四极ATSE选择与应用的技术分析
。‘、
曲德刚(上海电器科学研究所(集团)有限公司，上海市 200063)
邵民杰(华东建筑设计研究院有限公司，上海市 200002)
Technical Analysis for the Selection and Application of 3-poleand 4·pole ATSE
QuDegang(Shanghai Electrical Apparatus Research Institute(Group)Co．，Ltd．，Shanghai 200063，China)
Shao Minjie(East ChinaArchitectural Design&ResearchInstitute Co．，Ltd．，Shanghai200002，China)
Abstract Selection of 3-pole and 4-pole ATSE 电路采用二极ATSE，三相电路采用三极ATSE．四级
varies depending on the power nature，the grounding ATSE能实现i相电路带中性线的转换。
types of distribution system，load characteristics and
different main switch performance，two modes are 2三极ATSE的选用
available for the N—pole conversion of 4-pole ATSE，
应急供电系统中两路电源一般为公共电网与公共
namely，synchronization conversion and overlapping
conversion．Reasonable selection and use ofATSE iSone 电网，或公共电网与发电机。不同电源的组合与不同系
of the main links to ensure the reliable operation of 统接地型式的配合。可产生多种型式的应急供电系统。
emergency powersupply system． 不同的应急供电系统选择ATSE的极数也应不同。
Key words ATSE 4-pole N—pole conversion 2．1 两路电源性质相同．且同为一种接地型式
mode
两路电源性质相同且同为一个接地点的应急供电
系统，宜选择三极ATSE。图1是两台相邻变压器为
摘 要 A髑E三、四极的选用会因电源性质、 同一个接地点：美国电气技术规范(Power Quality
配电系统接地型式、负载性质及主开关性能不同而选 and Generators Part 9：Design Criteria for Grounding。
择不同．四极ArI’SE的N极转换有同步转换和重叠转 NEC 2002中250—20)是这样规定的．对于两路电源
换二种方式．合理选择与使用ArrsE是保障应急供电
系统可靠运行的主要环节之一。 立电源，三极ATSE能够满足电源系统的转换要
关键词A偈E四极N极转换方式 求；对于有等电位联结的该供电系统．选择三极
ATSE也能满足检修时的安全要求…。图2是两台变
1 概述
用三极ATSE可以满足应急供电系统电源转换的要
一般工程中对于重要负荷的供电系统需要有两路 求。所以在美国对于两路电源同为一个接地点或接地
电源供电，一路是常用电源．另一路为应急电源。应 型式相同的应急供电系统．是选用三极ATSE的。这
急电源主要用于保障重要负载(如工业、商业、办 与我国目前实施的电源转换要求是不同的。但对接地
公、军事、医疗、远程控制、数据中心等场所。以及 型式不同的应急供电系统与我国目前的要求一致。均
工业、民用建筑中公共消防、安全设施等重要负载) 为采用四极ATsE．
的连续供电．以防止重要负载因停电可能带来的人身 2．2两路电源性质不同而接地点相同
伤亡、财产损失或其他不良后果。其中自动转换开关
电器(ATSE)是应急供电系统的“咽喉”．因此正确 点相同(两个电源相邻)的应急供电系统，理论上讲
选择与使用好A码E是确保重要负载连续和可靠运行
的关键． 电源为发电机，两个电源在同一点接地(此时．美国
通常A，IsE有二极、三极和四极之分。一般单相 电气技术规范Power Qualitv and Generator8 Part 9：
3
三、四极ATSE选择与应用的技术分析(由德喇 群民杰 ———一图3 同一个接地点的电源不同性质的应急供电系统 图5带有GFP的应急供电系统接地故障时的电流分布
Fig．3 Emergencypowersupply system withdifferent Fig．5 Current distribution foremergency powersupply
