低压配电系统中双电源的应用

刘杰

摘要：电力系统从发电厂、变电站、输配电线路到电力用户,在不同的环境和地有成千上万的设备及其控制和保护装置,都可能发生不同类型的故障或事故,影响电力系统正常运行。停电会对生产造成严重影响，6月15日东芝闪存 13 分钟停电事故，导致全面暂停生产一周，到 7 月中旬才全面生产。在未来的厂房建设中，对电力供应可靠性和质量提出了更高的要求。 供电可靠性涉及发电、传输、配电等环节，本文主要探讨低压配电环节供电系统可靠性。

关键字： 停电损失 双电源转换

前言： 

低压配电系统中，为了保证连续供电，双电源系统必须得到重视，双电源系统主要分为市电-市电、市电-柴发双电源切换和 UPS 电源并联投切两大类，前者投切适用于有计划投切或可以接受短暂停电投切，后者适用于故障投切。双电源投切主要包括 WTS 双电源转换、旁路双电源转换、同期并联转换。

1、 双电源转换开关的工作原理

双电源系统一般是由本体和控制器两部分组成，本体装置由 2 台或者 2 台以上断路器（或类断路器）及其配件、机械结构等组成，双电源转换开关机械连锁结构在两台断路器之间，使产品具备机械连锁功能，同时电气部分连锁，使系统具备双重连锁功能。控制器不间断对系统回路的电压进行检测，根据检测结果控制本体部分动作，完成切换。

2、 双电源转换开关的特点

两台短路器之间有可靠的机械及电气连锁，杜绝两个断路器同时闭合的可能性；控制器控制，功能强大，可靠性高，扩展方便，可以根据需求选择控制器；自动切换、自动自复、手动切换、手动复位可灵活选择。具备欠压、失压、缺相自动转换功能。 

3、 双电源自动切换开关的工作模式

双电源自动切换开关具有两种切换模式：自动切换和手动切换；①自动模式：自投自复（R）、自投不自复(S)、市电-柴发（F）。前两种适用于市电-市电模式供电，后者适用于市电-备用电源模式供电。②手动模式：常用电源、备用电源、断开三种模式。常用电源模式：强制常用电源供电；备用电源模式：强制备用电源供电模式；断开模式：将两路电源断开。

4、 ATS 双电源转换开关

ATS 双电源转换开关是双系统的双电源,利用电磁线圈瞬时转变来在双电源间进行转换,是向负荷供应电力的转换开关。双电源转换柜开关的电磁线圈只在做转换动作时使其通电,动作过后不再通电, 由于采用的是平时消耗电力为零的瞬时励磁式机械保持型的结构, ATS 双电源转换柜的开关转换动作过后通过机械性来保持触点接通状态。在接到双电源转换柜发出转换信号前都不会改变现状. 双电源转换柜主要由以下三大结构组成：机构部分、触点部分、辅助部分。 

旁路双电源转换开关

旁路隔离自动转换开关是高性能 PC 级的转换开关，特别适用于数据中心、医疗和轨道交通等行业, 在具有传统的两路电源之间转换的功能的同时， 又加入了独特的旁路隔离转换开关。WBTPC 旁路隔离自动转换开关除了普通同相转换模式外，另外提供适合感性负载安全转换的延时转换模式。WBTPC 旁路隔离自动转换开关具有独特的双旁路隔离功能设计，可以满足在检修自动转换开关时依靠手动旁路进行连续供电使得关键负荷的电力供应更加可靠。出众的电气性能为您带来极致的使用保障，更高的 EMC 兼容性可以满足复杂使用环境的不同需求。能提供具备中性线重叠转换的 N3 产品，确保不因电源转换中断零线而造成 UPS 设备零地电压漂移。

并联转换双电源

施耐德 WOTPC 系列产品是一款代表最高性能、更多功能的自动转换开关电器，主要应用于电源进线侧市电与应急电源的转换，适用于数据中心、电信、轨道交通等行业，要求自动转换常用电源和备用电源的场合，适合市电-市电、市电-发电机、发电机-发电机的应用。

WOTPC 自动转换开关，除了普通同相转换模式外，还具备适合干性负载的延时转换模式；同时为避免普通转换过程中造成的停电状况，提供并联转换模式， 保证转换过程中，不会出现因为转换而产生的短暂断电现象。

