自动转换开关电器(英文简称ATSE,是AutomaticTransferSwitchingEquipment的缩写),主要用在紧急供电的双电源系统,它是将负载电路从一路电源自动切换接至另一路电源的开关电器。自动转换开关电器技术水平的高低及先进性和可靠性,直接影响诸如:医院、银行、发电厂、化工、冶金、机场、码头、办公大楼、酒店、商场、体育场、军事设施等重要用电场所的用电安全性和可靠性。在工业发达国家,他们都把自动转换开关电器的研制和生产列为产业重点加以发展,并使之高新技术化,智能化。近年来,随着我国经济的发展,工业自动化程度的不断提高,人民生活水平的不断改善,许多场所对自动转换开关电器的需求越来越多,对其性能的要求也越来越高。
但是,作为这么重要的一类电器,自动转换开关电器的标准却很晚诞生,从而造成真正了解、研究透ATSE标准的制造商也不多。因此,深入学习研究ATSE标准迫在眉睫的。
2. ATSE标准回顾
国外自动化转换开关电器诞生于20世纪80年代,第一个涉及到自动转换开关电器的标准是IEC947-6-1《低压开关设备和控制设备第六部分:多功能电器》,于1989年颁布,从此,低压电器家族中增加了一个新的成员--ATSE。
参照国际电工委员会颁布的国际标准IEC60947-6-1,我国也委托上海电器科学研究所编制了GB/T14048.11-2002《低压开关设备与控制设备第6部分:多功能电器第1篇:自动转换开关电器》的标准,该标准从2003年开始生效。
时间跨度虽然很长,标准内容也有适当的补充和完善。但是,ATSE的标准始终把ATSE产品分成CB型和PC型两大类主流类型,并没有任何改变。
3. CB型ATSE与PC型ATSE比较
3.1定义
按照标准,自动转换开关电器被分成两大类,一类是CB型,另一类是PC型,标准里,对分类划分的依据也作了明确的定义:
PC型:能够接通、承载、但不用于分断短路电流的ATSE。
CB型: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。
据此,我们可以清楚地了解到,PC型或CB型ATSE的区别就在于是否配备了过电流短路脱扣器和其触头能否用于分断短路电流。
最近,国内行业专家、原上海电器科学研究所低压电器分所所长何瑞华教授、低压断路器专家陈陪国教授等都专门撰文提出,根据IEC的标准,国内曾经将ATSE的两种类别分别翻译成“CB级”和“PC级”,一定程度上影响了大家对两种类别ATSE的认知,甚至引发了行业内对ATSE分类好坏讨论的误解,他们都建议翻译成“CB型”和“PC型”。我们也认为,这样的翻译更为准确。
3.2应用

图1表明了ATSE典型的应用电路,重要负荷可以在电源侧设置自动转换开关电器,对于特别重要的负荷,还可以在末端设置自动转换开关电器。
一般情况下,CB型和PC型产品在系统中是可以相互替代的。但是,由于PC型产品不具备短路分断能力,其前端必须配备断路器或者熔断器等保护类电器。所以,单纯地把PC型ATSE和CB型ATSE来做比较,相当于局部和整体的比较,是不全面的、不系统的,也是不公正的。如果用汽车来打一个比方,PC型的ATSE相当于一个没有刹车等保护系统的汽车,虽然也能行驶,但是,必须需要借助其他外部条件来保护乘客的安全,而CB型的ATSE就相当于一个具有完备保护系统的汽车了。
3.3技术性能
GB/T14048.11-2002第7.2.5.3条规定:PC型和CB型ATSE应能够接通表1和4.3.6.2规定的试验电流。
表1

目前市面上许多所谓断路器组合式CB型ATSE中使用的断路器是按GB14048.2-2001《低压开关设备和控制设备低压断路器》标准考核,并未考虑作为双电源切换过程中两个电源相位差等问题。这类断路器组合式CB型ATSE的性能存在先天的缺陷,无法通过GB/T14048.11-2002所要求的考核。国内有些专家认为,“这类的CB型ATSE并不是真正意义上的CB型ATSE,只能算是派生的CB型ATSE”。
3.4 转换时间
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。
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,机械式ATSE的转换动作时间在目前生产工艺条件下,动作时间范围大致如下(表2):