powernature and thesamegrounding point system with GFPwhengroundingfaultoccur
4返回到变压器。GFP或RCD将检测到相应信号，会 网一发电机组)．或因供电系统带有接地故障保护
使CB误动作。 (或是剩余电流动作保护)的需要。应急供电系统通
常选用四极ATSE(见《民用建筑电气设计规范》
JGJ 16—2008第7．5．3条规定)。一般四极ATSE的
N极转换方式可分为开路转换和闭路转换两种．
对N极转换的两种方式也需要做进一步的技术探讨。
4中性线的电流与电压
在现有的供电系统中。由于非线性负载(如气体
放电灯、计算机、电视、电力电子器件、UPS等)的
大量存在．以及三相负载不平衡及偶然事故的发生等
图6带有GFP的应急供电系统负载正常工作时的电流分布 原因．造成中性线电流及电压的存在。中性线电流及
Fig．6 Current distribution for emergency power supply 电压的存在对N极转换也有一定的影响。
system withGFPwhen load worknormal
4．1 中性线电流
为避免中性线电流或接地故障电流的分流．应选 通常中性线通过的电流由以下二部分组成：
用四极A佟E。N极断开中性线可以彻底解决GFP或
lN=INz+INc
RCD误动或拒动问题。
式中：Lz——基波电流(三相不平衡电流)；
3 四极ATSE的选用
，。。——谐波电流。
图7所示是一个采用四极ATSE的应急供电系统．
系统中不平衡负荷分量越大，谐波分量越大，厶
此发电机组的中性线在外壳处接地。这种接线通过转
就越大。
换开关的N极触头将中性线电流返回路径与地线返回
4．2中性线电压
电流断开．这种方案保证了GFP或RCD按预期的方
电源中性点直接接地且三相负荷完全平衡时．中
式动作。这样发电机组与常用电源是完全隔离的，是
性点N对地电压巩=／oRd(其中，o是相对地泄漏电
个独立电源。
流，Rd为N点的接地电阻，通常取为l～10Q)。当
负荷平衡且忽略泄漏电流时，中性线电压巩=0。但
以下情况例外。
4．2．1中性线断线
CB
中性线断线与接地点脱离．而负荷仍然连接在相
GF
线上，且三相负荷不平衡(包括各相负荷不平衡；各
相负荷的功率因数不平衡：各相负荷的谐波电流不平
衡)，如图8所示。巩漂移到』＼，’，最大对地电压为
图7四极ATSE应急供电系统
220 V．最小为0V，而负荷相电压则在0。380V间
Fig．7 4-pole ATSE emergencypowersystem
漂移，如图9所示。
从维护的角度看．四极的ArI’SE优于三极的
4．2．2 三相负荷中存在3次谐波
ATSE。对于后者，如果常用电源离线维修．备用发 由于各相负荷中的3次谐波在中性线上是向量叠
电机运行向重要的负载供电．备用发电机仍然依靠常
加关系。3次谐波对电压玑的影响很大。
用电源的地线作为接地保护。中性线没有被断开．三
5中性极的转换
极ATSE供电方式就存在一个严重的安全问题。
由于接地系统的不同，或因电源性质的不同(电 专用型PC级ATSE是众多ATSE产品中可靠性

在2010年5月的《建筑电气》期刊中，有一篇技术分析文章详细探讨了三、四级Automatic Transfer Switch (ATS, 自动切换开关) 的选择与在建筑电气系统中的应用。该文针对不同等级（三级和四级）的ATS设备，从以下几个方面进行了深入剖析： 1. **ATS的基本原理及分类**：首先介绍了ATS的工作原理，包括其作为电力供应连续性和可靠性保障的重要元件，以及如何根据不同需求将ATS分为三级和四级（通常三级ATS用于重要负荷，如消防设备和医院急救设施，而四级ATS则适用于一般负荷，如普通照明和办公设备）。 2. **选择依据**：文章讨论了在选择三级和四级ATS时应考虑的关键因素，包括但不限于电力系统的电压等级、短路电流水平、所需切换时间、负荷性质与重要性、备用电源容量等因素，以确保设备能在发生故障或切换操作时满足安全和效能要求。 3. **具体应用示例**：通过实例分析，阐述了如何根据建筑物的具体功能布局、用电负荷特点以及电力系统的设计规范来选用相应的三、四级ATS，包括正确配置主/备电源线路、合理设置切换逻辑和延时等关键参数。 4. **安装与维护要点**：还涉及了 ATS 的现场安装注意事项，如接地线的处理、接线端子的连接、设备的保护装置配置以及定期维护检查的重要性，以确保ATS长期稳定可靠地运行。 综上所述，《建筑电气》2010.5期的这篇文章为从事建筑电气设计、施工及运维的专业人士提供了实用的指导，对于理解和应用三、四级ATS在实际工程中的价值具有重要意义。