引言
現(xiàn)代化工礦企業(yè)、醫(yī)院、場館及各種智能大樓的誕生，對配電系統(tǒng)供電連續(xù)性的要求愈來愈高。目前設(shè)計(jì)院及制造部門主要從二個(gè)方面著手改善供電質(zhì)量。其一是研發(fā)并制造保護(hù)性能更為完善的高性能智能斷路器，以滿足配電系統(tǒng)達(dá)到全范圍選擇性保護(hù)，真正做到只有發(fā)生短路故障的饋電端停止供電，絲毫不影響對其他用戶的供電，從而使故障造成的影響縮小至最小。
其二是采用雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)來改善供電連續(xù)性。一旦供電電源出現(xiàn)故障時(shí)，立刻轉(zhuǎn)換由備用電源供電，使故障造成非故障區(qū)域的停電時(shí)間縮小至最短。從理論上講，此種辦法也很有效。但是在實(shí)際應(yīng)用中，如何選用CB型雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)(ATSE)一直在應(yīng)用行業(yè)中引起爭論。特別對CB型ATSE中斷路器的智能保護(hù)功能如何選配，使主、備電源的轉(zhuǎn)換及上、下級斷路器間的選擇性保護(hù)配合較為完善的融合進(jìn)行分析，至今仍很少有人涉及。本文通過對CB型ATSE的特點(diǎn)分析，力圖說明對其合理選用，有利達(dá)到更為接近實(shí)際要求的效果。
1.從標(biāo)準(zhǔn)角度看CB型ATSE
自IEC第17技術(shù)委員會《開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》的第17B分技術(shù)委員會《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》制定并頒布《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第6部分：多功能電器第1篇：自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器》標(biāo)準(zhǔn)(1989第1版)以來，先后在1998年頒布第1.2版，并于2005年頒布第2版(我國國標(biāo)為GB14048.11)。從內(nèi)容上雖則前后有所變化，但其基本內(nèi)容變化不大。CB型ATSE始終作為一種主要的分類品種，由標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定其優(yōu)于其他類型的短路能力的性能。由于此類產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上基本采用斷路器的結(jié)構(gòu)形式，因而其觸頭滅弧系統(tǒng)不僅能在短路故障時(shí)能可靠分?jǐn)喽搪冯娏?，而且在正常?fù)載和過載條件下轉(zhuǎn)換時(shí)能可靠接通分?jǐn)喔弑额~定工作電流。例如AC-33使用類別的10Ie(電動機(jī)負(fù)載或包含電動機(jī)、電阻負(fù)載和30%以下白熾燈負(fù)載的混合負(fù)載)。同樣對其他的使用類別要求，也容易得到滿足。因此CB型ATSE的接通分?jǐn)嗄芰κ强煽康摹?
2.從產(chǎn)品的構(gòu)成看CB型ATSE
CB型ATSE的產(chǎn)品構(gòu)成目前有二種型式，即組合式和整體式。組合式CB型ATSE一般由二臺斷路器加上機(jī)械聯(lián)鎖、電動操作機(jī)構(gòu)及電子控制器組合而成。按其額定電流大小、斷路器可采用MCB、MCCB或ACB。國內(nèi)63A及以下電流等級采用MCB為主體部分。至630A電流等級一般采用MCCB為主體部分，1000A及以上電流等級采用ACB為主體部分多數(shù)。這種組合式的特點(diǎn)是由于主體均采用符合標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)成斷路器產(chǎn)品，因此產(chǎn)品的電氣性能可以保證，生產(chǎn)制造較為方便。其缺點(diǎn)是外附的機(jī)械聯(lián)鎖有時(shí)不靈活而影響轉(zhuǎn)換。MCCB跳閘后機(jī)構(gòu)復(fù)位再扣不到位而影響轉(zhuǎn)換，特別是MCCB電動操作機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)中卡住而影響手動轉(zhuǎn)換等等。這些缺陷應(yīng)該說通過嚴(yán)格質(zhì)量把關(guān)，都是能夠解決。把此缺陷歸結(jié)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜造成，似乎有點(diǎn)武斷。若在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中MCCB的電動操作與手動操作之間增加一個(gè)離合器，則完全可以做到運(yùn)轉(zhuǎn)中卡住時(shí)，手柄仍能輕松自在地進(jìn)行轉(zhuǎn)換操作，而不影響正常供電。
