具有中性線重疊轉(zhuǎn)換功能的 ATSE
市場調(diào)查報告
一、背景
ATSE 具有中性線重疊轉(zhuǎn)換功能在近年國內(nèi)很多地鐵、通訊場所等項目 的低壓原器件招標(biāo)技術(shù)文件中被重點要求。如：
1、不能有預(yù)定的第三位置即中間位置。對于 3 相 4 切換開關(guān)要求 有中性線重疊轉(zhuǎn)換功能，即在非轉(zhuǎn)換期間為 4 開關(guān)，在轉(zhuǎn)換過程中兩路 電源中性線重疊。中性線切換采用先接后離得操作，避免切換過程中由于 負(fù)載不平衡所產(chǎn)生的電壓突波
——摘自深圳地鐵 2 號線招標(biāo)文件低壓開關(guān)柜元件技術(shù)要求——
4.1.4/4
2、ATS 開關(guān)為 3 相 4 級、中性線重疊轉(zhuǎn)換型，即在非轉(zhuǎn)換期間為 4 開關(guān)，在轉(zhuǎn)換過程中兩路電源中性線重疊；
——摘自中央國家機(jī)關(guān)公務(wù)員住宅建設(shè)中心配電設(shè)備采購項目招標(biāo)
文件低壓開關(guān)柜/技術(shù)特征第 20.3 款
3、中性線在 ATSE 切換過程中因斷零產(chǎn)生的零線漂移電壓（高達(dá)幾十 伏甚至上百伏）可能直接導(dǎo)致服務(wù)器重啟或燒壞等，給 IT 設(shè)備造成重大 運行隱患，為解決這一問題，有如下兩種方法：
A.零線重疊切換方案，即采用帶有零線重疊切換的 ATSE，在切換過程 中，ATSE 輸出零線始終與輸入電網(wǎng)的零線相連，UPS 零地電壓始終保持 相對較低值遙。（另外一種略）
——摘自艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司內(nèi)部技術(shù)期刊文章《ATSE 在通訊系 統(tǒng)中的應(yīng)用》 上述技術(shù)要求和技術(shù)文章可以看出有關(guān)具有中性線重疊轉(zhuǎn) 換功能 ATSE 已經(jīng)在業(yè)內(nèi)受到普遍重視。
二、必要性
ATSE 應(yīng)用于非常重要的配電場所，能夠檢測當(dāng)一路電源發(fā)生如斷電、 缺相、過壓、欠壓等故障時能夠自動切換至正常的備用電源，保證用電的 連續(xù)性。因而在現(xiàn)代配電系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛。根據(jù)配電系統(tǒng)的的不同我 們可以選擇不同的開關(guān)數(shù)，一般認(rèn)為對同一類型、同容量的電源之間， 如兩個公用電網(wǎng)、兩個發(fā)電機(jī)組等這些零線不切斷的或共零線的交流三相 供電系統(tǒng)即兩套系統(tǒng)中性線（零線）有共同的接地點（零線地線短接點） 選擇三的 ATSE 就可以滿足要求；而對于兩套輸入電源來自于兩套不同的 接地系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)的中性線接地點不同，如 TN-C-S、TN-S、TT、IT 系統(tǒng) 中則應(yīng)采用四 ATSE，采用四式 ATSE 的目的，是保證兩個系統(tǒng)運行中 做到的隔離，獨立運行，如果選用四 ATSE，普通的 ATSE 在兩路電 源的切換過程中不可避免的會出現(xiàn)短時間的中性線斷開的現(xiàn)象，而很多配 電系統(tǒng)都不允許兩路電源中性點斷開。我們以三段位普通 ATSE 為例來說明：
根據(jù)三段式四型開關(guān)切換輸出“A 和 B 電源均能切斷,有 OFF 位置” 控制功能,滿足市電、油機(jī)自動切換控制技術(shù)的要求。如:市電故障 ATSE 自 動檢測控制切斷市電電源,同時也不直接切換到油機(jī)側(cè),處于 OFF 狀態(tài);此 時油機(jī)空載啟動,可延時,當(dāng) ATSE 檢測到油機(jī)電壓正常時,再正常切換到油 機(jī)側(cè),從而起到保護(hù)作用。由于設(shè)備供電安全運行對零地電位差和三相五線 制供電電源技術(shù)指標(biāo)要求,在實際應(yīng)用中應(yīng)充分考慮對三段式四型開關(guān)切換輸出控制過程對零地電位的影響。如果零線切換與相線切換采用同樣 的方法,則零線在切換過程將出現(xiàn)短暫的騰空現(xiàn)象(如圖 1 所示) 。
