摘要： 本文通過對斷路器、刀開關（電動式）和自動轉(zhuǎn)換開關電器三種產(chǎn)品在結構、性能及標準等方面進行分析與對比，指出用在兩路電源切換的理想電器產(chǎn)品為PC級ATSE。 關鍵詞： 轉(zhuǎn)換開關 現(xiàn)狀 選擇應用 1　國內(nèi)外ATSE產(chǎn)品現(xiàn)狀 　　自動轉(zhuǎn)換開關電器（ATSE）主要用在緊急供電系統(tǒng)，是將負載電路從一個電源自動換接至另一個（備用）電源的開關電器，以確保重要負荷連續(xù)、可靠運行。因此，ATSE常常應用在重要用電場所，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荷斷電（甚至短暫停電），其后果都是嚴重的。這不僅僅會帶來經(jīng)濟損失（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之中）。因此，工業(yè)發(fā)達國家都把自動轉(zhuǎn)換開關電器的生產(chǎn)、使用列為重點加以限制與規(guī)范。 　　我國自動轉(zhuǎn)換開關電器的研制和生產(chǎn)在90年代初還處于空白狀態(tài)，也無國家標準。國內(nèi)所需的雙電源轉(zhuǎn)換裝置往往由設計、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，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)潮流嚴重的可催毀整個供電系統(tǒng)）。之后由天津低壓電器公司開發(fā)了由斷路器+機械連鎖+控制器構成自動轉(zhuǎn)換開關電器。它的進步是由產(chǎn)品替代方案，并按一定技術規(guī)范進行產(chǎn)品試驗驗證，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、高可靠自動轉(zhuǎn)換開關電器產(chǎn)品的現(xiàn)狀，日本、法國、德國、美國等自動轉(zhuǎn)換開關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，我國的自動轉(zhuǎn)換開關電器生產(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，給設計、使用部門選用造成一定困難，也由于對ATSE使用和選用不當，給國家財產(chǎn)造成很大損失。為了規(guī)范自動轉(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《自動轉(zhuǎn)換開關電器》（等同IEC60947.6.1-1998）國家標準，2003年4月1日實施。該標準將是今后ATSE生產(chǎn)制造；企業(yè)、設計使用單位、商業(yè)活動共同遵循的一部技術性法規(guī)文件，也將是3C認證依據(jù)的技術法規(guī)。 　　自動轉(zhuǎn)換開關電器（ATSE）分PC有與CB級兩種。代表PC級的具有世界先進水平的產(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)有廣東奇正、北京第一低壓電器、上海環(huán)奇等。 生產(chǎn)電動式刀開關（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開關電器本體；②控制器。 1.1開關電器本體 開關電器本體又分兩類： 　　第一類為CB級。它是由兩臺斷路器加機械連鎖組成，具有短路保護功能； 　　第二類為PC級，一體式結構（三點式）。它是雙電源切換的專用開關，具有結構簡單、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，但需要配備短路保護電器。 1.2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。 　　國內(nèi)外常見的幾種ATSE產(chǎn)品及電動式刀開關產(chǎn)品的對比見表1。 2　　產(chǎn)品結構分析對比及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電器：①CB級ATSE；②PC級 ATSE；③刀開關（電動）。 　　下面從產(chǎn)品結構、性能及所遵循的標準三個方面，分別將CB級與PC級ATSE；PC級ATSE與刀開關（電動）進行對比和分析。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。 2.1CB級與PC級ATSE兩者有以下區(qū)別 2.1.1兩者機械設計理念不同 　　CB級是由斷路器組成，而斷路器是以分斷電弧為已任，要求它的機械應快速脫扣。因而斷路器的機構存在滑扣、再扣問題；而PC級產(chǎn)品不存在該方面問題。PC級產(chǎn)品的可靠性遠高于CB級產(chǎn)品。 2.1.2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，當觸頭被斥開產(chǎn)生限流作用，從而分斷短路電流；而PC級ATSE應承受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。 2.1.3兩路電源在轉(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%（標準要求）。