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CB型ATSE的特点及合理选用

引言

  现代化工矿企业、医院、场馆及各种智能大楼的诞生,对配电系统供电连续性的要求愈来愈高。目前设计院及制造部门主要从二个方面着手改善供电质量。其一是研发并制造保护性能更为完善的高性能智能断路器,以满足配电系统达到全范围选择性保护,真正做到只有发生短路故障的馈电端停止供电,丝毫不影响对其他用户的供电,从而使故障造成的影响缩小至最小。

  其二是采用双电源自动转换开关来改善供电连续性。一旦供电电源出现故障时,立刻转换由备用电源供电,使故障造成非故障区域的停电时间缩小至最短。从理论上讲,此种办法也很有效。但是在实际应用中,如何选用CB型双电源自动转换开关(ATSE)一直在应用行业中引起争论。特别对CB型ATSE中断路器的智能保护功能如何选配,使主、备电源的转换及上、下级断路器间的选择性保护配合较为完善的融合进行分析,至今仍很少有人涉及。本文通过对CB型ATSE的特点分析,力图说明对其合理选用,有利达到更为接近实际要求的效果。

1.从标准角度看CB型ATSE

  自IEC第17技术委员会《开关设备和控制设备》的第17B分技术委员会《低压开关设备和控制设备》制定并颁布《低压开关设备和控制设备第6部分:多功能电器第1篇:自动转换开关电器》标准(1989第1版)以来,先后在1998年颁布第1.2版,并于2005年颁布第2版(我国国标为GB14048.11)。从内容上虽则前后有所变化,但其基本内容变化不大。CB型ATSE始终作为一种主要的分类品种,由标准明确规定其优于其他类型的短路能力的性能。由于此类产品在结构上基本采用断路器的结构形式,因而其触头灭弧系统不仅能在短路故障时能可靠分断短路电流,而且在正常负载和过载条件下转换时能可靠接通分断高倍额定工作电流。例如AC-33使用类别的10Ie(电动机负载或包含电动机、电阻负载和30%以下白炽灯负载的混合负载)。同样对其他的使用类别要求,也容易得到满足。因此CB型ATSE的接通分断能力是可靠的。

 

2.从产品的构成看CB型ATSE

  CB型ATSE的产品构成目前有二种型式,即组合式和整体式。组合式CB型ATSE一般由二台断路器加上机械联锁、电动操作机构及电子控制器组合而成。按其额定电流大小、断路器可采用MCB、MCCB或ACB。国内63A及以下电流等级采用MCB为主体部分。至630A电流等级一般采用MCCB为主体部分,1000A及以上电流等级采用ACB为主体部分多数。这种组合式的特点是由于主体均采用符合标准的现成断路器产品,因此产品的电气性能可以保证,生产制造较为方便。其缺点是外附的机械联锁有时不灵活而影响转换。MCCB跳闸后机构复位再扣不到位而影响转换,特别是MCCB电动操作机构在运转中卡住而影响手动转换等等。这些缺陷应该说通过严格质量把关,都是能够解决。把此缺陷归结于结构复杂造成,似乎有点武断。若在结构设计中MCCB的电动操作与手动操作之间增加一个离合器,则完全可以做到运转中卡住时,手柄仍能轻松自在地进行转换操作,而不影响正常供电。

  整体式CB型ATSE产品采用ACB结构形式。并已有产品上市。如图1所示QYQ1自动转换开关中,上动触头与下动触头之间由联锁杆10进行上下导电回路之间的机械联锁。结构简单,因而可靠实用。该产品手动操作与电动操作完全互不相干。即使其一种操作方式发生故障也不会影响另一种操作。此外,由于该产品具有抽屉式安装方式,用户只要备用一套主体,在检修维护时,停电时间最多几分钟,使造成的损失缩小至最低限度。因此CB型ATSE向整体式发展也是可以理解的。

3.从产品的电气性能看CB型ATSE

  CB型ATSE的触头灭弧系统设计从接通分断电流性能来看优于其他类型的ATSE。因而其电气性能的优越性较为明显:

 

  (1) 当电源发生故障时,几乎能在所有的使用类别工作条件下,确保负载从常用电源切换至备用电源,反之亦然能达到连续可靠供电。

 

  (2) 二路电源转换速度按需要用户可选用不同类型的CB型ATSE。带预贮能合闸的转换速度相对较快,可达到60ms~80ms。一般的可以在0.1s~600s之间供选择。因此从转换速度来说,可以满足包括I类负荷供电场所在内的大部份重要场合的不间断供电。

  (3) 具有高分断能力和电寿命,特别是近期研发的产品,功耗普遍降低,进出线温升不高,供电可靠性提高。

  (4) 可以具有很高的额定短时耐受电流值,以满足配电线路全范围选择性保护的要求。例如采用ACB结构作本体的产品。使用场合较为宽广。

  (5) 在规定的工作条件下,具有分断极限短路分断电流及以下的所有电流能力,因此配以各种保护功能及测量控制等智能功能后,按需要既能完成电源的转换,又能完成完善的短路故障保护。例如配以区域联锁功能后,就能尽快切除短路故障点,而不影响对其他负荷的供电。

  (6) 发展整体式的CB型ATSE,既能提高机械联锁的可靠性,又能保持断路器所持有的良好电气性能。表1所列为上海欧雅斯电气有限公司与美国“欧雅斯科技系统有限公司”技术合作设计开发的整体式CB型ATSE产品的主要技术参数。

