摘 要：雙電源系統(tǒng)是重要電力負(fù)荷安全運行的有效保障，而電源轉(zhuǎn)換開關(guān)是連接兩個電源的重要樞紐。由于雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATSE）具有使用安全、轉(zhuǎn)換迅速、無需值守的特點，近年來得到了廣泛的應(yīng)用。文中闡述了ATSE的概念、分類、性能特點以及醫(yī)院雙電源系統(tǒng)選擇ATSE時應(yīng)考慮的因素，重點分析了開關(guān)的適用范圍和選擇依據(jù)，并通過醫(yī)院配電實例予以說明。

關(guān)鍵詞：自動轉(zhuǎn)換（ATSE） 感性負(fù)載（電動機） 時間（條件） 選型

中圖分類號：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（c）-0107-02

1 雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)介紹

雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器（ATSE）的相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC60947-6-1和國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14048.11已經(jīng)相繼頒布和執(zhí)行?，F(xiàn)在綜合醫(yī)院在工程的配電設(shè)計基本上采用，對一些負(fù)荷分級、供電系統(tǒng)、應(yīng)急電源系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及醫(yī)療特殊場所的，有針對性采用此種雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。

雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)在醫(yī)院使用中最常見的型號是上海人民電器廠RMQ1，主要用于醫(yī)院科室和設(shè)備間和消防的電源柜和雙電源雙回路（低壓）及發(fā)電機的自動轉(zhuǎn)換上。主要功能是，用于交流50 Hz，額定絕緣電壓690 V，額定工作電壓400 V及以下，額定工作電流從6～800 A，具有常用電源和備用電源的供電系統(tǒng)中，因其中一路發(fā)生故障而進(jìn)行電源之間的自動轉(zhuǎn)換，以保證供電的可靠性和安全性，當(dāng)一路電源發(fā)生異常時，保證用戶供電的可靠性和連續(xù)性。用于醫(yī)院手術(shù)室、ICU、計算機房。

ATSE是一種功能性開關(guān)，是一種電源選擇開關(guān)，ATSE一般由兩部分組成：（1）開關(guān)電器本體。（2）控制器。

開關(guān)電器本體又分兩類。

第一類為CB級，配備過電流脫扣器它是由兩臺斷路器加機械連鎖組成，具有短路保護(hù)功能。

第二類為PC級，能夠接通、承載，但不用于分段短路電流，沒有短路及過載保護(hù)功能。

第三類為派生PC級，用負(fù)荷隔離開關(guān)組合成，能夠檢測到電源停電，將會轉(zhuǎn)換到備用電源，確保其他重要負(fù)荷供電?？傊€有電源級、配電級、負(fù)荷級ATSE，在選擇時不但要考慮其額定電流值，還應(yīng)該考慮分?jǐn)嗄芰娃D(zhuǎn)換時間。從定義和相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)來說，短路耐受容量是包含了“耐受時間”和“耐受電流”這兩個概念，也就是在多長的時間范圍內(nèi)可以承受多大的短路電流。

2 綜合醫(yī)院供電方案

配電系統(tǒng)采用二進(jìn)線一聯(lián)絡(luò)自投、手投供電模式，高壓側(cè)是通過綜保護(hù)裝置實現(xiàn)雙回路自投、自復(fù)，低壓側(cè)采用ATSE自動控制（自投自復(fù)）供電模式，設(shè)備用電負(fù)荷采用一路10 kV獨立市電電源作為常用電源，另一路為保安線路供電（備用電源），線路是用電纜專線敷設(shè)供電，自設(shè)柴油發(fā)電機組作為第三電源。采用兩臺變壓器供電；一臺變壓器工作，一臺熱備，供電采用負(fù)荷分級供電，一級負(fù)荷供電的是，所有消防設(shè)備、重癥監(jiān)護(hù)室、急救室等；一般空調(diào)（中央空調(diào)）電源、客梯用電、自動扶梯電源、大型醫(yī)療設(shè)備等為二級負(fù)荷；其他用電為三級負(fù)荷。重要手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室及重要醫(yī)療設(shè)備（呼吸機、麻醉機、計算機機房）等對間斷供電時間要求更高的設(shè)備（切換時間≤0.5 s），還需在末端配置UPS設(shè)備來滿足要求。在每層樓的強電井內(nèi)設(shè)層照明總箱。每層照明配電總箱內(nèi)裝設(shè)自動、手動雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)。在實際的工作中高壓、低壓會出現(xiàn)停電、斷電的情況，這時就會自動轉(zhuǎn)換到另一路電源供電。