整體式CB型ATSE產(chǎn)品采用ACB結(jié)構(gòu)形式。并已有產(chǎn)品上市。如圖1所示QYQ1自動轉(zhuǎn)換開關(guān)中，上動觸頭與下動觸頭之間由聯(lián)鎖桿10進(jìn)行上下導(dǎo)電回路之間的機(jī)械聯(lián)鎖。結(jié)構(gòu)簡單，因而可靠實(shí)用。該產(chǎn)品手動操作與電動操作完全互不相干。即使其一種操作方式發(fā)生故障也不會影響另一種操作。此外，由于該產(chǎn)品具有抽屜式安裝方式，用戶只要備用一套主體，在檢修維護(hù)時(shí)，停電時(shí)間最多幾分鐘，使造成的損失縮小至最低限度。因此CB型ATSE向整體式發(fā)展也是可以理解的。
3.從產(chǎn)品的電氣性能看CB型ATSE
CB型ATSE的觸頭滅弧系統(tǒng)設(shè)計(jì)從接通分?jǐn)嚯娏餍阅軄砜磧?yōu)于其他類型的ATSE。因而其電氣性能的優(yōu)越性較為明顯：
(1) 當(dāng)電源發(fā)生故障時(shí)，幾乎能在所有的使用類別工作條件下，確保負(fù)載從常用電源切換至備用電源，反之亦然能達(dá)到連續(xù)可靠供電。
(2) 二路電源轉(zhuǎn)換速度按需要用戶可選用不同類型的CB型ATSE。帶預(yù)貯能合閘的轉(zhuǎn)換速度相對較快，可達(dá)到60ms~80ms。一般的可以在0.1s～600s之間供選擇。因此從轉(zhuǎn)換速度來說，可以滿足包括I類負(fù)荷供電場所在內(nèi)的大部份重要場合的不間斷供電。
(3) 具有高分?jǐn)嗄芰碗妷勖?，特別是近期研發(fā)的產(chǎn)品，功耗普遍降低，進(jìn)出線溫升不高，供電可靠性提高。
(4) 可以具有很高的額定短時(shí)耐受電流值，以滿足配電線路全范圍選擇性保護(hù)的要求。例如采用ACB結(jié)構(gòu)作本體的產(chǎn)品。使用場合較為寬廣。
(5) 在規(guī)定的工作條件下，具有分?jǐn)鄻O限短路分?jǐn)嚯娏骷耙韵碌乃须娏髂芰?，因此配以各種保護(hù)功能及測量控制等智能功能后，按需要既能完成電源的轉(zhuǎn)換，又能完成完善的短路故障保護(hù)。例如配以區(qū)域聯(lián)鎖功能后，就能盡快切除短路故障點(diǎn)，而不影響對其他負(fù)荷的供電。
(6) 發(fā)展整體式的CB型ATSE，既能提高機(jī)械聯(lián)鎖的可靠性，又能保持?jǐn)嗦菲魉钟械牧己秒姎庑阅堋１?所列為上海歐雅斯電氣有限公司與美國“歐雅斯科技系統(tǒng)有限公司”技術(shù)合作設(shè)計(jì)開發(fā)的整體式CB型ATSE產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù)。
表1產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù)
產(chǎn)品可帶智能控制器，能滿足智能保護(hù)、檢測、控制及通信等功能。
4.從使用現(xiàn)場看CB型ATSE
從目前調(diào)研中國市場情況來看，CB型ATSE已獲得廣泛應(yīng)用。但是否合理選用，值得進(jìn)一步探討。
(1)重要場所的供電電源一般采用雙電源供電。正常情況下，兩路電源同時(shí)分別供電。當(dāng)一路發(fā)生故障時(shí)，可自動切換到另一路電源上，以保證正常供電。對特別重要場所，還備有柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)備，作第三路備用電源供電，以提高其可靠性。在上述場所，若電源終端ATSE的出線端發(fā)生短路故障，采用CB型ATSE的話，在斷路器分?jǐn)喽搪冯娏魈l后，由于其進(jìn)線端仍存在電源的電壓，因此不會發(fā)生電源切換過程。若采用PC型ATSE，在發(fā)生上述短路故障時(shí)，由于與ATSE進(jìn)線端串聯(lián)的短路保護(hù)電器分?jǐn)喽搪冯娏魈l后，ATSE進(jìn)線端失去電壓，從而使其自動切換到另一電源上，由于短路故障仍然存在，使備用電源的短路保護(hù)電器也斷開電路，造成更大面積的停電事故。美國UL標(biāo)準(zhǔn)對ATSE產(chǎn)品規(guī)定如果保護(hù)功能起作用，轉(zhuǎn)換功能將失效的要求顯然是非常合理的。由此可見，目前對上述場合選用CB型ATSE更容易滿足要求。