  表1产品主要技术参数

 

  产品可带智能控制器,能满足智能保护、检测、控制及通信等功能。

4.从使用现场看CB型ATSE

  从目前调研中国市场情况来看,CB型ATSE已获得广泛应用。但是否合理选用,值得进一步探讨。

  (1)重要场所的供电电源一般采用双电源供电。正常情况下,两路电源同时分别供电。当一路发生故障时,可自动切换到另一路电源上,以保证正常供电。对特别重要场所,还备有柴油发电机组设备,作第三路备用电源供电,以提高其可靠性。在上述场所,若电源终端ATSE的出线端发生短路故障,采用CB型ATSE的话,在断路器分断短路电流跳闸后,由于其进线端仍存在电源的电压,因此不会发生电源切换过程。若采用PC型ATSE,在发生上述短路故障时,由于与ATSE进线端串联的短路保护电器分断短路电流跳闸后,ATSE进线端失去电压,从而使其自动切换到另一电源上,由于短路故障仍然存在,使备用电源的短路保护电器也断开电路,造成更大面积的停电事故。美国UL标准对ATSE产品规定如果保护功能起作用,转换功能将失效的要求显然是非常合理的。由此可见,目前对上述场合选用CB型ATSE更容易满足要求。

  (2)PC型ATSE不能分断短路电流,在其前端增加短路保护电器。有人还不同意这个观点。其实标准早已规定这种电器需验证额定限制短路电流试验。就是要求企业推荐的短路保护电器确保能对PC型ATSE作短路保护。否则,一旦在其出线端发生短路故障时,该PC型ATSE本身就会被烧坏,从而引发更大的事故。所谓“只要选用合理,本身并不需要专门“保护””的观点显然是不能被认可。因而,对大部分配电使用场合,特别是柜体空间尺寸有限的情况,选用相适应的CB型ATSE可以达到结构紧凑的目的。

  (3)采用ATSE供电的配电系统对线路过载也应相应的保护。从ATSE保障电源供应的角度看,正常的和非正常的过载均不属于电流故障,不允许过载切换。在实际应用中,大多数发生负载过载运行或供电线路超载运行时,均由负载端电器(例起动器等)作过载保护,若发生故障再由上一级作后备保护。

 

  若采用CB型ATSE供电,一般均可带过载保护。在选用负载端电器的过载保护时,其保护特性一定要满足上下级选择性配合,这样才可确保不会发生一个负载过载时导致全部负载断电的问题。因此,只有在负载端电器保护失灵,并且过载情况依然存在的情况下,CB型ATSE中断路器才跳闸断电。由于其电源端电压正常,因此不会发生过载切换。值班人员稍作处理后,即能重新送电。

  近期发展的智能式CB型ATSE采用数字电路的控制器作保护,可以按用户要求,在发生过载时只报警不跳闸,既可以满足消防规范要求中不允许过负荷跳闸的规定,又可以提醒使用者采取适当措施,以避免事故的扩大。

  (4)目前国内市场上销售的63A及以下规格的CB型ATSE产品的主体部分采用MCB为多数。因此该主体部分并不完全符合GB14048体系的有关标准,而是符合GB10963《家用及类似场所用过电流保护断路器》标准。由于该标准的要求做到尽可能与GB14048.2的要求一致,因而符合该标准的MCB就有条件作为ATSE产品的主体部分。构成的组合式CB型ATSE按GB14048.11的要求进行试验合格后,即可被选择用于居家供电系统作双电源自动转换开关。以满足家庭依托网络办公(即绿色办公)对电网供电连续可靠性的要求。

5.从投资成本看CB型ATSE

  从项目投资成本看,同一个供电系统若采用CB型ATSE就可以省略同容量的短路保护电器。不仅仅降低了电器设备投资成本,而且柜体的空间利用率也显著提高,设备的占地空间大大下降,综合的项目投资成本随之也就下降。特别是配电系统主开关,若选用整体式CB型ATSE带抽屉式安装结构的产品,既可省略串接的隔离器(主要是维修开关时提供安全保证),节省安装空间,提高可靠性,又可以节省ATSE的投资成本。表2所列为上海欧雅斯电气有限公司推出的整体式QYQ1系列CB型ATSE产品与相关公司推出的组合式CB型ATSE产品销售报价的比较。

 

  表2产品销售报价比较

  由此可见,仅从选用的电器元件价格来看,可以便宜36.3%~67.2%。若从成套配电柜来看,选用双投型CB型整体式自动转换开关元件,在相同的情况下,还可节省50%柜体,相应配电柜的占地面积也可节省一半及以上。因而其性能价格比远远高于其他产品。

  对于一般中、小容量的馈电线路,选用具有一定品牌,并以MCCB为主体部分的CB型ATSE,其价格也较便宜,若电动操作与手动操作之间带有离合器,其成本增加不多,但产品的可靠性可以大大提高。对于配电末端居家供电系统,则宜采用以MCB为主体部分的CB型ATSE。由于该产品价格便宜,性能可靠,深受用户欢迎。

本文章由 正泰电器 于2010年06月23日发布在行业资讯分类下,
转载请注明:CB型ATSE的特点及合理选用-深圳市南方正泰电气技术有限公司

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