摘要 ：ATS市發(fā)電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)對(duì)備用柴油發(fā)電機(jī)施加的控制水平取決于用電企業(yè)的主電源電壓。由于每種情況都不同，因此必須由依照柴油發(fā)電機(jī)廠家提供的指導(dǎo)和建議。當(dāng)發(fā)生市電斷電時(shí)，ATS通過(guò)觸發(fā)柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)，并將電源自動(dòng)切換到柴油發(fā)電機(jī)供電。但是“市電- 柴油機(jī)”型ATS中的柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)線的使用是有條件的， 如果對(duì)其不正確使用會(huì)導(dǎo)致康明斯柴油發(fā)電機(jī)的誤啟動(dòng)， 因此應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)注意避免此類低級(jí)錯(cuò)誤。

一、雙電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的概述

      在當(dāng)今高度工作化的時(shí)代下對(duì)于用電的需求和供電的穩(wěn)定性日益增強(qiáng)，而在電力系統(tǒng)供電的領(lǐng)域中由于自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（AutomaticTransferSwitches）的發(fā)明，斷電已不再會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的危害。為提高配電系統(tǒng)供電的可靠度及縮短因事故停電的電力中斷時(shí)間及復(fù)電時(shí)間，在現(xiàn)今的配電系統(tǒng)中已越來(lái)越多的設(shè)計(jì)采用了控制切換電源的自動(dòng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。為此，本文將介紹和探討關(guān)于自動(dòng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的功能與相關(guān)應(yīng)用。

1、ATS工作模式

      ATS轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的原理簡(jiǎn)圖如圖1所示，柜體外形如圖2所示。ATS轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)分為自動(dòng)工作模式和手動(dòng)工作模式兩種工作模式。

（1）自動(dòng)工作模式

      自動(dòng)模式有兩種切換方式，即自投自復(fù)（R）和自投不自復(fù)（S）兩種。

① 如果是自投自復(fù)方式，則當(dāng)主電源故障時(shí)，自動(dòng)切換到備用電源：一旦主電源恢復(fù)正常，無(wú)論備用電源的情況如何，開(kāi)關(guān)自動(dòng)切換到主電源。

② 如果是自投不自復(fù)方式，則當(dāng)主電源故障時(shí)，自動(dòng)切換到備用電源：在沒(méi)有人為干預(yù)條件下，即使主電源恢復(fù)正常，開(kāi)關(guān)也不會(huì)自動(dòng)切換到主電源。

      在自動(dòng)工作模式中，切換動(dòng)作的固有延時(shí)為80ms以內(nèi).控制器的延時(shí)0-30S。

（2）手動(dòng)工作模式

      當(dāng)控制開(kāi)關(guān)置于手動(dòng)工作模式時(shí)，可根據(jù)需要，通過(guò)操作手柄在主電源和備用電源間切換。一旦啟動(dòng)手動(dòng)工作模式，開(kāi)關(guān)將無(wú)自動(dòng)切換能力。用戶必須通過(guò)控制器上的手動(dòng)按鈕完成電源切換，切換動(dòng)作無(wú)人為延時(shí)。必要時(shí)可將兩路電源同時(shí)置于斷開(kāi)狀態(tài)，以便進(jìn)行電路維護(hù)或維修。

2、功能要求

（1）ATS應(yīng)具有短路保護(hù)功能、過(guò)電壓保護(hù)功能，為了防止雷電的影響和分合閘所造成的過(guò)電壓，應(yīng)加裝過(guò)電壓防浪涌保護(hù)。

（2）為了更好的實(shí)現(xiàn)線路的全面監(jiān)控，ATS轉(zhuǎn)換裝置應(yīng)具有電源各種故障保護(hù)、故障報(bào)警指示、運(yùn)行參數(shù)可調(diào)及電源電壓顯示等功能，并防止故障電源向負(fù)載供電。為實(shí)現(xiàn)“四遙”提供前提條件，實(shí)現(xiàn)智能化集中監(jiān)控。

（3）由于很多用戶的供電系統(tǒng)設(shè)備都配置了共模和差模干擾濾波器，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)會(huì)有較大的漏電流通過(guò)濾波器流入地線，所以ATS轉(zhuǎn)換裝置不能安裝漏電保護(hù)。并且，在雙路電源轉(zhuǎn)換過(guò)程中，不能存在兩路電源疊加短路問(wèn)題。

表1    雙電源（ATS）轉(zhuǎn)換柜性能要求

3、使用要求

      兩種不同接地系統(tǒng)間的電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)應(yīng)采用四極型開(kāi)關(guān)，以保證兩個(gè)系統(tǒng)的完全隔離。對(duì)于有很多使用單相用電設(shè)備的用戶，供電系統(tǒng)有一個(gè)特殊要求，在三相供電系統(tǒng)為單相設(shè)備供電時(shí)，系統(tǒng)零線是絕對(duì)不允許斷開(kāi)的，如圖3所示。

