本文對配電系統中如何設置自動轉換開關電器進行探討，提出無末端切換要求的一、二級負荷ATSE主要應用在低壓配電系統的主電源切換，對要求雙電源末端互投的負荷應按有關規范的規定設置，同時應重視負荷對切換時間的要求。建議各類民用建筑電氣設計規范對要求雙電源末端互投的重要負荷作出統一，明確的規定。 自動轉換開關電器ATSE經常應用于額定電壓交流不超過1000V的常用電源和備用電源之間的切換，以保證對重要負載的不間斷供電。由于國家標準對ATSE的應用場合尚無明確、統一的規范規定。因此，在民用建筑電氣設計中，隨意設置ATSE的現象比較普遍，任意擴大應急用電的范圍、過多的建設電源線路，造成浪費，由于增加了供電級數，使保護選擇性不可靠而引發事故的情況也有實例發生。根據以往接觸國內外的工程經驗，對民用建筑電氣設計中ATSE的選擇和應用作一探討。 無末端切換要求的一、二級負荷ATSE 其主要應用在低壓配電系統的主電源切換，按照《供配電系統設計規范》GB50052—1995的有關規定，電力負荷根據對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經濟上所造成損失或影響分為一級、二級和三級負荷。同時規定，一級負荷應由兩個電源供電，當一個電源發生故障時，另一個電源不應同時受到損壞。近年來供電系統的運行實踐經驗證明，從電力網引接兩回路電源進線加備用自投(BZT)的供電方式，不能滿足一級負荷中特別重要負荷對供電可靠性及連續性的要求。因此，對一級負荷中特別重要的負荷要求由與電網不并列的獨立的應急電源供電。應急電源類型的選擇，應根據一級負荷中特別重要負荷的容量、允許中斷供電的時間，以及要求的電源為交流或直流等條件來進行。《供配電系統設計規范》GB50052—1995條文說明第3．0．3條指出，多年運行經驗證明，變壓器和線路都是可靠的供電元件。因此，對無末端切換要求的一、二級負荷ATSE主要應用在低壓配電系統的主電源切換，如圖1所示。 圖1 ATSE應用在主電源切換 國家規范除了對部分重要的一、二級負荷例如消防設備有明確的雙電源末端切換要求外，對大部分一、二級負荷沒有要求雙電源末端切換。若過多的建設電源線路和雙電源切換裝置，不但造成大量浪費而且由于元器件的增加，事故也終難避免。筆者就曾接觸到一個工程，由于雙電源末端切換CB級開關的選擇性設置不當，致使一個開關柜內照明燈的故障引起冷卻水泵 的ATSE兩路電源全部斷開、大容量發電機組停機的事故。因此，并非設置了ATSE供電就可靠，配電系統中串聯元件過多，因元件故障和操作錯誤而產生事故的可能性也隨之增加。所以復雜的配電系統可靠性不一定高。 按規范要求設置負載端的ATSE 對于民用建筑，目前規范最明確要求雙電源在最末一級配電箱處設置自動切換裝置的規定是《高層民用建筑設計防火規范》GB50045—1995(2005年版)中第9．1．2條。該條文規定，高層建筑的消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙風機的供電，應在最末一級配電箱處設置自動切換裝置。該條文是在國家1983年試行的《高層民用建筑設計防火規范》GBJ45—1982第8．1．2條的基礎上修訂而來的。82規范原條文規定，消防用電設備的兩個電源或兩回線路，應在最末一級配電箱處自動切換。95規范條文說明9．1．2條第3款指出，規范在執行過程中，不少設計人員對原條文太籠統提出異議，即原規范條文規定在最末一級配電箱處自動互投是指全部消防設備還是指部分消防設備，不明確。如指所有消防設備，配電箱處均要求切換，實際上執行有困難，如：火災應急照明和疏散指示標志就難以執行；還有最末一級配電箱是什么部位應明確。根據上述意見，GB50045—1995作了修改，第一，重點是高層建筑的消防控制室、消防電梯、防排煙風機等。第二，切換部位是指各自的最末一級配電箱，如消防水泵應在消防水泵房配電箱處切換：又如消防電梯應在電梯機房配電箱處切換等等。據了解，雙電源末端切換在國外是極少采用及提及的，在境外的一些電氣設計中，主要采用提高供電線路的耐火等級，例如采用氧化鎂防火電纜等手段來保證火災時供電線路的連續供電需要，而極少采用雙電源末端互投。隨著國內電線電纜生產水平的提高和技術進步，應該逐步減少對雙電源末端切換的要求，而提高對重要負荷供電電纜連續供電的可靠性要求。目前在民用建筑中部分設計規范要求采用雙電源末端切換，初步統計見表1。 圖2是《高層民用建筑設計防火規范》GB50045—1995中條文說明9．1．1的附圖，從圖中可以看出，雙電源末端互投的配電級數很少，只有保證了雙電源互投上、下級保護開關的選擇性，才可談重要負荷的供電可靠性。 圖2 北京長城飯店消防用電設備供電線路示意圖 選用ATSE應重視轉換動作時間 自動轉換開關電器的動作時間在GB／T14048.11-2002標準中，是指“由常用電源轉換至備用電源或由備用電源轉換到常用電源的轉換動作總時間，如果包括任何延時或斷電時間，均應在制造廠規定的時間內”。 《供配電系統設計規范》GB50052—1995第2．0．4條第2款規定，“自投裝置的動作時間能滿足允許中斷供電時間的，可選用帶有自動投入裝置的獨立于正常電源的專用饋電線路”。 受開關物理特性和制造工藝的限制，并考慮到“電弧短路”的問題(實驗測定可靠的滅弧時間約120ms)，機械式ATSE的轉換動作時間在一百多毫秒至幾秒鐘，在目前生產工藝條件下，ATSE的動作時間見表2。 設計選型時，應根據負載允許供電中斷時間及負載特性選定ATSE總動作時間。各類負載允許中斷供電時間見表3。 對允許中斷供電時間在1．5S以內的負載及重要場所的應急備用電源，根據《民用建筑電氣設計規范》JGJ／T16—1992第6．3．1．2條(2)、(3)條的規定，應設置不間斷電源裝置。 結束語 由于國家標準對ATSE的應用場所尚無明確、統一的規范規定，在各類民用建筑的相關規范中對末端雙電源切換的規定尺度不統一，表述各異，有的甚至互相矛盾。致使當前電氣設計人員對ATSE的設置隨意性較大，過多的建設電源線路，造成浪費，配電系統多級保護開關的設置甚至引發事故。因此，在對自動轉換開關電器產品標準及應用深入討論的同時要重視各類民用建筑對要求雙電源末端互投的重要負荷范圍的界定，在工程的配電系統設計中，電氣設計人員要嚴格按照國家的規范標準要求設置自動轉換開關電器。