由于目前數(shù)據(jù)設(shè)備在各種民用和公共建筑中大量應(yīng)用,尤其是地鐵監(jiān) 控中心，體育場館計分系統(tǒng)和智能樓宇中數(shù)據(jù)設(shè)備一般采用 UPS 不間斷電 源供電,當(dāng)零線騰空時，分析如下圖所示
數(shù)據(jù)設(shè)備對于零地電壓 Un-pe 有一個要求，如 HP（一種服務(wù)器 名稱）要求零地電壓不超過相電壓 1%，即 2.2V。由于地線電壓基準(zhǔn)值為 0， 正常情況下，系統(tǒng)由常用電源供電，UPS 輸出零地電壓接近于電網(wǎng)輸入端 零地電壓，一般不超過 3V，當(dāng)在常用電源異常，啟動備用電源，ATSE 執(zhí) 行切換操作過程中，ATSE 后端設(shè)備相線及零線與前面兩路輸入電源系統(tǒng)有 一個斷開過程，即 ATSE 輸出部分與輸入部分?jǐn)嚅_，在這個短時間內(nèi)， UPS 通過蓄電池放電給負(fù)載供電，保證服務(wù)器不斷電運行，由于 UPS 輸 出零線來源于電網(wǎng)零線，而電網(wǎng)零線已經(jīng)斷開，那么，UPS 輸出零線處于 野懸浮冶狀態(tài)，零線電位產(chǎn)生漂移，UPS 輸出端零地電壓有可能高達(dá)幾十 伏甚至上百伏，這樣的零地電壓可能直接導(dǎo)致服務(wù)器重啟或燒壞等，給設(shè) 備造成重大運行隱患，
所以常規(guī)的 ATSE 結(jié)構(gòu)無法滿足中性在轉(zhuǎn)換過程中閉合轉(zhuǎn)換的要求。
而采用三段式帶零線重疊切換的四型開關(guān)的 ATSE （工作步驟和原 理同上）解決了零線在切換過程將出現(xiàn)的騰空現(xiàn)象,消除了零地電位漂移安 全隱患問題(如圖 2 所示) 。
三、市場狀況
主要技術(shù)參數(shù)如下表:
從上表可以看出，市場上擁有中性線重疊轉(zhuǎn)換功能的主要 ATSE 廠商基 本參數(shù)和其普通標(biāo)準(zhǔn)的 ATSE（不具有中性線重疊轉(zhuǎn)換功能）相同，只是在 原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上增加一項中性線重疊轉(zhuǎn)換功能。
四、有關(guān)三段位還是兩段位選擇問題
由于 ASCO、GE 等知名品牌的 ATSE 為兩段位，而對于 ATSE 具體 使用幾段位本人認(rèn)為要根據(jù)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器（TSE）選擇、使用導(dǎo)則來做具體 分析應(yīng)用環(huán)境來選擇，因為在市電、油機(jī)兩路電源的系統(tǒng)中就要用三段位 的產(chǎn)品。分析如下：根據(jù) IEC465. 1. 5 條的規(guī)定和轉(zhuǎn)換開關(guān)電器（TSE）選 擇、使用導(dǎo)則,正常市電供電電源與備用發(fā)電機(jī)之間的轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)采用四 型開關(guān)。再根據(jù)市電、油機(jī)自動切換控制技術(shù)的要求,應(yīng)用在市電和柴油機(jī) 之間切換的 ATSE 應(yīng)具有市電過壓、欠壓、缺相自動檢測告警和切斷負(fù)載保 護(hù)功能,同時能延時啟動傳送指令給優(yōu)先主用機(jī)組為自啟動控制指令(延時 啟動機(jī)組運行時間,可根據(jù)用戶使用需求設(shè)定)為負(fù)載設(shè)備運行安全供 電也決不允許機(jī)組直接帶載啟動運行。所以作為在市電、柴油機(jī)兩路電源 間轉(zhuǎn)換的 ATSE 采用兩段式（其控制輸出“非 A 即 B 電源側(cè)”的工作原理）。 無論對市電異常(特別是缺相、過壓、低壓) 和機(jī)組啟動運行的控制轉(zhuǎn)換, 以及如上所分析的自動切換時機(jī)組運行輸出異常和市電異常的等情況,均 不能達(dá)到安全供電標(biāo)準(zhǔn)和有效的控制保護(hù)功能。而對于用 UPS 的配電中心 中卻要求使用兩段位的 ATSE。并且在此次調(diào)查中發(fā)現(xiàn)要求有中性線重疊轉(zhuǎn) 換功能的 ATSE 主要集中在一路市電一路發(fā)電機(jī)的配電場所和連接 UPS 的 數(shù)據(jù)中心項目中。
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