浅析双电源自动切换开关在南水北调工程中的应用
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摘 要 当前，国家对南水北调工程的关注度越来越高，并且加大了投资力度。双电源自动切换开关在南水北调供配电系统中广泛运用。本文对两种广泛应用双电源自动切换开关CB级及PC级进行比较分析，并对目前南水北调工程选用CB级双电源自动切换开关进行了合理性及参数分析，为双电源自动切换开关在类似工程中的推广应用提供依据。
关键词 双电源自动切换开关;南水北调工程;应用
引言
随着社会科技的发展与进步，生活水平的日益提高，人们对电的依赖性逐渐加强，电力系统的连续可靠性成为保障正常生活的重要指标。特别是一些重要用电场所，电力系统出现故障时，如果不能及时供电，将会带来巨大损失。自动转换开关便是为了确保供电连续而设计的。ATSE由开关主体和其他必需的电器组成，设有监测电源电路对电源进行故障检测，并且能够自动将一个或几个负载电路从一个电源转换至另一个电源。1992年在上海金茂大厦的设计中我国首次引入ATSE，此后在我国的建筑工程等领域，这种开关装置得到了普遍应用。国际电工委员会标准将ATSE分为CB级和PC级。CB级ATSE结构复杂、体积大、切换时间长且可靠性较差，故随着ATSE技术的不断进步，其应用领域逐渐缩小。PC级ATSE结构简单、体积小、切换时间短且安全可靠，近年来逐渐占据了ATSE的主流市场。
1 ATSECB级与PC级对比
1.1 触头材料的选择
CB级断路器经常选择银钨、银碳化钨材料配对，这有利于分断电弧，但该类触头材料易氧化，在其表面易形成阻碍导电、难驱除的氧化物，切换过程中易造成开关烧毁。PC级触头为银合金，不易氧化，触头分离速度大，有专门设计的灭弧室[1]。
1.2 产品安全性
PC级ATSE的内部结构导致其电气间隙、爬电距离一般高于CB级的1.5～1.8倍。爬电距离越高产品内部结构更加安全，因而PC级ATSE安全性要高于CB级ATSE。
1.3 动作时间
CB级是由控制器控制带有机械连锁的电动传动机构来实现自动转换，切换时间1～2s。对于切换时间要求不高的场所可以选用CB级ATSE。PC级是由励磁驱动，简单可靠，动作时间快，一般100～200ms，动作切换迅速。
1.4 通断能力
CB级双断路器配备过流脱扣器，一旦出现短路和过电流的情况，脱扣器脱扣，从而分断短路电流。脱扣器脱扣时以分断电弧为己任，需要快速脱扣。因而可能存在滑扣、再扣不可靠因素。PC级为负荷隔离开关，可承受20Ie及以上过载电流，具有较强通断能力。隔离开关触头压力要求较大，不易被拆开，动作可靠[2]。
2 现场设备合理性分析
PC级ATSE动作可靠，转换速度快，综合比较其性能要高于CB级ATSE。南水北调现场切换电源主要为自动化监测设备、金属结构机电设备及照明设备正常运行提供保障，对于切换开关本身切换时间要求不是很严格，设备的运行安全及供电的连续性是首要考虑的因素，一旦负载端出现过流状况，能够及时切断电源保护现场设备安全尤为重要，如果选择PC级需要增加过流保护器等装置，增加了产品的复杂性，因此选择一体式具有保护功能，能对下端的负荷和电缆提供短路和过载保护的CB级ATSE。同时，国家有相关规定对于负载端消防泵类负载时，必须采用PC级ATSE。
3 南水北调供电系统ATSE参数分析
3.1 工作方式
南水北调供电系统工作方式为自投自复，电源方式为电网油机，其中主为电网供电，备为柴油发电机供电，此种工作方式保证一旦主电源发生故障能够及时切换到备用电源，保证供电连续性[3]。
3.2 电压保护
参考南水北调苏鲁省际设备参数：主欠压为312V;主过压：430V;备欠压为312V;备过压为430V。根据相关规范，三相供电电压允许偏差为额定电压的±10%，即380V电压允许偏差范围为342～418V，电气设备在长时间过低或者过高电压下工作会严重影响设备的使用寿命及设备运行的安全性。
3.3 转换时间
转换延时，当市区供电发生故障时，备用电源即发电机立即启动，但是ATSE并不会立即切换，控制器会监测主电源是否确实发生故障，转换延时即为控制器监测过程，转换延时为40s，一定时间内确定主电源故障无法恢复会自动切换至备用电源供电，根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）规定，允许中断供电时间且备用电源为快速自动启动的应急发电机组，适用于允许中断供电时间为15～30s的供电[4]。
从备用电源恢复到主电源，并不是因为备用电源故障。通常不希望主电源一恢复就立即转换，而需要在常用电源恢复正常一定时间后ATSE再切换到主电源，这段时间为返回延时，返回延时为40s，延时切换的目的在于确保主电源正常，避免因为主电源短时间再次出故障，导致频繁转换，柴油机频繁启动。因此返回延时需要根据现场设备允許设定值区间内合理选择。
3.4 正常工作环境
按照工程管理规定，正常工作环境时，周围空气温度上限40℃，周围空气温度下限-5℃，大气相对湿度在周围空气温度为40℃时不超过50%。
3.5 建议
在正常工作时，有如下建议：①电压范围按照欠压342V，过压418V调整;②由于发电机启动至运行正常工作时间需要10s左右，因此转换延时按照相应规范设定，建议30s;③由于苏鲁省际地处北方，夏季气温较高，冬季气温较低，建议现地站高低压配电室配置空调[5]。
4 结束语
双电源自动切换开关可靠的运行在实际工作中起到尤为重要的作用，在设备选型过程中一定要结合工作需要选择合适性能参数的设备，同时规范的使用该设备才能为工程的正常运行提供保障。
参考文献
[1] 管松.双电源自动转换开关可靠性试验系统的设计[J].科技创新与应用，2015，（30）：67.
[2] 陈佳成，高柯，王少鹏.自动转换开关电器机械可靠性分析[J].电工电气，2015，（5）：47-49，53.
[3] 李德聪.自动转换开关装置的选用[J].大众用电，2012，28（5）：29-30.
[4] 古安青.ATSE控制器的性能与技术分析[J].电气应用，2008，（7）：27-29.
[5] 蔡志远，陈朝辉，王新伟.自动转换开关电器的发展与应用[J].低压电器，2011，（22）：11-15.
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