由此可见,由于断路器组合式CB型ATSE的操作机构是通过减速电机来驱动拨杆机构,因此,其转换所需要的时间较长,一般为秒级;而PC型ATSE多采用励磁驱动方式,转换时间可达到毫秒级。
4. OYQ1的产品特点
是不是CB型ATSE的性能(可靠性、转换时间等)一定不如PC型ATSE?不尽然。目前上海汉萨•欧雅斯电气有限公司推出的OYQ1系列双万能断路器一体化自动转换开关就做到了PC型和CB型的完美结合,成为市面上真正意义上符合标准的整体式CB型ATSE。
4.1符合标准
OYQ1系列双万能断路器一体化自动转换开关是严格按照国际国内标准设计和研发的,弥补了目前市面上那些“传统的”或者说“派生的”CB型ATSE的缺点和不足,机构更加可靠、转换更加快捷、体积更加小巧、性能更加强大和完善。
4.2 结构
机构的可靠性、转换的快捷程度、体积的小型化程度,都从结构上一目了然。
OYQ1系列自动转换开关电器就是充分考虑到传统CB型ATSE的不足而专门研发和设计的转换开关电器,其外形采用一体化设计,背面的上、中、下布置三排接线端子,上、下为两路电源的进线端子,中间为出线端子,与一般的PC型ATSE几无分别。
图2OYQ1系列ATSE侧面图
如上图2,OYQ1系列自动转换开关主触头采用上下对称设置,中间通过一套简单的连杆机构联锁,形成类似PC型ATSE常用的“跷跷板”结构,从结构上保证了机械联锁的可靠性。主触头的操作机构采用电机储能的弹簧操作机构,由于采用了调节弹簧力释放速度装置(惯性轮系统)的设计,使主弹簧在主触头动作过程的力始终保持均衡,保证了主触头在快速动作(分合)的同时,有足够并均衡的力矩。很好地解决了转换时间(毫秒级)、触头压力等问题。
主触头的形状采用特殊设计,使燃弧面与接触面尽可能分离,避免了燃弧造成的主触头接触面烧蚀,使主触头额定短路接通能力和电气寿命大大增加。
由上面的分析可以看出,OYQ1系列ATSE的结构与PC型ATSE相差无几,为何将其定义为CB型ATSE呢?那是因为其配备了过电流和短路电流保护功能,按照GB/T14048.11-2002的规定,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,就属于CB型ATSE。OYQ1产品的设计者正是考虑到将PC型ATSE与其前端必不可少的保护装置一体化设计,才出现了这种功能强大、体积紧凑并兼具PC型特性的CB型ATSE。说它兼具PC型特性,是因为将过电流和短路电流保护功能解除后,它就是一台不折不扣的PC型ATSE。
OYQ1系列ATSE有固定式和插入式,插入式可组合成具有旁路功能的ATSE,当ATSE需要检修或维护时,仍可保证系统的供电连续性。
4.3 技术性能
表3OYQ1系列ATSE产品主要技术参数
由上表可以看出,OYQ1系列ATSE产品主要技术参数,特别是额定短路接通能力完全满足并优于GB/T14048.11-2002的要求,同时其转换时间也小于某些国际顶级品牌的PC级ATSE。
OYQ1的另一个显著特点是结构紧凑,因此其体积非常小巧,基本上与一台同电流等级ACB相当,与传统的断路器组合型CB型ATSE有无可比拟的优势。
5 结论
通过再次学习和研读国际以及国家标准,我们不难发现,既然GB、IEC、UL都为ATSE制订了专门的标准,说明ATSE也应该象其它传统的开关一样,是一类专门用途的开关装置,应该按照标准要求,专门设计、制造。上海汉萨•欧雅斯电气有限公司推出的OYQ1系列双万能断路器一体化自动转换开关将一如既往地致力于制造完全吻合国际、国内标准的高可靠ATSE,为人类社会贡献力量!
参考文献及相关规范
1. 《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/T14048.11-2002
2. 《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/T14048.3-2002
3. 《自动转换开关电器》IEC60947-6-1
4. 《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
上海欧雅斯电气有限公司
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