双电源自动转换开关(ATSE)的选用及应用研究

吴会洲

（上海陆家嘴金融贸易区开发股份有限公司，上海市，200123）

摘 要：通过现行制造和设计规范的要求，结合市场现状和应用场景，探讨双电源自动转换开关（ATSE）的选型及应用要点。

关键词：转换开关电器（TSE）、自动转换开关（ATSE）、PC级、使用类别、转换时间、控制器、设计位置、市场现状。

Wuhuizhou

(Shanghai Lujiazui Financial and Trade Zone Development Co., Ltd., Shanghai, 200123)

Abstract: According to the requirements of current manufacturing and design specifications, combined with the current market situation and application scenarios, this paper discusses the selection and application points of dual power automatic transfer switch (ATSE).

Key words: transfer switching equipment (TSE), automatic transfer switch (ATSE), PC level, use category, transfer time, controller, design location, market status.

引言

自动转换开关（ATSE）作为民用项目里最重要的元器件之一，肩负着项目中的消防负荷、重要负荷的保障任务，一直是各元器件设备商的必争之地，因此出现了滥用ATSE的现象，标书中也出现了很多屏蔽竞争品牌的技术要求。本文将通过现行制造和设计规范的要求，结合市场现状和应用场景，探讨双电源自动转换开关的选型及应用要点。

1 转换开关电器的基础定义

转换开关电器TSE：用于额定电压交流不超过1000V,直流不超过1500V的转换开关电器(TSE),TSE用于两个电源之间的转换,在转换过程中中断对负载的供电，包括MTSE、RTSE、ATSE。

GBT 14048.11-2016 《低压开关设备和控制设备 第6-1部分：多功能电器 转换开关电器》，为转换开关电器的制造检测标准，是国际电工委IEC 60947-6-1标准的国标版。

GBT 31142-2014 《转换开关电器(TSE)选择和使用导则》，此规范为制造检测标准到落地选用的过渡，承上启下的指导，既说产品，又说设计。

GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》中对ATSE的设计选用要求，可以认为是ATSE选用的精简要求。

手动操作转换开关电器MTSE：例如人防配电箱上会有手动电源转换开关，实为隔离开关。

远程操作转换开关电器RTSE：民用项目里常规没有此需求，需要厂家做一套系统来实现此功能，有此系统，还可以采集电压状态、故障状态、切换次数等，这也是我们常说的通讯功能。

自动转换开关电器ATSE，automatic transfer switching equipment英文首字母缩写,这是民用项目里最常见的重要元器件之一：

1.1按负载能力可分为PC级、CB级、CC级。

PC级:能够接通和承载短路电流，隔离开关搭接或励磁驱动，无短路分断能力。

CB级:配备过电流脱扣器，能分断短路电流，常规用于非消防负荷使用。

CC级:能够接通和承载短路电流，在受短路电流冲击后允许主触头熔焊，接触器搭接做成，故民用设计规范只提PC级和CB级的ATSE，不用CC级ATSE。

1.2按结构类型可分为专用型ATSE和派生型ATSE：

（1）专用型ATSE：专门设计的、用于电源转换的整体式ATSE，整体式ATSE是目前市场主流产采用励磁驱动，常规样本标注转换时间为0.5s以内的多为专用型产品。

（2）派生型ATSE: 例如由两台断路器或两台隔离开关或两台接触器组合而成的ATSE（所以CB级和CC级的ATSE都算是派生型）,多为电机操作断路器或隔离开关分合闸，所以速度较慢，一般标注转换时间1.5s以内的产品多为派生型ATSE。

2 设计画法推荐

图1 （TSE推荐画法选自GB/T 31142-2014 ）

3ATSE的相关参数（选自GBT 31142-2014及GBT 14048.11-2016）

3.1 使用类别标注

（1）民用建筑项目设计图纸上标注AC-33iA/AC-33A/AC-33iB/AC-33B出现最多，主要原因是ATSE负载的交流风机水泵等电机设备为高感性负载，而照明和动力混接时是阻性和感性混合负载。

电流性质	使用类别		典型用途
	A操作	B操作
交流	AC-31A	AC-31B	无感或微感负载
	AC-32A	AC-32B	阻性和感性的混合负载(感性负载不超过30%),包括中度过载
	AC-33iA	AC-33iB	阻性和感性的混合负载(感性负载不超过70%),包括中度过载
	AC-33A	AC-33B	电动机负载或高感性负载
	AC-35A	AC-35B	放电灯负载
	AC-36A	AC-36B	白炽灯负载
直流	DC-31A	DC-31B	电阻负载
	DC-33A	DC-33B	电动机负载或包含电动机的混合负载
	DC-36A	DC-36B	白炽灯负载

