论双电源自动切换发展趋势及应用分析
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摘要：随着我国社会建设的不断快速发展，由于双电源自动切换开关在紧急供电系统中，可实现当某一线路电源发生故障时，可以达到自动完成常用与备用电源间的切换，而且无需人工操作，因此可以做到保证重要用户供电的可靠性等优势在工程建设中得到广泛的应用。
关键词：双电源，自动切换，发展趋势，应用分析
前言
在工程建设中，双电源自动切换开关是一种可以在两路线路电源之间进行可靠切换双电源的装置，不会出现误操作而引起事故的智能化双电源自动切换开关，目的就是为了满足高可靠性要求。目前投入使用的专用智能化设备，具有自投自复、自投不自复和电网发电机三种切换功能，对两路供电电源的三相电压有效值及相位进行实时检测，当任一相发生过压、欠压、缺相，能自动从异常电源切换到正常电源，这是一种性能完善、安全可靠、操作方便、智能化程度高、使用范围广泛的双电源控制系统的设备。
1 双电源自动转换开关的发展过程
双电源自动转换开关,由一个或几个转换开关电器和其他必需的电器转换控制器组成,用于监测电源电路、并将一个或几个负载电路从一个电源转换至另一个电源的开关电器。作为消防负荷和其他重要负荷的末端互投装置,双电源自动转换开关在工程中得到了广泛的应用,正确合理的选择双电源自动转换开关可确保重要负荷的可靠供电,在重要负荷的供电系统中是不可缺少和重要的一个环节。
双电源自动转换开关目前在国内经历了四个发展阶段,即两接触器型、两断路器型、励磁式专用转换开关和电动式专用转换开关。
两接触器型转换开关为第一代,是我国最早生产的双电源转换开关,它是由两台接触器搭接而成的简易电源,这种装置因机械联锁不可靠、耗电大等缺点,因而在工程中越来越少采用。两断路器式转换开关为第二代,也就是国家标准和IEC标准中所提到的CB级ATSE,它是由两断路器改造而成,另配机械联锁装置,可具有短路或过电流保护功能,但是机械联锁不可靠。励磁式专用转化开关为第三代,它是由励磁式接触器外加控制器构成的一个整体装置,机械联锁可靠,转换由电磁线圈产生吸引力来驱动开关,速度快。电动式专用转换开关为第四代,是PC级ATSE,其主体为符合隔离开关,为机电一体式开关电器,转换由电机驱动,转换平稳且速度快,并且具有过0位功能。
2 双电源自动切换开关特点
双电源自动切换开关是由两台三极或四极的塑壳断路器及其附件(辅助、报警触头)、机械联锁传动机构、智能控制器等组成。分为整体式与分体式两种结构。整体式是控制器和执行机构同装在一个底座上;分体式是控制器装在柜体面板上，执行机构装在底座上，由用户安装在柜体内，控制器与执行机构用约2m长的电缆连接。其特点是:
(1)两台断路器之间具有可靠的机构联锁装置和电气联锁保护，彻底杜绝了两台断路器同时合闸的可能性;
(2)智能化控制器采用以MOTOROLA单片机为控制核心，硬件简洁，功能强大，扩展方便，可靠性高;
(3)具有短路、过载保护功能，过压、欠压、缺相自动切换功能与智能报警功能;
(4)自动切换参数可在外部自由设定;
(5)具有操作电机智能保护功能;
(6)装置带有消防控制电路，当消防控制中心给一控制信号进入智能控制器，两台断路器都进入分闸状态;
(7)留有计算机联网接口，以备实现遥控、遥调、遥信、遥测等四遥功能。
3双电源自动切换开关的工作模式
双电源自动切换开关有两种工作模式:自动工作模式和手动工作模式。
(1)自动工作模式:双电源自动切换开关在自动模式下控制功能可分为自投自复(R)、自投不自复(S)和电网一发电机(R)三种。前两种适用于电网-电网的供电系统，后一种适用于电网-发电机系统。
(2)手动工作模式:手动工作模式有常用电源、备用电源断电再扣三种工作方式。手动工作模式下系统将有自动切换功能。
常用电源方式:强制断开备用电源，接通常用电源。备用电源方式:强制断开常用电源，接通备用电源。断电再扣方式:即可将两路电源全部断开，也可使因故障脱扣的断路器再合闸。
4智能控制器的模式
(1)自投自复式的智能控制器(R型)智能控制器对常用与备用电源进行监测，并进行自动切换。当两路电源都正常时由常用电源供电。常用电源发生异常(任一相电压过压、欠压、缺相)时，经设定的延时t1后，系统断开常用电源。后再经设定的延时时间t2后备用电源自动合上。当常用电源恢复正常后，则自动延时切断备用电源，返回到常用电源供电。在常用电源正常供电情况下，当备用电源出现异常时，控制器面板上备用电源的发光二极管将根据故障类型对应的指示，并有报警触头将信号送出，进行提示。自投自复智能控制器的功能表如表1:
(2)自投不自复式的智能控制器(S型)智能控制器对常用电源与备用电源进行监测，并进行自动切换。当常用电源出现异常时，自动延时切换到备用电源工作。当常用电源恢复正常时系统并不切换供电电源，直至备用电源异常，再自动切换至常用电源工作。自投不自复智能控制器的功能表如表2:
5常用的双电源自动切换开关
