市电与发电机之间转换用ATSE 若干问题的探讨

刘晓刚，王莉亚

（河南省信息咨询设计研究有限公司，郑州 450000）

随着云计算、信息化的快速发展，通信局（站）及数据中心的建设要求供电电源必须满足高可靠性、连续性的特征，备用柴油发电机组是交流供电系统中重要的组成部分。

在外市电正常情况下由市电给机房重要设备提供电源，当外市电出现故障需要检修或市电停电启动备用柴油发电机组时，由备用柴油发电机向通信设备供电。外市电和备用柴油发电机之间的切换是通过转换开关完成的，因此所选择的自动转换开关对于供电连续性是非常重要的。

1 自动转换开关的分类

自动转换开关按极数分为：2极、3极和4极；2极主要用在单相系统中，3极和4极自动转换开关主要应用在三相系统中。

按短路能力分为PC 级和CB 级，PC 级能够接通和承载但不能分断短路电流；CB 级配备过电流脱扣器能够分断短路电流。

2 市电和发电机组中性线在一点接地的转换电路

核心通信局（站）一般都采用低压柴油发电机组作为备用电源，低压市电接地系统采用TN-S 接地系统。如果低压配电设备在同一大楼内或距离比较近，市电和发电机组中性线在低压进线柜内一点接地，共用大楼总等电位联结点。市电和柴油发电机组的自动转换开关可以采用3极开关或4极开关。

如图1和图2所示：

图1 市电电源和发电机组一点接地转换开关采用3极

图2 市电电源和发电机组一点接地转换开关采用4极

图1中采用3极自动转换开关，市电和发电机中性线一点接地。如图所示，油机市电转换柜内的自动转换开关只对A 相、B 相和C 相进行了切换，而备用柴油发电机组的N 线没有就近直接接地，备用发电机组和外市电的中性线是直接连接在一起的。

这种转换电路比较经济，工程设计中应用的案例也比较多，如果电源系统中出现了接地故障，这种转换电路对于故障电流的检测也是安全可行的。因为这种供电系统的中性点只在电源进线柜内一点直接接地，如果电源系统发生了接地故障，故障电流不会发生分流的情况，也不会产生杂散电流，接地保护设备将会准确地检测出接地故障电流，发出接地故障控制信号，迅速切断市电进线内的空气断路器。但是，这种转换电路也存在缺点，例如：因为备用柴油发电机组的中性线没有就近直接接地，在柴油发电机侧就不可以实现其接地故障的检测。

另一方面，在工程设计中如果出现供电电源内有多个自动转换装置，就很可能出现流过中性线的电流分流的情况，一旦发生上述情况，接地故障装置的检测就会发生错误从而导致断路器拒动或误动的情况。

3 发电机组中性线单独接地的转换电路

市电电源的接地系统采用TN-S 接地系统，低压配电设备和发电机组分别位于不同的大楼或距离比较远，市电电源和发电机组分别就近接地。市电和发电机的自动转换开关必须采用4极。如图3所示：

图3 发电机组单独接地转换开关采用4极

4 四极自动转换开关的要求

4极转换开关需要转换中性线，中性线可以和相线同时转换，此种转换会出现瞬时“断零”可能产生过电压或电弧；具有中性线重叠转换功能的4极自动转换开关，如图2和3所示：当外市电故障需要检修或市电停电时，市电和应急柴油发电机电源转换时，先接上柴油发电机的中性线，再断开外市电的中性线；当市电正常恢复供电时，应急柴油发电机和外市电转换时，先接上市电的中性线，再断开发电机组的中性线。由于在互相转换过程中市电和应急发电机组的中性线始终没有切断，故不会产生异常的过电压和电弧，因而不会对中性线的触头造成损害而降低其使用寿命。

市电和发电机转换用自动转换开关时建议采用带中性线重叠转换的4极开关。

5 自动转换开关选择的若干建议

（1）对于采用PC 级的自动转换开关，PC 级的自动转换开关能够接通和承载但不能分断短路电流；自动转换开关前端应有短路保护电器，转换开关的短时耐受电流（Icw）应大于等于预期短路电流，通电时间应大于保护电器的短延时或熔断时间，其额定限值短路电流（Iq）应大于等于预期短路电流。

（2）对于采用CB 级的自动转换开关，短路分断能力大于预期短路电流，脱扣特性与负载相匹配。

（3）两个电源性质相同，系统接地型式相同且为同一接地点的系统，可以采用3极或4极开关，如果两个电源侧有接地故障检测或电源系统中有多个自动转换开关时应采用4极开关。

（4）两个电源性质相同而系统接地型式不同的供电系统，应选用4极。

（5）性质不同的两个独立系统，应选用4极。

（6）带有接地故障保护或剩余电流保护的ATSE，应选用4极。