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1、ATSEATSE合理选择与使用解析合理选择与使用解析一、一、概述概述 自自动动转转换换开开关关电电器器简简称称为为ATSEATSE，是是Automatic Automatic transfer transfer switching switching equipmentequipment的的缩缩写写。ATSEATSE主主要要用用在在紧紧急急供供电电系系统统，将将负负载载电电路路从从一一个个电电源源自自动动换换接接至至另另一一个个（备备用用）电电源源的的开开关关电电器器，以以确确保保重重要要负负荷荷连连续续、可可靠靠运运行行。因因此此，ATSEATSE常常常常应应用用在在重重要要用用电电场场所所
2、，其其产产品品可可靠靠性性尤尤为为重重要要。转转换换一一旦旦失失败败将将会会造造成成以以下下二二种种危危害害之之一一，其其电电源源间间的的短短路路或或重重要要负负荷荷断断电电（甚甚至至短短暂暂停停电电），其其后后果果都都是是严严重重的的，这这不不仅仅仅仅会会带带来来经经济济损损失失（使使生生产产停停顿顿、金金融融瘫瘫痪痪），也也可可能能造造成成社社会会问问题题（使使生生命命及及安安全全处处于于危危险险之之中中）。因因此此，工工业业发发达达国国家家都都把把自自动动转转换开关电器的生产、使用列为重点产品加以限制与规范。换开关电器的生产、使用列为重点产品加以限制与规范。 低低压压电电器器自自ATSE
3、ATSE出出现现后后，分分成成两两个个领领域域。一一是是对对负负载载或或线线路路进进行行短短路路及及过过载载保保护护的的电电器器如如断断路路器器、起起动动器器等等，它它们们的的工工作作机机理理是是切切断断电电流流为为己己任任；另另一一类类电电器器是是以以选选择择电电源源为为己己任任如如自自动动转转换换开开关关电电器器。正正是是由由于于它它们们工工作作机机理理不一样，其产品不一样，其产品使用性能使用性能差异也较大。差异也较大。 ATSE ATSE一般由两部分组成：开关本体一般由两部分组成：开关本体+ +控制器。控制器。 而而开开关关本本体体又又有有PCPC级级（整整体体式式）与与CBCB级级（断
4、断路路器器）之之分。分。 PCPC级：能够接通、承载、但不用于分断短路电流的级：能够接通、承载、但不用于分断短路电流的ATSEATSE。 CB CB级：配备过电流脱扣器的级：配备过电流脱扣器的ATSEATSE，它的主触头能够接通并用于，它的主触头能够接通并用于分断短路电流。分断短路电流。 l 控制器主要用来检测被监测电源（两路）工作状况，当被监控制器主要用来检测被监测电源（两路）工作状况，当被监测的电源发生故障（如任意一相断相、欠压、失压或频率出现偏测的电源发生故障（如任意一相断相、欠压、失压或频率出现偏差）时，控制器发出动作指令，开关本体则带着负载从一个电源差）时，控制器发出动作指令，开关本
5、体则带着负载从一个电源自动转换至另一个电源，控制器与开关本体的进线端相连。自动转换至另一个电源，控制器与开关本体的进线端相连。 国国内内市市场场用用于于两两路路电电源源转转换换电电器器产产品品目目前前有有四四类类。第第一一类类. .由由接接触触器器组组成成的的ATSEATSE；第第二二类类. .由由断断路路器器组组成成的的ATSEATSE; ; 第第三三类类. .用用电电动动负负荷荷开开关关( (符符合合GB14048.3GB14048.3标标准准) )完完成两路电源转换的产品成两路电源转换的产品; ; 第四类为第四类为PCPC级（一体式）级（一体式）ATSEATSE。 由由接接触触器器组组成
6、成的的ATSEATSE产产品品，它它的的优优点点是是价价格格低低；缺缺点点是是线线圈圈长长期期通通电电耗耗能能易易烧烧毁毁，产产品品的的接接通通分分断断能能力力低低，触触头头易易抖抖动动、熔熔焊焊，其其产产品品可可靠靠性性很很低低，这这类类产产品品在在国国外外已已被被淘淘汰汰。为为克克服服上上述述产产品品缺缺点点，生生产产断断路路器器企企业业推推出出了了CBCB级级ATSEATSE，CBCB级级ATSEATSE是是由由断断路路器器加加机机械械连连锁锁组组成成，CBCB级级的的ATSEATSE为为机机械械保保持持，触触头头的的接接通通与与分分断断能能力力有有所所提提高高，但但又又不不是是理理想想
