摘 要：雙電源系統(tǒng)是重要電力負荷安全運行的有效保障，而電源轉換開關是連接兩個電源的重要樞紐。由于雙電源自動轉換開關（ATSE）具有使用安全、轉換迅速、無需值守的特點，近年來得到了廣泛的應用。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時應考慮的因素，重點分析了開關的適用范圍和選擇依據，并通過醫(yī)院配電實例予以說明。

關鍵詞：自動轉換（ATSE） 感性負載（電動機） 時間（條件） 選型

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

1 雙電源自動轉換開關介紹

雙電源自動轉換開關電器（ATSE）的相關國際標準IEC60947-6-1和國家標準GB/T14048.11已經相繼頒布和執(zhí)行?，F(xiàn)在綜合醫(yī)院在工程的配電設計基本上采用，對一些負荷分級、供電系統(tǒng)、應急電源系統(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換開關。

雙電源自動轉換開關在醫(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)生故障而進行電源之間的自動轉換，以保證供電的可靠性和安全性，當一路電源發(fā)生異常時，保證用戶供電的可靠性和連續(xù)性。用于醫(yī)院手術室、ICU、計算機房。

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

開關電器本體又分兩類。

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功能。

第三類為派生PC級，用負荷隔離開關組合成，能夠檢測到電源停電，將會轉換到備用電源，確保其他重要負荷供電。總之還有電源級、配電級、負荷級ATSE，在選擇時不但要考慮其額定電流值，還應該考慮分斷能力和轉換時間。從定義和相關國家標準來說，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)采用二進線一聯(lián)絡自投、手投供電模式，高壓側是通過綜保護裝置實現(xiàn)雙回路自投、自復，低壓側采用ATSE自動控制（自投自復）供電模式，設備用電負荷采用一路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供電，自設柴油發(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，供電采用負荷分級供電，一級負荷供電的是，所有消防設備、重癥監(jiān)護室、急救室等；一般空調（中央空調）電源、客梯用電、自動扶梯電源、大型醫(yī)療設備等為二級負荷；其他用電為三級負荷。重要手術室、重癥監(jiān)護室及重要醫(yī)療設備（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備（切換時間≤0.5 s），還需在末端配置UPS設備來滿足要求。在每層樓的強電井內設層照明總箱。每層照明配電總箱內裝設自動、手動雙電源轉換開關。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還會受到感性負載的影響，我們都知道電動機負載是一種典型的感性負載，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、引風電機。下面就以電動機為例加以說明，在現(xiàn)實的供電轉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機組、消防水泵、鍋爐用的鼓風機、引風機，實際的工作中在很短的時間切換到另外一路內恢復供電，而電動機不是很快損壞就是電動機保護斷路器跳閘，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載，它可以通過磁場存儲能量。對于一個運轉的電動機突然失去供電，電動機的轉子會在慣性作用下繼續(xù)旋轉，依然在切割磁力線，可以視為一個發(fā)電機，產生了電壓—自激勵電壓。隨著轉子旋轉的逐漸減慢，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的機械轉換時間為0.1～3 s之間，也就是說電動機還保存著相當大的激勵電壓。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。我院中央空調主機就出現(xiàn)轉換過快，造成跳閘（主機360 kw）。當ATSE（電源級）用在發(fā)電機轉換時，就不存在這種現(xiàn)象，因為發(fā)電機經ATSE轉換到自動啟動，運行穩(wěn)定電壓再投入的時間（按規(guī)定將在15～30 s內起動應急柴油發(fā)電機完成供電），足夠解決以上的問題。當作用于電網備用回路的轉換時，要采用用帶延時轉換功能的ATSE。這里的延時轉換意思是：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（是感性負載能夠到達靜止的時間），再投入備用電源。

使用雙電源自動轉換ATSE的目的，就是讓負載盡可能的少停電時間，所以選擇ATSE時關鍵是要知道負載所準許的最長斷電時間是多少。目前這一指標國家設計規(guī)范中沒有給出明確指標，所以ATSE國家標準中也就沒有明確要求。所以使用者要對感性負載做一個時間認定（靜止時間），認定后再去對有時間可調的ATSE，進行時間的設定，一般來說這個時間會影響醫(yī)院的正常工作，建議在醫(yī)院使用此種轉換開關時要慎重。醫(yī)院動力用電在設計時最好采用配電級ATSE，可延時轉換（10 s），把感性負荷集中于配電級所設的配電柜，避免因感性負荷轉換時間過長，影響醫(yī)療用電安全。目前市場上所使用的機械式轉換開關，大體上分為電磁驅動和電機驅動兩種，電磁驅動轉換快一些，一般是100多毫秒，電機驅動的轉換慢一些，一般是2～4 s。所以要根據負載準許的斷電時間來選擇ATSE的形式和種類。這里強調一點：轉換速度再快的ATSE也無法取代UPS，在重點科室如手術室、ICU、計算機機房等一定要配有UPS，不能說ATSE轉換快了，就可以省略UPS不用了。ATSE和UPS是應急供電系統(tǒng)中起不同的無法互相替代作用的電氣設備。

一般的綜合性醫(yī)院大樓在強電井內的配電箱都裝有自動電源轉換開關，這種轉換開關轉換的時間是1～7 s左右，對普通醫(yī)療用電是可行的，在采用ATSE時，也有設計安裝在醫(yī)院配電室，對雙電源直接進行轉換，有第三電源發(fā)電機供電時也采用ATSE作為轉換（切換）。經過實例分析，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轉換特性的轉換條件、使用類別、轉換時間未給予充分的考慮，按供電負荷等級選擇雙電源自動轉換開關，以適應不同負載的需求，要盡量選擇控制器實用性、選用帶有延時型轉換開關，并且根據負荷的性質進行時間上的整定。即切換總動作時間應小于或大于負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

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

[2]GB50054-95，低壓配電設計規(guī)范[S].

[3]GB/T 14048.11-2002.低壓開關設備和控制設備.第6部分：多功能電器，第1篇：自動轉換開關電器.

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。