摘要 ：ATS市發(fā)電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)對備用柴油發(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，ATS通過觸發(fā)柴油發(fā)電機(jī)啟動，并將電源自動切換到柴油發(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)啟動信號線的使用是有條件的， 如果對其不正確使用會導(dǎo)致康明斯柴油發(fā)電機(jī)的誤啟動， 因此應(yīng)在設(shè)計時注意避免此類低級錯誤。

一、雙電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的概述

      在當(dāng)今高度工作化的時代下對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)域中由于自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（AutomaticTransferSwitches）的發(fā)明，斷電已不再會對生產(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間及復(fù)電時間，在現(xiàn)今的配電系統(tǒng)中已越來越多的設(shè)計采用了控制切換電源的自動轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。為此，本文將介紹和探討關(guān)于自動轉(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)的原理簡圖如圖1所示，柜體外形如圖2所示。ATS轉(zhuǎn)換開關(guān)分為自動工作模式和手動工作模式兩種工作模式。

（1）自動工作模式

      自動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，自動切換到備用電源：一旦主電源恢復(fù)正常，無論備用電源的情況如何，開關(guān)自動切換到主電源。

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

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

（2）手動工作模式

      當(dāng)控制開關(guān)置于手動工作模式時，可根據(jù)需要，通過操作手柄在主電源和備用電源間切換。一旦啟動手動工作模式，開關(guān)將無自動切換能力。用戶必須通過控制器上的手動按鈕完成電源切換，切換動作無人為延時。必要時可將兩路電源同時置于斷開狀態(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電壓，應(yīng)加裝過電壓防浪涌保護(hù)。

（2）為了更好的實現(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)、故障報警指示、運行參數(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。為實現(xiàn)“四遙”提供前提條件，實現(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)啟動時會有較大的漏電流通過濾波器流入地線，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)換過程中，不能存在兩路電源疊加短路問題。

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)換開關(guān)應(yīng)采用四極型開關(guān)，以保證兩個系統(tǒng)的完全隔離。對于有很多使用單相用電設(shè)備的用戶，供電系統(tǒng)有一個特殊要求，在三相供電系統(tǒng)為單相設(shè)備供電時，系統(tǒng)零線是絕對不允許斷開的，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，可能會存在瞬間火線通而零線斷的現(xiàn)象，這會給單相供電的設(shè)備帶來災(zāi)難性的破壞，導(dǎo)致運行不正?；驌p壞設(shè)備。四級ATS轉(zhuǎn)換開關(guān)工作過程動態(tài)圖如圖4所示。

4、雙電源轉(zhuǎn)換的過程

二、柴油發(fā)電機(jī)信號線連接方式

      柴油發(fā)電機(jī)組的自啟動信號線比較常見的是使用一種無源觸點信號，就是電工口語中的干接點信號。通常是采用雙電源轉(zhuǎn)換柜提供信號源，接線方式如圖5所示。當(dāng)實際工作中，電力系統(tǒng)中沒有雙電源裝置，可采用中間繼電器的方法來解決，接線方式如圖6所示。

1、選擇信號源

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

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

（2）開關(guān)量信號：開關(guān)量信號可以直接接入自啟動裝置，一旦接收到開關(guān)量信號，發(fā)電機(jī)組將會自動啟動發(fā)電。

（3）手動信號：手動信號需要操作人員手動按下按鈕或者打開開關(guān)才能發(fā)送信號，觸發(fā)發(fā)電機(jī)組自動啟動。

2、確定信號線接口

      在選擇好合適的信號源后，需要確定信號線的接口。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，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信號的另一種方式，它具有成本低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，但是需要耗費較多的電線，傳輸性能也不如數(shù)字接口。

（3）無線接口：無線接口是使用無線通信技術(shù)傳輸自啟動信號的方式，它可以實現(xiàn)無纜的傳輸方式，但是需要額外購買無線通信設(shè)備，并會受干擾等問題的影響。

3、信號線接線步驟

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

（1）找到啟動信號線的接口。這個接口通常標(biāo)有“啟動信號”等字樣。

（2） 將啟動信號線的插頭和接口對準(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有松動的地方。

（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、信號線連接注意事項

      在實際接線過程中中，還需要注意以下問題：

（1）接線前應(yīng)先切斷電源，以免造成安全事故。

（2）接線時應(yīng)按照說明書和圖紙進(jìn)行，避免接錯線或接反線。

（3）定期檢查接線是否松動，如有松動應(yīng)及時擰緊。

二、雙電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計思路

1、問題的提出

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

      康明斯柴油發(fā)電機(jī)在啟動時必須有啟動控制信號， 既能夠保證它在主電源停電時迅速啟動以保證及時供電， 同時又還要防止其誤啟動。關(guān)于這部分內(nèi)容， 在《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》 （ GB 50052- 95） 第3.0.2 條中有明確規(guī)定， 同時在對該條文的解釋中也明確提出“例如應(yīng)急電源原動機(jī)的啟動命令必須由正常電源主開關(guān)的輔助接點發(fā)出， 而不是由繼電器的接點發(fā)出”。本文著重討論防止因啟動信號來源的設(shè)置 錯誤而造成康明斯柴油發(fā)電機(jī)誤啟動的問題。

      在工程設(shè)計中， 電源自動轉(zhuǎn)換開關(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)” 型中多了一根啟動康明斯柴油發(fā)電機(jī)的啟動信號線， 它具有啟動康明斯柴油發(fā)電機(jī)的功能。在僅有一路市電電源和一臺康明斯柴油發(fā)電機(jī)的工程設(shè)計中， 將安裝在配電房的ATS選用為“市電- 發(fā)電機(jī)”型， 這本身沒錯， 因為在配電房的ATS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、三相過欠電壓檢測外， 還具備康明斯柴油發(fā)電機(jī)電源頻率檢測的功能， 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， 不分場合地利用“市電- 發(fā)電機(jī)”型ATS的啟動信號線去啟動康明斯柴油發(fā)電機(jī)就值得斟酌了， 部分設(shè)計人員這樣作因為他們認(rèn)為這是市電是否有 電的“最可靠”的檢測點。筆者認(rèn)為這是缺乏依據(jù) 的， 筆者將其分為3種場合并分別分析如下 （ 在后面的討論中將“市電- 發(fā)電機(jī)”型ATS簡稱為“ATS”，   將“康明斯柴油發(fā)電機(jī)”簡稱為“柴油發(fā)電機(jī)”） 。

2 、問題分析

（1）單臺配電變壓器，  配電房內(nèi)單個ATS，  無消防負(fù)荷，  且非消防重要負(fù)荷僅有一個出線回路的情況

      此種情況下利用柴油發(fā)電機(jī)型ATS的啟動信號線去啟動柴油發(fā)電機(jī)是沒什么問題的， 因為此時ATS開關(guān)僅對它后面的重要負(fù)荷回路負(fù)責(zé)， 只要它檢測到其前端無電， 都要立即啟動柴油發(fā)電機(jī)。而部分地方供電部門將用電負(fù)荷按用途進(jìn)行了不同的計量分類， 在這種情況下重要負(fù)荷有可能會因計量不同而采用兩臺及以上數(shù)量的ATS，  本文為簡化僅考慮二臺）。那么此時柴油發(fā)電機(jī)啟動信號線該取自哪一臺ATS呢? 我們已經(jīng)可以看出， 任意一臺ATS前端的信號輸出點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)電源的真實情況。