7、的的ATSEATSE产产品品（见见第第三三章章）。因因此此，市市场场出出现现了了第第三三类类产产品品- -电电动动负负荷荷开开关关，这这类类产产品品是是由由两两台台负负荷荷开开关关组组合合加加上上电电操操装装置置组组成成，产产品品的的可可靠靠性性又又有有较较大大提提高高，但但触触头头灭灭弧弧系系统统是是以以分分断断一一次次电电弧弧要要求求设设计计的的，用用在在双双电电源源电电路路切切换换，也也存存在在不不合合理理因因素素（见见第第三三章）。章）。 为为此此，市市场场呼呼唤唤着着理理想想的的ATSEATSE产产品品。PCPC级级（一一体体式式）ATSEATSE产产品品综综合合了了上上述述产产品品
8、优优点点，克克服服了了其其缺缺点点，是是目目前前国内外市场较理想的双电源转换产品。国内外市场较理想的双电源转换产品。 二、国外二、国外ATSEATSE产品简介产品简介1 1PCPC级（一体式）级（一体式）ATSEATSE 以美国为代表的以美国为代表的ATSEATSE技术代表着当今世界技术代表着当今世界PCPC级级ATSEATSE先进水平。因为，先进水平。因为，ATSEATSE产品率先是在军工领域得到使用，产品率先是在军工领域得到使用，如雷达、通讯、航天等领域，而美国在上述领域处于世如雷达、通讯、航天等领域，而美国在上述领域处于世界霸权地位，因此，美国对界霸权地位，因此，美国对ATSEATSE产
9、品有较高要求，他们产品有较高要求，他们将将ATSEATSE产品视为电源一部分，为了提高其产品可靠性，产品视为电源一部分，为了提高其产品可靠性，不惜采用黄金作为触头材料。因此，在产品开发、研制不惜采用黄金作为触头材料。因此，在产品开发、研制方面投入较大。目前美国生产方面投入较大。目前美国生产ATSEATSE产品规模较大的企业产品规模较大的企业有三至四家，如有三至四家，如GE-ZENITHGE-ZENITH、ASCO ASCO ，主要生产主要生产PCPC级级（一体式）（一体式）ATSEATSE产品，除基本型外，还有瞬间并联型、产品，除基本型外，还有瞬间并联型、旁路旁路- -隔离型、延时转换型等隔离
10、型、延时转换型等。 图图2 2 GE-ZENNITHGE-ZENNITH产品产品 触头为双刀单掷系统触头为双刀单掷系统 两个电操做机构两个电操做机构 图图3 3 美国美国GE-ZenithGE-Zenith（ZTGZTG） 、 ASCOASCO产品产品 触头为单触头为单刀双掷系统、单台电操做机构刀双掷系统、单台电操做机构 2 2电子式电子式ATSEATSE 为为满满足足不不停停电电电电源源要要求求，国国外外一一些些大大公公司司推推出出以以可可控控硅硅为为主主的的电电子子式式ATSEATSE，额额定定工工作作电电流流100100A-1200AA-1200A，检检测测、转转换换时时间间55msms
11、。它它主主要要应应用用在在电电子子商商务务网网站站、计计算算机机数数据据中中心心、半半导导体体芯芯片片制制造造业业及及紧紧急急救救援援中中心心等等要要害部门害部门。三、市场中同类产品结构分析与对比三、市场中同类产品结构分析与对比（一）（一）CBCB级与级与PCPC级级ATSEATSE两者有以下几点区别两者有以下几点区别 ：1 1两两者者机机构构设设计计理理念念不不同同。CBCB级级是是由由断断路路器器组组成成，而而断断路路器器是是以以分分断断电电弧弧为为己己任任，要要求求它它的的机机构构应应快快速速脱脱扣扣。因因而而断断路路器器的的机机构构存存在在滑滑扣扣、再再扣扣问问题题不不可可靠靠因因素素
