综合性医院在使用双电源转换开关时注意事项

摘 要：双电源系统是重要电力负荷安全运行的有效保障，而电源转换开关是连接两个电源的重要枢纽。由于双电源自动转换开关（ATSE）具有使用安全、转换迅速、无需值守的特点，近年来得到了广泛的应用。文中阐述了ATSE的概念、分类、性能特点以及医院双电源系统选择ATSE时应考虑的因素，重点分析了开关的适用范围和选择依据，并通过医院配电实例予以说明。

关键词：自动转换（ATSE） 感性负载（电动机） 时间（条件） 选型

中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（c）-0107-02

1 双电源自动转换开关介绍

双电源自动转换开关电器（ATSE）的相关国际标准IEC60947-6-1和国家标准GB/T14048.11已经相继颁布和执行。现在综合医院在工程的配电设计基本上采用，对一些负荷分级、供电系统、应急电源系统、照明系统及医疗特殊场所的，有针对性采用此种双电源自动转换开关。

双电源自动转换开关在医院使用中最常见的型号是上海人民电器厂RMQ1，主要用于医院科室和设备间和消防的电源柜和双电源双回路（低压）及发电机的自动转换上。主要功能是，用于交流50 Hz，额定绝缘电压690 V，额定工作电压400 V及以下，额定工作电流从6～800 A，具有常用电源和备用电源的供电系统中，因其中一路发生故障而进行电源之间的自动转换，以保证供电的可靠性和安全性，当一路电源发生异常时，保证用户供电的可靠性和连续性。用于医院手术室、ICU、计算机房。

ATSE是一种功能性开关，是一种电源选择开关，ATSE一般由两部分组成：（1）开关电器本体。（2）控制器。

开关电器本体又分两类。

第一类为CB级，配备过电流脱扣器它是由两台断路器加机械连锁组成，具有短路保护功能。

第二类为PC级，能够接通、承载，但不用于分段短路电流，没有短路及过载保护功能。

第三类为派生PC级，用负荷隔离开关组合成，能够检测到电源停电，将会转换到备用电源，确保其他重要负荷供电。总之还有电源级、配电级、负荷级ATSE，在选择时不但要考虑其额定电流值，还应该考虑分断能力和转换时间。从定义和相关国家标准来说，短路耐受容量是包含了“耐受时间”和“耐受电流”这两个概念，也就是在多长的时间范围内可以承受多大的短路电流。

2 综合医院供电方案

配电系统采用二进线一联络自投、手投供电模式，高压侧是通过综保护装置实现双回路自投、自复，低压侧采用ATSE自动控制（自投自复）供电模式，设备用电负荷采用一路10 kV独立市电电源作为常用电源，另一路为保安线路供电（备用电源），线路是用电缆专线敷设供电，自设柴油发电机组作为第三电源。采用两台变压器供电；一台变压器工作，一台热备，供电采用负荷分级供电，一级负荷供电的是，所有消防设备、重症监护室、急救室等；一般空调（中央空调）电源、客梯用电、自动扶梯电源、大型医疗设备等为二级负荷；其他用电为三级负荷。重要手术室、重症监护室及重要医疗设备（呼吸机、麻醉机、计算机机房）等对间断供电时间要求更高的设备（切换时间≤0.5 s），还需在末端配置UPS设备来满足要求。在每层楼的强电井内设层照明总箱。每层照明配电总箱内装设自动、手动双电源转换开关。在实际的工作中高压、低压会出现停电、断电的情况，这时就会自动转换到另一路电源供电。

3 双电源ATSE选用注意事项

双电源ATSE还会受到感性负载的影响，我们都知道电动机负载是一种典型的感性负载，特别是医院的生活水泵、消防水泵、供暖循环泵、中央空调主机、冷冻水循环泵、冷却水循环泵有的医院还有锅炉用于鼓风、引风电机。下面就以电动机为例加以说明，在现实的供电转换中常见到这样一种情况，切断大型电动机的供电，这里所指的大型电动机是中央空调机组、消防水泵、锅炉用的鼓风机、引风机，实际的工作中在很短的时间切换到另外一路内恢复供电，而电动机不是很快损坏就是电动机保护断路器跳闸，甚至有可能两种情况同时发生，有可能两种情况发生一种。