      如果采用四極型ATS，由于機(jī)械轉(zhuǎn)換的不一致性，可能會(huì)存在瞬間火線通而零線斷的現(xiàn)象，這會(huì)給單相供電的設(shè)備帶來(lái)災(zāi)難性的破壞，導(dǎo)致運(yùn)行不正?；驌p壞設(shè)備。四級(jí)ATS轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)工作過(guò)程動(dòng)態(tài)圖如圖4所示。

4、雙電源轉(zhuǎn)換的過(guò)程

二、柴油發(fā)電機(jī)信號(hào)線連接方式

      柴油發(fā)電機(jī)組的自啟動(dòng)信號(hào)線比較常見(jiàn)的是使用一種無(wú)源觸點(diǎn)信號(hào)，就是電工口語(yǔ)中的干接點(diǎn)信號(hào)。通常是采用雙電源轉(zhuǎn)換柜提供信號(hào)源，接線方式如圖5所示。當(dāng)實(shí)際工作中，電力系統(tǒng)中沒(méi)有雙電源裝置，可采用中間繼電器的方法來(lái)解決，接線方式如圖6所示。

1、選擇信號(hào)源

      雙電源市電柴油發(fā)電機(jī)組需要接收自啟動(dòng)信號(hào)，首先需要選擇合適的信號(hào)源。一般情況下可選擇以下信號(hào)源：

（1）公用電網(wǎng)信號(hào)：市電信號(hào)可以直接接入發(fā)電機(jī)組自啟動(dòng)裝置，當(dāng)市電掉電時(shí)，發(fā)電機(jī)組將會(huì)接收到停電信號(hào)，自動(dòng)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

（2）開(kāi)關(guān)量信號(hào)：開(kāi)關(guān)量信號(hào)可以直接接入自啟動(dòng)裝置，一旦接收到開(kāi)關(guān)量信號(hào)，發(fā)電機(jī)組將會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)發(fā)電。

（3）手動(dòng)信號(hào)：手動(dòng)信號(hào)需要操作人員手動(dòng)按下按鈕或者打開(kāi)開(kāi)關(guān)才能發(fā)送信號(hào)，觸發(fā)發(fā)電機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)。

2、確定信號(hào)線接口

      在選擇好合適的信號(hào)源后，需要確定信號(hào)線的接口。常用的接口有以下幾種：

（1）數(shù)字接口：數(shù)字接口是目前應(yīng)用最廣泛的接口之一，多數(shù)發(fā)電機(jī)組都兼容數(shù)字接口。它具有傳輸速度快、傳輸精度高等優(yōu)點(diǎn)，但是數(shù)字接口需要額外連接調(diào)制解調(diào)器才能進(jìn)行傳輸。

（2）模擬接口：模擬接口是傳輸自啟動(dòng)信號(hào)的另一種方式，它具有成本低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但是需要耗費(fèi)較多的電線，傳輸性能也不如數(shù)字接口。

（3）無(wú)線接口：無(wú)線接口是使用無(wú)線通信技術(shù)傳輸自啟動(dòng)信號(hào)的方式，它可以實(shí)現(xiàn)無(wú)纜的傳輸方式，但是需要額外購(gòu)買無(wú)線通信設(shè)備，并會(huì)受干擾等問(wèn)題的影響。

3、信號(hào)線接線步驟

      在對(duì)柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)線進(jìn)行接線時(shí)，需要將其連接到控制系統(tǒng)中相應(yīng)的位置。一般來(lái)說(shuō)，控制系統(tǒng)中會(huì)有一個(gè)專門的接口供啟動(dòng)信號(hào)線連接。在接線前，需要先將發(fā)電機(jī)的電源關(guān)閉，并斷開(kāi)與電網(wǎng)的連接。接線時(shí)，應(yīng)按照以下步驟進(jìn)行：

（1）找到啟動(dòng)信號(hào)線的接口。這個(gè)接口通常標(biāo)有“啟動(dòng)信號(hào)”等字樣。

（2） 將啟動(dòng)信號(hào)線的插頭和接口對(duì)準(zhǔn)，插入接口并擰緊。

（3） 檢查接線是否牢固，確保插頭和接口之間沒(méi)有松動(dòng)的地方。

（4）最后，恢復(fù)發(fā)電機(jī)的電源，并重新連接到電網(wǎng)上。

4、信號(hào)線連接注意事項(xiàng)