12、；而而PCPC级级产产品品不不存存在在该该方方面面问问题题。PCPC级级产产品品的的可可靠靠性性远远高高于于CBCB级产品。级产品。2 2断断路路器器不不承承载载短短路路耐耐受受电电流流，触触头头压压力力小小。供供电电电电路路发发生生短短路路时时，动动触触头头被被斥斥开开产产生生限限流流作作用用，从从而而分分断断短短路路电电流流；而而PCPC级级ATSEATSE应应承承受受2020IeIe及及以以上上过过载载电电流流。触触头头压压力力大大不不易易被被斥斥开开，因因而而触触头头不不易易被被熔熔焊焊。这这一一特特性性对对消防供电系统尤为重要。消防供电系统尤为重要。3 3两两路路电电源源在在转转换换
13、过过程程中中存存在在电电源源叠叠加加问问题题，PCPC级级ATSEATSE充充分分考考虑虑了了这这一一因因素素。PCPC级级ATSEATSE的的电电气气间间隙隙、爬爬电电距距离离一一般般是是断断路路器器的的电电气气间间隙隙、爬爬电电距距离离的的180%180%、150%150%（标标准要求）。因而准要求）。因而PCPC级级ATSEATSE安全性更好。安全性更好。 4 4触头材料的选择角度不同。断路器常常选择银钨、银触头材料的选择角度不同。断路器常常选择银钨、银碳化钨材料配对，这有利于分断电弧，但该类触头材料碳化钨材料配对，这有利于分断电弧，但该类触头材料易氧化，备用触头长期暴露在外，在其表面易
14、形成阻碍易氧化，备用触头长期暴露在外，在其表面易形成阻碍导电、难驱除的氧化物，当备用触头一但投入使用，触导电、难驱除的氧化物，当备用触头一但投入使用，触头温升增高易造成开关烧毁甚至爆炸；而头温升增高易造成开关烧毁甚至爆炸；而PCPC级级ATSEATSE充分充分考虑了触头材料氧化带来的后果考虑了触头材料氧化带来的后果 5. 5. 操作机构不同操作机构不同 CB CB级级ATSEATSE的电动操作机构一般是通过微电机带动减的电动操作机构一般是通过微电机带动减速齿轮机构对断路器进行合分工作，又因断路器四连杆速齿轮机构对断路器进行合分工作，又因断路器四连杆机构的限制，微电机必须工作到堵转后，靠行程开关
15、才机构的限制，微电机必须工作到堵转后，靠行程开关才断开控制回路。众所周知，微电机堵转工作后，其寿命断开控制回路。众所周知，微电机堵转工作后，其寿命会大大降低。因而，会大大降低。因而，CBCB级级ATSEATSE电动操作机构可靠性较低。电动操作机构可靠性较低。 而而PCPC级级ATSEATSE的电动操作机构一般为短时工作电磁铁，的电动操作机构一般为短时工作电磁铁，由于电磁铁结构简单，工作可靠好，所以由于电磁铁结构简单，工作可靠好，所以PCPC级级ATSEATSE电动电动操作机构的可靠性也高。操作机构的可靠性也高。（二）（二）PCPC级级ATSEATSE与电动负荷开关区别：与电动负荷开关区别：1
16、1两者遵循的标准不同两者遵循的标准不同 PC PC级级ATSEATSE符合符合GB/T14048.11GB/T14048.11自动转换开关电器。自动转换开关电器。 负负荷荷开开关关符符合合GB14048.3GB14048.3开开关关、隔隔离离器器、隔隔离离开开关关以及熔断器组合电器。以及熔断器组合电器。 2灭弧系统不同。 由于ATSE是在两路电源中带电（负荷）转换，因此，应考虑两路电源间相位问题。在电网电源与发电机组电源间转换时，可能出现120相位差，所以，ATSE在做接通与分断试验时常用电源与备用电源相序不同（图4，是国家标准GB/T14048.11-2002自动转换开关电器中所规定的试验线
17、路）。在不同相序下做转换试验，开关的触头系统会出现二次电弧,因此,要求开关在接通备用电源（或常用电源）前，第一个电弧必须熄灭，且游离气体迅速排放，否则,开关内部出现短路,造成转换失败。所以，自动转换开关电器的灭弧能力要比一般低压电器开关强,这也是一台优质ATSE价格贵原因所在之一。 而符合GB14048.3开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器的产品（如电动负荷开关）没有该要求。 图图4 4 ATSEATSE接通与分断试验线路图接通与分断试验线路图 3两者电气性能要求不同。 PC级ATSE是在6In电流, 1.05Ue电压下，接通/分断 循环次数为 12次；而负荷开关是在3Ie/1Ue下，接