因而PC級ATSE安全性更好。 2.1.4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，這有利于分斷電弧。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)易形成阻礙導電、難驅(qū)除的氧化物，當備用觸頭一但投入使用，觸頭溫升增高易造成開關燒毀甚至爆炸；而PC級ATSE充分考慮了觸頭材料氧化帶來的后果。 2.2PC級ATSE與刀開關（電動）區(qū)別 2.2.1兩者遵循的標準不同 　　PC級ATSE符合GB/T14048.11《自動轉(zhuǎn)換開關電器》。刀開關（電動）符合GB14048.3《開關、隔離器、隔離開關以及熔斷器組合電器》。 2.2.2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迅速排放。否則，易造成電源相間短路。 2.2.3兩者電氣性能要求不同 　　PC級ATSE是在6In電流，1.05Ue電壓下，接通/分斷循環(huán)次數(shù)為12次；而刀開關是在3Ie/1Ue下，接通/分斷5次。兩者的電氣壽命、機械壽命也不同。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，機械壽命5000次；而刀開關的電氣壽命僅在1In/1Ue條件下操作200次，機械壽命800次。兩者電氣可靠性不同。 2.2.4轉(zhuǎn)換速度不同 　　PC級ATSE轉(zhuǎn)換速度一般小于0.3s；而刀開關用于雙電源軒換時轉(zhuǎn)換速度不少于1s。 2.2.5試驗方法不同 　　在進行接通與分斷試驗時，PC級ATSE是在不同的電源相序下進行（滅弧能力考核較嚴）；而刀開關對相序無要求。 　　通過上述對比可知PC級ATSE是理想的電源轉(zhuǎn)換開關產(chǎn)品。 3　ATSE產(chǎn)品的應用 　　隨著經(jīng)濟發(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選擇也應有所不同。 　　目前，國內(nèi)備用電源有三種形式：（1）電網(wǎng)；（2）發(fā)電機組；（3）EPS（蓄電池組逆變）。當備用電源為（2）或（3）時，其容量一般僅是常用電源容量的20%～30%。ATSE的控制器一般應有非重要負荷選擇功能（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：①Un為常用電源（電網(wǎng)） ②Ug為備用電源（發(fā)電機） ③Qg為熔斷器隔離器 ④QT為負荷選擇開關，由控制器操作。 ⑤DN為控制器 　　當ATSE使用在電路末端且用于消防電源轉(zhuǎn)換時，負荷過載應有報警提示功能。其熔斷器（Qg）保護特性應與負載要求相匹配。 　　ATSE一般是不允許帶大電動機或高感抗負載轉(zhuǎn)換。如大電動機負載在運行中切換，電源相位差距較大時它將受到巨大的機械應力。同時由電動機產(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在電路中起兩個作用，一是短路保護；二是維修隔。 4　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，上海電器科學研究所與國內(nèi)多家企業(yè)聯(lián)合開發(fā)出我國新一代PC級ATSE產(chǎn)品——HYQ1系列自動轉(zhuǎn)換開關電器。該產(chǎn)品是目前國內(nèi)第一家完全依據(jù)新的國家標準設計、生產(chǎn)并通過檢測的PC級ATSE產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品有80A、160A、225A、400A、800A、1600A。 4.1HYQ1產(chǎn)品特點 （1）符合GB/T14048.11-2002《自動轉(zhuǎn)換開關電器》標準； （2）產(chǎn)品適應環(huán)境強，具有較強的可靠性： 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)； （3）開關本體結構為積木式，體積小，是同規(guī)格CB級ATSE體積的1/3～1/2； （4）主觸頭系統(tǒng)為單刀雙擲（三點式）結構，自身連鎖，不會同時接通兩路電源； （5）操作機構為單線圈雙向操作，機構簡單，轉(zhuǎn)換動作速度快，時間小于150ms； （6）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； （7）帶非優(yōu)先線路選擇開關（加卸負荷）； （8）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。 4.2控制器產(chǎn)品特點 　　控制器是以CPU為核心，具有對電壓、頻率故障進行檢測與判斷，并可以實現(xiàn)啟動、關閉發(fā)電機組、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。 參考文獻 1GB/T14048.11-2002《低壓開關設備和控制設備第6部分多功能設備自動轉(zhuǎn)換開關電器》 2GB14048.3-2002《低壓開關設備和控制設備低壓開關、隔離器、隔離開關及熔斷器組合電器》 3GB/T14048.1-2000《低壓開關設備和控制設備總則》