      在實(shí)際接線過(guò)程中中，還需要注意以下問(wèn)題：

（1）接線前應(yīng)先切斷電源，以免造成安全事故。

（2）接線時(shí)應(yīng)按照說(shuō)明書和圖紙進(jìn)行，避免接錯(cuò)線或接反線。

（3）定期檢查接線是否松動(dòng)，如有松動(dòng)應(yīng)及時(shí)擰緊。

二、雙電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

1、問(wèn)題的提出

      在工程設(shè)計(jì)中， 對(duì)于不能取得第二路城市電網(wǎng)電源的一、二級(jí)負(fù)荷和消防負(fù)荷的地方， 應(yīng)急康明斯柴油發(fā)電機(jī)以其啟動(dòng)迅速 （ 可控制在15~30s之內(nèi)完成啟動(dòng)并投入工作） 、啟動(dòng)完成后供電可靠性高， 特別是供電容量大和持續(xù)供電時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用并取得了良好的效果。

      康明斯柴油發(fā)電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)必須有啟動(dòng)控制信號(hào)， 既能夠保證它在主電源停電時(shí)迅速啟動(dòng)以保證及時(shí)供電， 同時(shí)又還要防止其誤啟動(dòng)。關(guān)于這部分內(nèi)容， 在《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》 （ GB 50052- 95） 第3.0.2 條中有明確規(guī)定， 同時(shí)在對(duì)該條文的解釋中也明確提出“例如應(yīng)急電源原動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)命令必須由正常電源主開(kāi)關(guān)的輔助接點(diǎn)發(fā)出， 而不是由繼電器的接點(diǎn)發(fā)出”。本文著重討論防止因啟動(dòng)信號(hào)來(lái)源的設(shè)置 錯(cuò)誤而造成康明斯柴油發(fā)電機(jī)誤啟動(dòng)的問(wèn)題。

      在工程設(shè)計(jì)中， 電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器 （ ATS） 得到廣泛應(yīng)用。眾所周知， 大多數(shù)ATS都包含兩種類型， 即“市電- 市電”型和“市電- 發(fā)電機(jī)” 型。其中“市電- 市電”型僅完成兩路電源之間的轉(zhuǎn)換， 而“市電- 發(fā)電機(jī)” 型中多了一根啟動(dòng)康明斯柴油發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)線， 它具有啟動(dòng)康明斯柴油發(fā)電機(jī)的功能。在僅有一路市電電源和一臺(tái)康明斯柴油發(fā)電機(jī)的工程設(shè)計(jì)中， 將安裝在配電房的ATS選用為“市電- 發(fā)電機(jī)”型， 這本身沒(méi)錯(cuò)， 因?yàn)樵谂潆姺康腁TS其第二電源確是引自康明斯柴油發(fā)電機(jī)。并且該類ATS除有兩路電源的三相缺相檢測(cè)、三相過(guò)欠電壓檢測(cè)外， 還具備康明斯柴油發(fā)電機(jī)電源頻率檢測(cè)的功能， 可以在確定康明斯柴油發(fā)電機(jī)電源穩(wěn)定后才將其觸頭閉合， 以保證康明斯柴油發(fā)電機(jī)電源在穩(wěn)定可靠的前提下投入使用。

      但是， 不分場(chǎng)合地利用“市電- 發(fā)電機(jī)”型ATS的啟動(dòng)信號(hào)線去啟動(dòng)康明斯柴油發(fā)電機(jī)就值得斟酌了， 部分設(shè)計(jì)人員這樣作因?yàn)樗麄冋J(rèn)為這是市電是否有 電的“最可靠”的檢測(cè)點(diǎn)。筆者認(rèn)為這是缺乏依據(jù) 的， 筆者將其分為3種場(chǎng)合并分別分析如下 （ 在后面的討論中將“市電- 發(fā)電機(jī)”型ATS簡(jiǎn)稱為“ATS”，   將“康明斯柴油發(fā)電機(jī)”簡(jiǎn)稱為“柴油發(fā)電機(jī)”） 。

2 、問(wèn)題分析

（1）單臺(tái)配電變壓器，  配電房?jī)?nèi)單個(gè)ATS，  無(wú)消防負(fù)荷，  且非消防重要負(fù)荷僅有一個(gè)出線回路的情況

      此種情況下利用柴油發(fā)電機(jī)型ATS的啟動(dòng)信號(hào)線去啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)是沒(méi)什么問(wèn)題的， 因?yàn)榇藭r(shí)ATS開(kāi)關(guān)僅對(duì)它后面的重要負(fù)荷回路負(fù)責(zé)， 只要它檢測(cè)到其前端無(wú)電， 都要立即啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)。而部分地方供電部門將用電負(fù)荷按用途進(jìn)行了不同的計(jì)量分類， 在這種情況下重要負(fù)荷有可能會(huì)因計(jì)量不同而采用兩臺(tái)及以上數(shù)量的ATS，  本文為簡(jiǎn)化僅考慮二臺(tái)）。那么此時(shí)柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)線該取自哪一臺(tái)ATS呢? 我們已經(jīng)可以看出， 任意一臺(tái)ATS前端的信號(hào)輸出點(diǎn)都是一段小母線或內(nèi)部電纜接頭處的電源情況的反映， 而不能表示系統(tǒng)電源的真實(shí)情況。