5、三种类型双电源转换开关参数对比

项目	WTS	WBTPC	WOTPC
性能	PC 级	PC 级	PC 级
转换模式	手动/自动切换	手动/自动切换	手动/自动切换

转换时间	＜0.100ms	0~999s 可调
连锁方式	电气、机械	电气、机械	电气、机械
使用类别	AC33iB	AC33A	AC33A
转换方式	欠压转换、过压转换、断相转换	欠压转换、过压转换、断相转换	欠压转换、过压转换、断相转换
电源参数	电压	电压	电压
通讯协议	Modbus	Modbus	Modbus
故障	报警指示	报警指示	报警指示
辅助功能	RTC 实时时间	RTC 实时时间	RTC 实时时间
	按键锁定功能	按键锁定功能	按键锁定功能
	发电机启停控制	发电机启停控制	发电机启停控制
	负荷卸载	负荷卸载	负荷卸载
	故障锁定	故障锁定	故障锁定
	事件记录	事件记录	事件记录
	报警功能	报警功能	报警功能
	中/ 英文操作	中/ 英文操作	中/ 英文操作
转换模式	自动/自复/不自复/ 手动	自动/自复/不自复 /手动	自动/自复/不自复 /手动
转换类型	转换延时、返回延时、发电机启动延 时、发电机停机延时	同相、延时	同相、延时、并联
转换开关前保 护	前端需断路器保护	前端需断路器保护	前端需断路器保护
旁路	无旁路功能	带旁路功能，转换开关故障可由旁路 继续工作	无旁路功能
短时耐受电流Icw	32kA 耐受 60 毫秒	65kA 耐受 3 秒 /100kA 耐受 60 毫秒	65kA 耐受 3 秒 /100kA 耐受 60 毫秒
机械寿命	12000	20000	10000
电气寿命	10000	6000	6000
产品定位及适 用领域	单一负载类型的建 筑类普通分配电	重要场合对于旁路 功能的需要	重要场合，切换过 程不允许停电

 6、各类型双电源转换开关在供配电系统的应用

ATS 双电源转换开关主要应用在交流不高于 1000V 低压系统，正常电源和备用电源交汇处，是给重要负载供电的，对于 PC 双电源转换开关级不具备短路和过载保护能力，只具备短时耐受电流和短路接通能力，需在 PC 级转换开关前加装短路和过载保护的电气设备（熔断器、断路器），无论 PC 级还是 CB 级，都有可靠的机械和电气连锁，防止常用电源和备用电源同时闭合，ATS 的应用案例：

ATS 双电源转换（青岛某项目）

旁路双电源转换，据 GB 50174-200《8 电子信息系统机房设计规范》和 09DX009

《电子信息系统机房工程设计与安装》国家标准设计图集等相关规定要求，对供电系统可靠性、连续性有很高要求的特别重要场所，为防止当自动转换开关出现故障、 损坏或自动转换开关处于检修时，影响供电系统的连续性，应设置旁路隔离抽出型自动转换开关。且对市电与柴油发电机的切换应采用具有旁路功能的自动转换开关，自动转换开关检修时，不应影响电源的切换。

转换开关是附有中间（OFF）位置的抽出型电源转换开关，在抽出状态时， 可由其抽出机构的固定框架内所设的内藏型旁路开关给负载侧供电，是可在不停电状态下进行检修的转换开关电器，特别适合在数据中心、通信机房、金融、保险等高供电可靠性场所设计并应用。

旁路转换（德州某项目）

并联转换开关，目前同期开关并列切换装置在我国颁布的有关法规及设计手册中均无相关论述，随着电子技术的发展和微机监控的兴起，各种智能仪表、电子设备和辅机系统越来越多，要求供电质量也越来越高，断电将对生产生活带来严重的影响。同期并联切换方式的优点是，不会造成厂用电中断和设备运行时发生中断，极大的简化了运行操作，缩短了操作时间，减少了辅助设备的操作次数， 从而提高了发电厂的安全运行水平。特别适用于微机监控和使用电子设备较多、自动化程度较高的场所。

并联转换（上海某项目）

7、结语

    双电源转换开关在供配电系统中的应用，在很大程度上改善了供电的连续性，从双电源的性能可以看出，无论是可靠性还是工作效率方面，都为供配电系统提供了更大的空间，这一类设备，尤其是新产品的不短涌现和完善，必将在供配电系统中发挥越来越重要的作用。