结合某医院高层病房楼工程谈ATSE的选用

【摘要】ATSE装置是应急电源配电系统的一个重要组成部分，应根据该系统的具体设置、有关要求等来确定其级别的选用。介绍了ATSE的分类及特点，并对实际工程中ATSE的选用应注意的问题进行了阐述。PC级、CB级ATSE各具优缺点，设计时应综合考虑正确选用。

【关键词】ATSE；PC级；CB级；断路器

绪论

日前，笔者完成一个二级甲等医院病房楼的电气设计，该工程为一类高层建筑，内部有大量一级、二级重要负荷，设计中在重要部位配置了相应数量的ATSE，因这些ATSE均处在低压配电系统的核心位置，因此在设计和选用中重视和多方面分析ATSE的可靠性十分必要。下面就结合本工程谈一点ATSE选用上的浅见。

一、ATSE的分类

ATSE即自动转换开关电器，它的主要作用是，当一路电源的负载电路断开后，它会自动连接到另一路电源上，这也就体现了该设备的重要性和优势所在。例如：两路市电之间的转换、或市电与发电机电源的转换等。

ATSE有PC、CB、CC级3种类别。

CC级的ATSE：能够接通、负载而不是分断短路电流（受短路电流冲击后，主触头允许熔焊）。是由接触器组成了ATSE的主体部分，同时也是因中间继电器或逻辑控制模块具有切换功能，而组成二次回路，以保证控制功能的完成，虽然交流接触器制造技术日趋精湛，控制器水平日渐提高，但要占有市场份额尚需时日。

二、ATSE的正常转换的充要条件

笔者在进行该医院高层病房楼的电气设计时，根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）的负荷分级表，确定医院中重要的医疗设备、消防系统设施用电、保安监控及通信系统电源、应急照明用电、客梯用电、排污泵和生活泵等为一级负荷，根据《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）可知一级负荷应由双重电源供电。另外《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）中规定：消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟风机等的供电，应在最末一级配电箱处设置自动切换装置。基于以上规范的要求，在部分配电箱内选用了ATSE。

图2-1是某配电箱内ATSE的应用系统图，有人认为由于采用了CB级ATSE，“当供电系统发生接地、或短路、或过载等事障， 其触头会在QF1脱扣后断开，致使（图中P3点）即：主开关电器的出线端处，没有电流通过。但这个时候ATSE的控制器监控的正常电源 还是原来的特性，所以使QF2闭合的动作指令，控制器（KZ）是不能自动发出的，故各出线负荷处于无电状态，ATSE没有起到对负荷（尤其是重要负荷）连续供电的作用”。那么如果采用PC级会出现什么情况呢，下面我们进一步分析。

PC级ATSE的开关本体是负荷开关，因而它只能接通和分断负荷电流，可以承受但不能分断短路电流。由于PC级不具备切断短路电流的能力，故其前端需要设置短路保电器，如图2-2所示。下面对图2-2做一分析。当ATSE下端（P3点以下）发生故障，如母排短路或出线短路而其开关或保护拒动，上端装设的断路器QF1的过电流保护动作并使之跳闸，控制器KZ检测到P1点失电，发出ATSE转换指令，QF2合闸，会与短路电流相接通，其造成的后果不可估量。不论QF1和QF2是利用上一级保护电器，还是装于ATSE上端（或称其前端），其后果都是一样的，都不能使装置的可靠性得到保证。

由此可知，在民用建筑中ATSE备用电源正常投入供电必要而充分的条件是：ATSE电源侧失电，且下端不存在引起市电失电的电气故障，这与选用PC级或CB级ATSE无关。若不清除故障，设置再多的备用电源也是徒劳无益的。

三、PC级与CB级ATSE选用应注意的问题

1、规范中对选用ATSE的明确要求

a.《民用电气设计规范》（JGJ16-2008）中7.5.4条第2规定：ATSE的转换动作时间，应满足负荷允许的最大断电时间的要求，如ATSE的转换时间无法满足允许断电时间的要求，则应在适当部位相应增加UPS等不间断电源设备使其满足要求。负荷允许的断电持续时间详见表4-1。

b.在应用PC级的ATSE时，需要注意执行《民用电气设计规范》（JGJ16-2008）中7.5.4条第3款，即ATSE的额定电流不应小于回路计算电流的125%，从而使自动转换开关电器带有剩余电流。

c.《民用电气设计规范》（JGJ16-2008）中7.5.4条第4款规定：在用于消防负荷供电中，采用的CB级ATSE为达到其保护具有选择性配合上下级保护电器，因此 ATSE应由具有短路保护功能的断路器组成。

d.《低压开关设备和控制设备固定式消防泵驱动器的控制器》（GB/T21208-2007，IEC/TS62091：2003，MOD）8.6.10.1明确规定：用于消防泵的ATSE应符合PC级的要求。

2、三极与四极ATSE的选择

三极ATSE主要用于同种性质电源，一般是指同一电网下不同变压器或不同线路等之间的转换。四极ATSE大部分使用在性质不同的电源，一般指城市用电与发电机电源之间的转换。其选择原则为：

a. 四极开关使用在正常供电电源与备用发电机之间。

b. 四极开关应用在处于两个不同接地系统之间的电源切换开关。

c. 四极开关应用在带剩余电流动作保护的ATSE。

结论

综上所述，ATSE构成了低压配电系统中对重要负荷供电的备自投方式，在设计和选用上必须将其下端发生故障的可能性考虑在内。并不是在任何情况下，用电负荷都能确保获得的电源是及时得、可靠地。当ATSE的下端发生故障的情况下，由于ATSE的控制器检测的是电源侧电压，所以备用电源因电源侧的开关无法闭合，而不能正常供电。因此，要想恢复供电或使备用电源投入工作，必须将故障消除，这与ATSE使用的级别没有直接连系。应急电源配电系统的一个重要组成部分，即是ATSE装置， 其级别的选用必须以该系统的具体设置、以及有关要求等为基础。PC级、CB级各具优缺点，在配电系统设计中，应综合考虑各种因素，合理选择ATSE电器。