电动机也是一种主动性负载，它可以通过磁场存储能量。对于一个运转的电动机突然失去供电，电动机的转子会在惯性作用下继续旋转，依然在切割磁力线，可以视为一个发电机，产生了电压—自激励电压。随着转子旋转的逐渐减慢，这一自激电压将随时间呈指数下降。我们把自激励电压下降到初始值37%时所用的时间成为时间常数。大型电动机的时间常数一般是4-5 s，5倍时间常数（25 s）过后，这一自激电压才会降为0 V。

正如电源转换时一样（配电级ATSE），电动机实际上是断电以后再迅速通电，因为大多数ATSE的机械转换时间为0.1～3 s之间，也就是说电动机还保存着相当大的激励电压。我们知道电压是一个矢量，含有一定的方向性。最不利的情况就是自激励电压与再次加电的馈电电压方向相反，也就是相位角差180°，那么此时电动机上所承受的电压就是1.37～2倍的额定电压了。

由于电动机电阻是不会改变的，当电压上升为2倍的额定电压时，电流也会上升为2倍的额定电流。因为电源的转换，电动机要重新起动，而起动电流为工作电流的4～7倍，所以ATSE触头转换接触的一瞬间，加在电动机的电流为额定电流的12～16倍，而大多数情况下，电动机的保护断路器可以承受10～12倍的起动电流，无法承受因电动机电源转换而带来的高于12倍额定电流的冲击，所以断路器通常跳闸了。我院中央空调主机就出现转换过快，造成跳闸（主机360 kw）。当ATSE（电源级）用在发电机转换时，就不存在这种现象，因为发电机经ATSE转换到自动启动，运行稳定电压再投入的时间（按规定将在15～30 s内起动应急柴油发电机完成供电），足够解决以上的问题。当作用于电网备用回路的转换时，要采用用带延时转换功能的ATSE。这里的延时转换意思是：ATSE动触头离开一路电源，停在中间某一位置，等待电动机的自激励电压消除到安全值时（是感性负载能够到达静止的时间），再投入备用电源。

使用双电源自动转换ATSE的目的，就是让负载尽可能的少停电时间，所以选择ATSE时关键是要知道负载所准许的最长断电时间是多少。目前这一指标国家设计规范中没有给出明确指标，所以ATSE国家标准中也就没有明确要求。所以使用者要对感性负载做一个时间认定（静止时间），认定后再去对有时间可调的ATSE，进行时间的设定，一般来说这个时间会影响医院的正常工作，建议在医院使用此种转换开关时要慎重。医院动力用电在设计时最好采用配电级ATSE，可延时转换（10 s），把感性负荷集中于配电级所设的配电柜，避免因感性负荷转换时间过长，影响医疗用电安全。目前市场上所使用的机械式转换开关，大体上分为电磁驱动和电机驱动两种，电磁驱动转换快一些，一般是100多毫秒，电机驱动的转换慢一些，一般是2～4 s。所以要根据负载准许的断电时间来选择ATSE的形式和种类。这里强调一点：转换速度再快的ATSE也无法取代UPS，在重点科室如手术室、ICU、计算机机房等一定要配有UPS，不能说ATSE转换快了，就可以省略UPS不用了。ATSE和UPS是应急供电系统中起不同的无法互相替代作用的电气设备。

一般的综合性医院大楼在强电井内的配电箱都装有自动电源转换开关，这种转换开关转换的时间是1～7 s左右，对普通医疗用电是可行的，在采用ATSE时，也有设计安装在医院配电室，对双电源直接进行转换，有第三电源发电机供电时也采用ATSE作为转换（切换）。经过实例分析，医院在安装使用ATSE时，一般选型时仅仅考虑额定电流和极数，而对于决定ATSE转换特性的转换条件、使用类别、转换时间未给予充分的考虑，按供电负荷等级选择双电源自动转换开关，以适应不同负载的需求，要尽量选择控制器实用性、选用带有延时型转换开关，并且根据负荷的性质进行时间上的整定。即切换总动作时间应小于或大于负荷允许中断供电时间，从而提高医院医疗用电的安全性、连续性和可靠性，避免不必要的损失。

参考文献

[1] GB50052-95，供配电系统设计规范[S].

[2]GB50054-95，低压配电设计规范[S].

[3]GB/T 14048.11-2002.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.

①作者简介：柴建军（1962，8—），男，安徽淮北人，大专，工程师，研究方向：机电自动化控制。