3 雙電源ATSE選用注意事項

雙電源ATSE還會受到感性負(fù)載的影響，我們都知道電動機負(fù)載是一種典型的感性負(fù)載，特別是醫(yī)院的生活水泵、消防水泵、供暖循環(huán)泵、中央空調(diào)主機、冷凍水循環(huán)泵、冷卻水循環(huán)泵有的醫(yī)院還有鍋爐用于鼓風(fēng)、引風(fēng)電機。下面就以電動機為例加以說明，在現(xiàn)實的供電轉(zhuǎn)換中常見到這樣一種情況，切斷大型電動機的供電，這里所指的大型電動機是中央空調(diào)機組、消防水泵、鍋爐用的鼓風(fēng)機、引風(fēng)機，實際的工作中在很短的時間切換到另外一路內(nèi)恢復(fù)供電，而電動機不是很快損壞就是電動機保護(hù)斷路器跳閘，甚至有可能兩種情況同時發(fā)生，有可能兩種情況發(fā)生一種。

電動機也是一種主動性負(fù)載，它可以通過磁場存儲能量。對于一個運轉(zhuǎn)的電動機突然失去供電，電動機的轉(zhuǎn)子會在慣性作用下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，依然在切割磁力線，可以視為一個發(fā)電機，產(chǎn)生了電壓—自激勵電壓。隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的逐漸減慢，這一自激電壓將隨時間呈指數(shù)下降。我們把自激勵電壓下降到初始值37%時所用的時間成為時間常數(shù)。大型電動機的時間常數(shù)一般是4-5 s，5倍時間常數(shù)（25 s）過后，這一自激電壓才會降為0 V。

正如電源轉(zhuǎn)換時一樣（配電級ATSE），電動機實際上是斷電以后再迅速通電，因為大多數(shù)ATSE的機械轉(zhuǎn)換時間為0.1～3 s之間，也就是說電動機還保存著相當(dāng)大的激勵電壓。我們知道電壓是一個矢量，含有一定的方向性。最不利的情況就是自激勵電壓與再次加電的饋電電壓方向相反，也就是相位角差180°，那么此時電動機上所承受的電壓就是1.37～2倍的額定電壓了。

由于電動機電阻是不會改變的，當(dāng)電壓上升為2倍的額定電壓時，電流也會上升為2倍的額定電流。因為電源的轉(zhuǎn)換，電動機要重新起動，而起動電流為工作電流的4～7倍，所以ATSE觸頭轉(zhuǎn)換接觸的一瞬間，加在電動機的電流為額定電流的12～16倍，而大多數(shù)情況下，電動機的保護(hù)斷路器可以承受10～12倍的起動電流，無法承受因電動機電源轉(zhuǎn)換而帶來的高于12倍額定電流的沖擊，所以斷路器通常跳閘了。我院中央空調(diào)主機就出現(xiàn)轉(zhuǎn)換過快，造成跳閘（主機360 kw）。當(dāng)ATSE（電源級）用在發(fā)電機轉(zhuǎn)換時，就不存在這種現(xiàn)象，因為發(fā)電機經(jīng)ATSE轉(zhuǎn)換到自動啟動，運行穩(wěn)定電壓再投入的時間（按規(guī)定將在15～30 s內(nèi)起動應(yīng)急柴油發(fā)電機完成供電），足夠解決以上的問題。當(dāng)作用于電網(wǎng)備用回路的轉(zhuǎn)換時，要采用用帶延時轉(zhuǎn)換功能的ATSE。這里的延時轉(zhuǎn)換意思是：ATSE動觸頭離開一路電源，停在中間某一位置，等待電動機的自激勵電壓消除到安全值時（是感性負(fù)載能夠到達(dá)靜止的時間），再投入備用電源。