图2（ATSE使用类别及典型用途 ）

（2）当选用AC33A或者AC33B时ATSE的过载能力为10倍额定电流，选择AC33iA或者AC33iB时过载能力为6倍的额定电流，考虑电机设备直接启动电流为其额定的7~13倍，因此很多设计院画图时会统一标注AC33A或者AC33B。又因为设计是按照不低于计算电流的1.25倍选额定电流，所以AC33iB其实也可以用于电动机（轻载即可），所以有些设计院只标使用类别AC33。

（3）A操作和B操作的定义为频繁操作和不频繁操作，A操作的ATSE可以频繁切换，例如1600~2500A的配合柴发用的使用类别AC33A的ATSE，要求5分钟可以切换25次以上，而AC33B的只要求5分钟内可以切换不低于5次即可。

频繁的切换本身就是考验ATSE的灭弧能力，且民用项目中配合柴发使用的ATSE是在市电完全停电时才切换并给信号启动柴发，因为柴发启动时间也是10~15s，所以即使只是停电10s又再市电恢复，也没必要立刻又切回市电，故很多厂家也做AC33B产品用于柴发，即民用项目的ATSE其实并无明确的频繁操作需求。

3.2  ATSE的转换时间

GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》第7.5.4条及条文解释，第2款说PC级一般为100ms,第8款说先断后合要延时50ms~100ms，也是在防止过快的频繁切换会有弧光短路风险（比如市电闪断），需要毫秒级转换的供电由外加UPS或者EPS配合使用。这也是为什么有些厂家不标0.1s转换时间，而是标0.2s或者0.3s的原因。

其实不管1.5s还是0.1s，只要符合最大允许断电时间即可，切换的快慢对民用项目几乎没影响。所以如果技术规格书和图纸要求必须0.1s切换，就对民用项目没太大意义，柴发启动时间都在10~15s，那配合柴发的那台大ATSE就更不需要0.1s切换了。

3.3  ATSE的短路性能

ATSE应能承受电路发生短路时的短路电流的冲击,并能继续承载额定电流,短路试验后允许提高温升10K，PC级ATSE应具有的短路性能,可以选择下列要求之一,也可以同时具有下列两项短路性能：

（1）额定限制短路电流(Iq);--ATSE前加熔断器或者断路器保护。

（2）额定短时耐受电流(Icw)及额定短路接通能力(Icm)。--ATSE本体直接测试，不外加保护。

所以看厂家样本手册、实物、认证说明，你会发现有的标Icw参数，有的只有Iq参数。只标Iq参数的ATSE切记必须在前面加保护电器，否则出现一次短路，ATSE本体可能就短路起火。

3.4  隔离功能

民标要求ATSE宜自带隔离功能，通常认为隔离功能是带中间位的（三工位）ATSE，实际上根据GBT 31142-2014第6.6.1和第6.6.2条还明确了隔离功能还需要符合GB14048.1中对隔离电器的要求，因此ATSE要求自带隔离功能时，必须明确隔离功能符合GB14048.1中要求。

4  ATSE的控制器常规功能

ATSE的控制器功能，对造价影响巨大，推荐以下功能供选用参考：

（1）显示功能：可以显示电源正常状态、故障状态、主触头位置。

（2）自投自复（或不自复）设定：为了变压器负载率均衡，可以设定自动返回初始常用位置，也可以设定为不需要返回。

（3）手动转换：设为手动操作转换，设定后自动转换失效。

（4）试验装置：现场调试其转换功能。

（5）失压转换：停电时自动转换。

（6）断相转换：可防止中性点偏移使末端单相设备过电压烧毁。

（7）欠压转换：设定电压范围值可调，防止电压波动造成电源转换而中断设备供电，如防止电梯陡降。

（8）转换延时可调：配合发电机使用的ATSE必备功能，引入延时可调是为了大电流带载状态切换灭弧安全，以及防止市电闪断引起的不必要切换。

（9）输出信号：配合发电机使用的ATSE必备功能，输出信号给柴发的控制屏使其启动。

5  ATSE的设计位置探讨

GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》实施两年来，经过规范组答疑回函、各省市消防疑难问题答疑、专家解读，ATSE的使用位置逐渐明朗，但是在四川、江苏、上海一些审图专家还是认为在防排烟机房做双切更稳妥，以下探讨地方消防设计对ATSE设计位置的要求：