(2)PC型ATSE不能分?jǐn)喽搪冯娏鳎谄淝岸嗽黾佣搪繁Ｗo(hù)電器。有人還不同意這個(gè)觀點(diǎn)。其實(shí)標(biāo)準(zhǔn)早已規(guī)定這種電器需驗(yàn)證額定限制短路電流試驗(yàn)。就是要求企業(yè)推薦的短路保護(hù)電器確保能對PC型ATSE作短路保護(hù)。否則，一旦在其出線端發(fā)生短路故障時(shí)，該P(yáng)C型ATSE本身就會被燒壞，從而引發(fā)更大的事故。所謂“只要選用合理，本身并不需要專門“保護(hù)””的觀點(diǎn)顯然是不能被認(rèn)可。因而，對大部分配電使用場合，特別是柜體空間尺寸有限的情況，選用相適應(yīng)的CB型ATSE可以達(dá)到結(jié)構(gòu)緊湊的目的。
(3)采用ATSE供電的配電系統(tǒng)對線路過載也應(yīng)相應(yīng)的保護(hù)。從ATSE保障電源供應(yīng)的角度看，正常的和非正常的過載均不屬于電流故障，不允許過載切換。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)發(fā)生負(fù)載過載運(yùn)行或供電線路超載運(yùn)行時(shí)，均由負(fù)載端電器(例起動器等)作過載保護(hù)，若發(fā)生故障再由上一級作后備保護(hù)。
若采用CB型ATSE供電，一般均可帶過載保護(hù)。在選用負(fù)載端電器的過載保護(hù)時(shí)，其保護(hù)特性一定要滿足上下級選擇性配合，這樣才可確保不會發(fā)生一個(gè)負(fù)載過載時(shí)導(dǎo)致全部負(fù)載斷電的問題。因此，只有在負(fù)載端電器保護(hù)失靈，并且過載情況依然存在的情況下，CB型ATSE中斷路器才跳閘斷電。由于其電源端電壓正常，因此不會發(fā)生過載切換。值班人員稍作處理后，即能重新送電。
近期發(fā)展的智能式CB型ATSE采用數(shù)字電路的控制器作保護(hù)，可以按用戶要求，在發(fā)生過載時(shí)只報(bào)警不跳閘，既可以滿足消防規(guī)范要求中不允許過負(fù)荷跳閘的規(guī)定，又可以提醒使用者采取適當(dāng)措施，以避免事故的擴(kuò)大。
(4)目前國內(nèi)市場上銷售的63A及以下規(guī)格的CB型ATSE產(chǎn)品的主體部分采用MCB為多數(shù)。因此該主體部分并不完全符合GB14048體系的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而是符合GB10963《家用及類似場所用過電流保護(hù)斷路器》標(biāo)準(zhǔn)。由于該標(biāo)準(zhǔn)的要求做到盡可能與GB14048.2的要求一致，因而符合該標(biāo)準(zhǔn)的MCB就有條件作為ATSE產(chǎn)品的主體部分。構(gòu)成的組合式CB型ATSE按GB14048.11的要求進(jìn)行試驗(yàn)合格后，即可被選擇用于居家供電系統(tǒng)作雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。以滿足家庭依托網(wǎng)絡(luò)辦公(即綠色辦公)對電網(wǎng)供電連續(xù)可靠性的要求。
5.從投資成本看CB型ATSE
從項(xiàng)目投資成本看，同一個(gè)供電系統(tǒng)若采用CB型ATSE就可以省略同容量的短路保護(hù)電器。不僅僅降低了電器設(shè)備投資成本，而且柜體的空間利用率也顯著提高，設(shè)備的占地空間大大下降，綜合的項(xiàng)目投資成本隨之也就下降。特別是配電系統(tǒng)主開關(guān)，若選用整體式CB型ATSE帶抽屜式安裝結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，既可省略串接的隔離器(主要是維修開關(guān)時(shí)提供安全保證)，節(jié)省安裝空間，提高可靠性，又可以節(jié)省ATSE的投資成本。表2所列為上海歐雅斯電氣有限公司推出的整體式QYQ1系列CB型ATSE產(chǎn)品與相關(guān)公司推出的組合式CB型ATSE產(chǎn)品銷售報(bào)價(jià)的比較。
表2產(chǎn)品銷售報(bào)價(jià)比較
由此可見，僅從選用的電器元件價(jià)格來看，可以便宜36.3%~67.2%。若從成套配電柜來看，選用雙投型CB型整體式自動轉(zhuǎn)換開關(guān)元件，在相同的情況下，還可節(jié)省50%柜體，相應(yīng)配電柜的占地面積也可節(jié)省一半及以上。因而其性能價(jià)格比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他產(chǎn)品。
對于一般中、小容量的饋電線路，選用具有一定品牌，并以MCCB為主體部分的CB型ATSE，其價(jià)格也較便宜，若電動操作與手動操作之間帶有離合器，其成本增加不多，但產(chǎn)品的可靠性可以大大提高。對于配電末端居家供電系統(tǒng)，則宜采用以MCB為主體部分的CB型ATSE。由于該產(chǎn)品價(jià)格便宜，性能可靠，深受用戶歡迎。