18、通/分断5次。 两者的电气寿命、机械寿命也不同。PC级ATSE的电气寿命是在2In/1.05Ue条件下至少操作循环1000次，机械寿命5000次；而负荷开关的电气寿命仅在1In/1 Ue条件下操作200次，机械寿命800次。两者电气可靠性不同。4转换速度不同。 PC级ATSE转换速度一般高于负荷开关2-3倍 5.触头系统不同。 负荷开关一般为V形触头系统。V形触头的特点是，新开关时动热稳定性好一些，但经过几次开断后触头间烧损易形成接触不良现象，而且，灭电弧性能差；而PC级ATSE触头一般为拍合式，触头在接触瞬间动静触头间有一摩擦，以利于触头良好接触，拍合式触头便于电弧快速移动，有利熄灭电弧。
19、通过上述对比可知PC级ATSE是理想的 电源转换开关产品 四、选择ATSE产品应注意的几个问题 目前市场上自称ATSE产品较多。但是属于真正ATSE产品不多。ATSE必须符合GB/T14048.11-2002自动转换开关电器。 下面介绍选择ATSE产品应注意的几个问题。 1注意产品符合什么标准。 符合GB14048.3-2003开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器产品只能叫电动（或电操作）转换开关。用户使用不当易造成供电系统短路。 而自动转换开关电器是按照GB/T14048.11-2002标准进行考核较严酷，在电源间相序不同情况下，也允许直接转换。 2 2注意产品使用场所。注意产品使用场所
20、。 CB级ATSE一般不允许在图5、图6所示的线路中使用。 例如，当负载1（或主消防泵）发生短路故障（过载或短路）引起Q1脱扣，因控制器仅检测ATSE进线端电源状态，不会发出动作指令，所以，ATSE不转换。此时，重要负载（或备用消防泵）处于断电状态。该供电系统没有起到安装ATSE实际作用。 PC级ATSE用在混合负载供电系统或消防泵供电电路中当一般负载发生短路故障（见图1）时，短路保护器（Q1）动作后ATSE开始转换，可以确保重要负载连续供电。 在美国对CB级ATSE使用也有严格限制。其中，UL1008第41.19条规定，带有过电流脱扣的转换开关，必须向用户提出警告标志 。 “警告如果过电流故
21、障引起开关断开，ATSE将不会转换”3选用PC级ATSE应注意以下几个问题1）使用类别选择目前，我国市场上PC级ATSE有两种使用类别。一是适用于AC-33B；另一种适用于AC-31B；开关的使用类别表示其控制负载的能力。 AC-33B/A*：适用电动机混合负载。既包含电动机、电阻负载和30%以下白炽灯负载，接通与分断电流为6 6IeIe， COS=0.5； AC-31B/A*：适用无感或微感负载（电阻性负载），接通与分断电流为1.51.5IeIe，COS=0.8； 由于ATSE较难通过AC-33B试验，因此，一些制造厂降低开关使用要求，才选择AC-31B使用类别。显而易见选择使用AC-33B
22、的ATSE比选择使用AC-31B的ATSE更安全、可靠。 小容量ATSE（100A）通常带电动机负载（如消防泵）直接转换，最好具有AC-3指标。所以，100A以下的ATSE应按接通10Ie /分断8Ie /COS=0.45要求进行转换试验考核。使用该产品更安全。2）短路保护电器选择 PC级ATSE不具有短路保护功能，因此，需配短路保护电器。短路保护电器一般有两种，熔断器或断路器。由于熔断器限流性能好（限流系数0.1-0.2），限制短路电流能力强，它常被使用在系统出现预期短路电流大的地点处；而断路器限流系数较高（限流系数0.3-0.4） ，限制短路电流能力低。 不同ATSE产品规定的最大限制短路