5.1 四川省消防设计审查要求：

2022年8月版《四川省房屋建筑工程消防设计技术审查要点 (试行) 》其11.1.2条附图和11.1.8条如下：

图3（《四川省房屋建筑工程消防设计技术审查要点》 第11.1.2条）

图4（《四川省房屋建筑工程消防设计技术审查要点》 第11.1.8条）

分析探讨：

（1）11.1.2条及附图，从上图四个方案看，当消防风机房内设计双切时，可以两台风机控制都在这个双切箱内，否则，风机控制箱只能单对单的控制风机。

（2）11.1.8条，当消防风机房内有双切时，机房内的照明、插座才可以从机房内的双切引，否则机房内的检修插座和照明如何处理未明确。

大部分设计师看到这里时，一定会趋向于画图时在防排烟机房设计双电源，否则机房内照明和插座只能单独回路去防火分区总双切。所以由上面这两条来看，这本官方审查要点，等于让设计师重新回到了老民规的防排烟风机应设计末端切换，与GB51348的编制初衷不符。防排烟控制箱在2019年取消了CCCF强制性认证，本身就是个非标配电箱，箱内做备用照明回路和检修插座回路未尝不可，所以此处11.1.8条就是对新民标的“阳奉阴违”。

5.2 江苏省消防设计审查要求：

2022年6月《江苏省建设工程消防设计审查验收常见技术难点问题解答（2022年征求意见稿）》其3.1节，第2、9、15条解答，分析探讨：相比较而言，房地产发展较好的江苏，虽然专家说了合理做法是消防排水泵配电应自成系统，但也承认了共用一个双切的可行，而三条一起看，则是防火分区一个双切可以带应急照明A型集中电源、防火卷帘门控制箱、防排烟风机控制箱、消防排水泵控制箱的，同时也说了防排烟机房的照明、插座回路就近取电即可。

5.3 贵州省消防技术规范疑难问题技术指南要求：

2022年4月贵州《贵州省消防技术规范疑难问题技术指南2022》其4.1.2和4.1.3条分析探讨：这里要求“消防配电箱”而非“消防双电源箱”，可以理解为防排烟机房内照明、插座可以从机房内控制箱取电，并未明确A型集中电源是否可以从防火分区总双切取电。

6 结论与建议

（1）ATSE本体和控制器短路烧毁的案例非常多，其安全转换才是第一要素，所以不应强调频繁切换，使用类别AC-33B即可，转换时间也不应过分强调0.1s，灭弧功能才是重要的，本体参数常规关注短路耐受能力Icw及耐受时间参数。

（2）ATSE隔离功能严格的说并不是三工位即可，其隔离功能需要符合隔离电器要求。

（3）ATSE的控制器不应强调通讯功能，此功能实际为RTSE的要求。控制器功能常规需要失压检测、断相检测、欠压检测、延时设定、手自动动转换，自带隔离等功能。

（4）在查阅了江苏、四川、浙江、河南、云南、等地的消防疑难问题处理措施后总结ATSE的使用位置：

①防火分区的总双切可以带载防排烟风机控制箱、消防排水泵控制箱、防火卷帘门控制箱，设计时一对一配电是可行的。

②只有四川省没有明确防排烟机房不做末端切换时，机房内照明和插座可以就近取电。

③地下车库内A型集中电源是否能从防火分区的总双切取电，仍然是设计的模糊地带，如果从“法无禁止即可为”的角度看，肯定都是可行的，毕竟只是给蓄电池充电、检测市电是否停电的作用而已。

④从控制造价、简化系统、减少故障点的点角度考虑，防火分区做总双切都是好事，因为消防用的PC级ATSE，本身自己也是有可能的故障点，因为其本体需要耐受短路电流、又必须有控制器，和其他开关类设备比较，本身就很“脆弱”，烧本体、烧控制器都可能发生，其竞争激烈，也是因为其技术要求较高。

⑤实际上ATSE、配电箱本身在住宅地产并不值钱，值钱的是电缆，做总双切的意义更在于将小电缆并成大电缆去变电所，节约电缆造价时，节约低压柜仓位。

⑥GBT 14048.11-2016 《低压开关设备和控制设备 第6-1部分：多功能电器 转换开关电器》于在2016年发布11月发布生效，主要起草单位中合资品牌为：施耐德万高、溯高美、通用、艾默生（ASCO）、ABB、西门子（排序按规范中起草单位排序），以上也是以往商办项目中应用最多的品牌。

2017年，ABB收购了GE的电气业务，施耐德收购了ASCO转换开关业务，至此，合资档一线ATSE在国内知名品牌可认为只剩下ABB、施耐德（万高）、西门子、溯高美，而追求快速切换频繁切换或安全稳定切换这两条不同技术路线的产品和品牌的竞争仍在继续，而国产ATSE品牌的崛起仍需努力。

以上相关论点论据仅为根据现行规范总结的个人观点，不当之处还请批评指正。

参考文献：

[1]GBT 14048.11-2016 《低压开关设备和控制设备 第6-1部分：多功能电器 转换开关电器》。

[2]GBT 31142-2014 《转换开关电器(TSE)选择和使用导则》

[3]GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》

[4]《江苏省建设工程消防设计审查验收常见技术难点问题解答（2022年征求意见稿）》

[5]《贵州省消防技术规范疑难问题技术指南2022》

[6]《四川省房屋建筑工程 消防设计技术审查要点 (试行) 2022》

撰写日期：2023-02

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