使用雙電源自動轉(zhuǎn)換ATSE的目的，就是讓負(fù)載盡可能的少停電時間，所以選擇ATSE時關(guān)鍵是要知道負(fù)載所準(zhǔn)許的最長斷電時間是多少。目前這一指標(biāo)國家設(shè)計規(guī)范中沒有給出明確指標(biāo)，所以ATSE國家標(biāo)準(zhǔn)中也就沒有明確要求。所以使用者要對感性負(fù)載做一個時間認(rèn)定（靜止時間），認(rèn)定后再去對有時間可調(diào)的ATSE，進(jìn)行時間的設(shè)定，一般來說這個時間會影響醫(yī)院的正常工作，建議在醫(yī)院使用此種轉(zhuǎn)換開關(guān)時要慎重。醫(yī)院動力用電在設(shè)計時最好采用配電級ATSE，可延時轉(zhuǎn)換（10 s），把感性負(fù)荷集中于配電級所設(shè)的配電柜，避免因感性負(fù)荷轉(zhuǎn)換時間過長，影響醫(yī)療用電安全。目前市場上所使用的機械式轉(zhuǎn)換開關(guān)，大體上分為電磁驅(qū)動和電機驅(qū)動兩種，電磁驅(qū)動轉(zhuǎn)換快一些，一般是100多毫秒，電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)換慢一些，一般是2～4 s。所以要根據(jù)負(fù)載準(zhǔn)許的斷電時間來選擇ATSE的形式和種類。這里強調(diào)一點：轉(zhuǎn)換速度再快的ATSE也無法取代UPS，在重點科室如手術(shù)室、ICU、計算機機房等一定要配有UPS，不能說ATSE轉(zhuǎn)換快了，就可以省略UPS不用了。ATSE和UPS是應(yīng)急供電系統(tǒng)中起不同的無法互相替代作用的電氣設(shè)備。

一般的綜合性醫(yī)院大樓在強電井內(nèi)的配電箱都裝有自動電源轉(zhuǎn)換開關(guān)，這種轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換的時間是1～7 s左右，對普通醫(yī)療用電是可行的，在采用ATSE時，也有設(shè)計安裝在醫(yī)院配電室，對雙電源直接進(jìn)行轉(zhuǎn)換，有第三電源發(fā)電機供電時也采用ATSE作為轉(zhuǎn)換（切換）。經(jīng)過實例分析，醫(yī)院在安裝使用ATSE時，一般選型時僅僅考慮額定電流和極數(shù)，而對于決定ATSE轉(zhuǎn)換特性的轉(zhuǎn)換條件、使用類別、轉(zhuǎn)換時間未給予充分的考慮，按供電負(fù)荷等級選擇雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，以適應(yīng)不同負(fù)載的需求，要盡量選擇控制器實用性、選用帶有延時型轉(zhuǎn)換開關(guān)，并且根據(jù)負(fù)荷的性質(zhì)進(jìn)行時間上的整定。即切換總動作時間應(yīng)小于或大于負(fù)荷允許中斷供電時間，從而提高醫(yī)院醫(yī)療用電的安全性、連續(xù)性和可靠性，避免不必要的損失。

參考文獻(xiàn)

[1] GB50052-95，供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].

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[3]GB/T 14048.11-2002.低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備.第6部分：多功能電器，第1篇：自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器.

①作者簡介：柴建軍（1962，8—），男，安徽淮北人，大專，工程師，研究方向：機電自動化控制。