目前已大量使用双电源自动切换开关，对防止误操作、提高供电可靠性起到了一定作用。常用的双电源自动切换开关有以下几类:
(1)RWQ4系列双电源自动切换开关
双电源自动切换开关由开关体和功换控制器两大部分组成。采用电磁驱动，切换控制器的工作电源，采用主、备用电源的交流220V电源，无需另外的控制电源。工作模式：自动工作模式和手动工作模式。
(a)自动工作模式:自投自复(R)和自投不自复(S)两种。如果是自投自复方式，无论备用电源的情况如何，开关自动切换到主电源。如果是自投不自复方式，则当主电源故障时，自动切换备用电源;在没有人为干预的条件下，即使主电源恢复正常，开关也不会自动切换到主电源，在自动工作模式中，切换动作的暂存器有延时为80ms以内。控制器的延时0～30s。
(b)手动工作模式:一旦启用手动工作模式，开关将无自动切换能力。用户必须通过控制器上的手动按钮完成电源切换。切换动作无人为延时。
(2)JXQ5系列自动转换开关
JXQ5系列自动转换开关由一个整体塑壳式隔离开关、一个执行机构及一个控制器组成。适用于两路电源供电系统中。根据预定条件，实现将一个负载或几个负载在两路电源之间自动转换;同时也适用于紧急供电系统，在转换电源期间中断向负载供电。
实践表明，在供配电系统中，特别在双电源用户中，使用双电源自动切换开关，是提高供电可靠性、确保系统安全的有效措施。
6双电源自动切换开关正常使用的工作条件
(1)周围空气温度为－25℃～+40℃，且24小时的平均值不超过+35℃。
(2)大气条件:空气清洁、相对湿度+40℃时不超过50%。
(3)安装地点海拔高度一般不超过2000米。
(4)安装在无剧烈震动和冲击，不足以使电器元件受到不应有的腐蚀场所。
(5)安装地点不受阳光直接辐射，无雨雪侵袭。
7 工程实际运用分析
在小区中心配电室,进线双电源互投上选用了标准图(1) 作为二次图,在调试过程中出现了“跳跃”现象:当时,进线主电源未引入,二次设备工作电源引自直流蓄电池屏.当调试人员板动1SA 于“合闸”位置作有关测量时,1QF 出现反复“合―分”的“跳跃”现象.由于调试人员及时将1SA 板回“跳闸”位置,故未造成严重后果.
经查看设备知1SA 控制开关为LW2 - Z - 1a ,4 ,6a ,40 ,20/ F8 型，检测开始后有关人员未将XB 联片及时断开, 因进线侧无电压故1 KV , 2 KV 常闭接点闭合, 此时1SA5 - 8 , 1SA13 - 16 接通,则1YC 合闸线圈得电1QF 合闸,同时1 KT 也相应得电,使1 KT 的延时接点稍后即接通,1YT 跳闸线圈得电1QF 变成跳闸,随后1QF 出现“跳跃”现象，上述情况虽为试验操作的一种巧合,但分析后认为其状况与手动合闸后接点1SA5 - 8卡住,1QF合闸于短路故障上(1 KV ,2 KV 闭合) 的现象是一致的,也就是说手动合闸回路没有电气“防跳”功能,属于控制回路的一处缺陷,有必要改进线路
按传统的方法,一般可在控制回路中增设一个起跳跃闭锁功能的双线圈继电器( TBJ ) ,TBJ 电流起动线圈串联于跳闸回路中,而电压自保持线圈经过自身的常开触点,并联于合闸线圈回路中,可达到“防跳”的目的. 经过对图1 的分析,因原“BZT”自投回路已设有只自投一次的“防跳”回路,为减少工作量,我们将图1 中的虚线框部分改进后见图2. 两种接线图修改前后的“防跳”性能列表(见附表) 对比如下:
从附表可看出,修改后的图2 不仅更改接线量少,而且“防跳”性能完善,有明显的优点.
综上所述,设计人员在采用标准常用图时应注意根据具体工程的特点而作相应调整,特别应重视电气“防跳”功能的设置,否则一个新工程就可能伏下了事故隐患,运行中隐患一旦触发,不仅会损坏断路器、线路设备等,还将造成整个用户及片区的长时间停电,其事故造成的损失难以估计. 而一个工程的调试检修工作是发现隐患的重要渠道,工作时稍有疑问就应一查到底,养成科学、严谨,负责的工作习惯,才能确保工程质量稳步提高。
7双电源自动转换开关的发展趋势
双电源自动转换开关的发展趋向主要包括两个方面,其一是开关主体,具备很高的抗冲击电流能力,并且可频繁转换具有可靠的机械联锁,确保任何状态下两路电源不能并列运行，不允许带熔丝或脱跳装置,以防止双电源开关因过载而造成输出端无电现象具备0位功能,并且隔离距离大,以便能够承受更高的冲击电压（8KV以上），四级开关具备级先合后分的功能,以防止双电源自动转换开关在切换时,不同系统中N线上电位漂移,使电流走向不一致或分流,造成剩余电流保护装置误动作。其二是控制器,采用微处理器智能化产品,检测模块应具有较高的检测精度和宽的参数设定范围,包括电压、频率、延时时间等具备良好的电磁兼容性,应能承受住主回路的电压波动,浪涌保护,谐波干扰,电磁干扰等转换时间快,且延时可调可为用户提供各种信号及消防联动接口,通信接口。从ATSE的发展过程和发展趋向可以看出,PC级双电源自动转换开关在工程中的应用将成为主流。
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