双电源切换开关的应用和维护

姚亚磊

摘 要：安全是民航工作永恒的主题，空管工作亦是如此，而保障空管业务正常安全的进行，最基础的一环就是供配电系统。供配电系统中的双电源自动切换开关是一种能在两路电源之间进行可靠切换双电源的装置，能为负载设备提供稳定、可靠的电力保障。文章结合广州区域管制中心供配电系统配置，从工作原理及应用、切换开关的合理化配置等几个方面阐述了如何使利用双电源切换开关为负载设备提供更加稳定、可靠的电力保障。

关键词：双电源切换开关；可靠；合理化配置

1 双电源切换开关原理及应用

1.1 ATS自动切换开关原理及应用

ATS自动转换开关主要用在紧急供电系统，将负载电路从一个电源自动换接至另一个（备用）电源的开关电器，以确保重要负荷连续、可靠运行。ATS为机械结构，转换时间相对比较长，为100毫秒以上，会造成负载断电。ATS主要应用：市电与发电机之间60%-70%；市电与市电之间20%-30%。以ATS最主要的应用在市电和发电机之间为例。电源柜接两路电源，一路是常用电，另一路是备用电，正常时使用市电作为主用电，油机用为备用电，当市电出现中断或波动时（达到ATS内的设置值），ATS会发启动指令给油机，油机启动，当油机工作稳定，输出电源符合ATS切换标准时，ATS会自动切换到油机电供电，当市电恢复正常，并符合切换要求时，ATS自动切换回市电供电，并在N分钟后（ATS内部设定值）向油机发出停机信号，令油机停机。

1.2 STS静态切换开关原理及应用

STS静态转换开关主要用于两路电源供电切换，为电源二选一自动切换系统。顾名思义，STS静态切换开关使用静态开关作为其切换开关，静态开关是一种无触点开关，是用两个可控硅（SCR）反向并联组成的一种交流开关，其闭合和断开由逻辑控制器控制。其标准切换时间≤8ms，不会造成IT类负载断电。既对负载可靠供电，同时又能保证STS在不同相切换时的安全性。STS静态转换开关正常工作状态下，在主电源处于正常的电压范围内，负载一直连接于主电源。在主电源发生故障时，负载自动切换到备用电源，主电源恢复正常后，负载自动切换到主电源。

1.3 IT-SWITCH切换开关原理及应用

IT-SWITCH可看做小型的STS，工作原理与STS相同，IT-SWITCH专门设计用于方便地安装在最有效的地方，即接近关键任务负载。IT-SWITCH有两种型号：B型和E型。E型包括主机和底座，底座包含旁路切换、电源输入输出接线排、监控信号接线排及固定用的机架。B型只有主机无底座，所有的用户接线在主机上。

2 设备合理化配置

2.1 ATS合理配置

在供电系统中，为了分散风险，应配置多台ATS分别带不同的负载。同时，重要的负载分别接不同的ATS。以ATS设备在市电与发电机之间应用为例，如图1所示。

两套UPS为重要设备，应分别接在两台ATS上，这样就能保证即使 ATS1和ATS2中的任何一台发生故障时，还有一套UPS可用。同时中央空调、办公、照明等次等重要的、大功率的负载不应和重要设备接同一台ATS，以免其运行中发生故障对上端的ATS产生影响，从而影响到UPS等重要设备的正常运行。

2.2 STS合理配置

供电系统中配置多台STS静态切换开关时，负载设备要分散接到各台STS上，同时功能相同的主备用设备不能接到同一台STS上，下面以双电源主备用设备为例，图中系统A和系统B为功能相同的主备用设备。连接如图2所示。

图中STS1和STS3应使用同一UPS系统电源为负载供电，STS2和STS4应使用另一UPS电源为负载供电，这样就保证了几台STS设备是交错使用UPSA和UPSB的，即输出电源是交错的。这样系统A和系统B的双电源都是一路为UPSA系统电源，一路为UPSB系统电源。主备用系统如图接法，将故障率降至了最低。单考虑STS作为故障点时，即4台STS同时故障时，才会导致该设备的主备用系统同时掉电无法工作。假设STS的故障率为0.1%，那么主备用设备同时掉电无法工作的概率。

P=（0.1%）4=0.000000000001

故障率已降至非常低。

3 设备维护及常见故障处理

3.1 设备维护

对电气设备要定期进行维护，及时处理故障隐患，让事故消除在萌芽状态，才能保证设备的正常运行。因此，应根据实际情况制定符合设备的维护规程，并要严格执行。月维护：每月对切换开关进行一次切换测试，检查设备的自动切换功能是否正常。年维护：对设备整机进行维护，检查设备开关、开关触点、电缆等部件情况是否正常。STS交流滤波板及散热风扇为易损组件，建议每五年更换一次。

3.2 常见故障处理

（1）ATS自动开关常见故障：ATS主开关不动作。在自动状态下，市电（主电）失电和市电（主电）恢复时，ATS不动作，则需手动用操作手柄转动ATS主开关到相应的工作位置。操作时应注意，应尽量将主开关打到“隔离”位置然后再进行操作。（2）STS常见故障：滤波电容温度过高。每台STS上有两块输入滤波板（对应两路输入），一块输出滤波板。在STS实际运行中，发生的故障大多都来源于滤波器件中的薄膜电容。该滤波板上电容的参数，标称忍受温度为80度，耐压300Vac（rms）。而薄膜电容一般由于其温度升高会导致冒烟、着火等故障，可能会导致整台STS输出断电。所以对在用的薄膜电容进行温度检测完全很有必要。STS静态切换开关最适宜的运行环境温度为20-25度左右，正常的薄膜电容一般为18-28度。结合实际工作中检测的薄膜电容温度，薄膜电容外表温度达到35度左右就需密切关注并启动更换程序，温度达到40度以上即有失效的可能，需立即进行更换。（3）IT-Switch常见故障：IT-SWITCH出现一路输入不可用告警。当IT-Switch出现一路不可用告警，现场处理需首先检查确定是主机或是底座故障，如果是主机工作，要将其旁路到可用的另一路电源，然后更换主机。如果是底座故障，则需要断开负载更换底座。在实际运行中出现多次IT-SWITCH一路輸入不可用的故障，经摸索研究发现采样变压器长时间运行后产生了参数漂移，输出电压升高，导致检测部件认为该路输入电源超出容限，从而产生故障告警。后经多次测试，得出该变压器的正确输出电压应为3.90V-3.95V左右。根据参数定制变压器，修复故障IT-Switch。

4 结束语

只要正确使用双电源切换开关，同时对其使用进行合理化配置，并且定期进行维护，就能最大程度的发挥其功效，为负载提供稳定可靠的电源保障。

参考文献

[1]何钦，姚侃.双电源自动转换开关的选择[J].低压电器，2012（6）.

[2]中华人民共和国建设部.GB50052-1995.供配电系统设计规范[S].北京：中国计划出版社.