23、电流不同。下表为上海日野电气（ATSE）有限公司的 RTQ1（TP1）自动转换开关电器所规定的额定限制短路电流值。 注*电电器器的的额额定定限限制制短短路路电电流流是是在在一一定定试试验验条条件件下下，用用制制造造厂厂指指定定的的短短路路保保护护电电器器进进行行保保护护，在在短短路路保保护护电电器器动动作作时时间间内内能能够够良良地地承承受受的的预预期期短短路路电流值。电流值。 额定限制短路电流额定限制短路电流试后考核试后考核： ATSE ATSE的触头仍能以正常方式进行闭合与断开，并能承载额定工作电流。的触头仍能以正常方式进行闭合与断开，并能承载额定工作电流。温升试验允许提高温升试验允许提高
24、10K10K。 介电试验，试验电压等于介电试验，试验电压等于2Ue2Ue（但不小于（但不小于1000V1000V）。）。 在选择短路保护电器额定电流值时，一般的原则是短路保护电器（熔断器或断路器）与被保护电（ATSE）额定电流值一致（即1:1）。 表1上海日野电器（RTQ1）额定限制断路电流承受值3）二段式与三段式选择 二段式ATSE开关主触头仅有两个工作位，既“常用电源位”与“电源备用位”，负载不会出现长期断电情况，供电可靠性高，转换动作时间快。 三段式ATSE开关主触头有三个工作位，多个“零位（是是指指电电动动状状态态下下）”，既主触头处于断开位置（空挡），负载断电时间相对较长，是二段式断
25、电时间的2-3倍。 三段式的“零位”主要是用于ATSE在带高感抗或大电机负载转换时，为避免冲击电流做“暂态停留”之用；而非用于负载维修时隔离之用。维修时的隔离一定要选择隔离开关，它更安全。 隔离开关必须同时具有以下功能： 动触头在断开位置时可锁定或可视； 具有较高的额定冲击耐受电压（1.25倍）； 在任何情况下，极限泄漏电流不应超过6mA；4ATSE动作时间选择 衡量一台ATSE转换速度有34种动作时间（见GB/T14048.11）。ATSE应向用户至少提供一种动作时间，便于用户依据使用要求进行选择。 1）触头转换时间 测定从第一组主触头断开常用电源起至第二组主触头闭合备用电源为止的时间。 2
26、）转换动作时间 测定从主电源被监测到偏差的瞬间起至主触头闭合备用电源为止的时间（含机构动作时间），不包括特意引入（控制器）的延时。 3）总动作时间 转换动作时间与特意引入（控制器）的延时之和。4）断电时间 off-time 测定从各相电弧最终熄灭的瞬间起至主触头闭合另一个电源为止的转换过程时间，包括特意引入的延时。 一般用户应注重“总动作时间”或者“转换动作时间”，以满足不同配电系统使用要求。 二段式PC级ATSE“总动作时间”一般在15ms150ms； 三段式PC级ATSE“总动作时间”一般在250ms600ms； CB级ATSE“总动作时间”一般在2000ms3000ms；5.四极ATSE
27、的应用场合不同制式电网之间，如TN，TT，IT之间；市电与自备电源之间，如市电与自备发电机之间，市电与蓄电池组之间；非线性负载的双电源自切，如变频调速设备，开关电源装置，晶闸管调光装置等；5对高感抗负载转换控制应注意的问题 ATSE一般是不允许带大电动机或高感抗负载转换，诸如大电动机该类负载在运行中切换，电源相位差距较大时它将受到巨大的机械应力。同时由电动机产生的反电势引起的过电流以至造成熔断器熔断或断路器脱扣。解决方法常采用电阻吸收或减负荷方式。或自动转换开关为延时转换型。两组动触头在转换前增加一延时，避免在切换大电机或变压器负载时引起的冲击电流。 6产品认证情况介绍 我国从2002年5月1日起开始对低压电器产品实施3C认证，由于ATSE国家标准GB/T14048.11-2002自动转换开关电器于2002年10月发布，2003年4月才开始实施，虽然自动转换开关电器被列入第一批3C认证目录，由于该国标迟于实施。所以，目前ATSE产品只能进行CQC认证（既自愿认证）。ATSE尚未进行3C认证。市场上自称获得3C证书的“ATSE”，实际是依据GB14048.3-2003开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器标准获得“转换开关或电动转换开关”3C证书。希望设计、使用部门注意它们的区别。 谢 谢！
