yīng)用的 ATS運(yùn)行。2 .在自動(dòng)轉(zhuǎn)換流程圖中可以清楚地看到，電源正?？捎脿顟B(tài)和轉(zhuǎn)換開關(guān)所在位置的指示。3 .轉(zhuǎn)換系統(tǒng)應(yīng)可以通過人機(jī)對(duì)話介面輕松進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。而進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定程序必須通過密碼的安全驗(yàn)證。4 .轉(zhuǎn)換系統(tǒng)應(yīng)可以透過本地或遠(yuǎn)端控制方式來選擇優(yōu)先電源（主要電源）。5 .在主要和備用電源中，三相供電線路的檢測須保證安全監(jiān)視。6 .需有對(duì)電壓及頻率量測值進(jìn)行監(jiān)控和顯示的功能。7 .電壓和頻率的最大及最小限定值以及相關(guān)的回復(fù)值應(yīng)能設(shè)定以避免任何因檢測過程 而觸發(fā)不正常的轉(zhuǎn)換。8 .相序監(jiān)測功能應(yīng)永久保證系統(tǒng)中兩路電源的相序是正確的。9 .正常/緊急電源轉(zhuǎn)換順序應(yīng)包含以下計(jì)時(shí)器：(1)在啟動(dòng)主要電源中斷轉(zhuǎn)換順序前，主要電源中斷計(jì)時(shí)器將驗(yàn)證主要電源是否