ATSEPC级与CB级的区别

ATSE PC级与CB级的区别自动转换开关电器（ATSE）已经成为低压开关电气一个重要的组成部分，按照ATSE标准，ATSE分为PC级和CB级两种级别。目前行业对二者的认识、理解、使用都存在较大的差异。本文从可靠性、使用、维护的角度，分析了现有市场两种级别的ATSE。1.概述：ATSE作为保证重要负载连续供电的开关电器，GB 、IEC、UL都制定了相应的规范和标准（IEC 60947-6-1于2005年8月已经发布第二版），我国在设计、制造、使用等方面也逐步规范。ATSE按照标准，具有PC级和CB级两种级别，这一特点导致用户在选择时，容易出现混乱。本文正是从可靠性、使用、维护方面，对目前市场供应的CB级和PC级ATSE进行分析对比，供业内人员参考！2.基本概念及市场状况：ATSE定义： 由一个（或几个）转换开关电器和其它必需的电器组成，用于检测电源电路，并将一个或多个负载电路从一个电源自动转换到另一个电源的电器PC级ATSE：能够接通、承载、但不用于分断短路电流的ATSECB级ATSE：配备过电流脱扣器的ATSE，它的主触头能够接通并用于分断短路电流说明：（1）一种开关只有首先符合ATSE标准，才能有PC级与CB级之分，由于ATSE还没有进行CCC认证，所以，目前能够证明开关符合ATSE标准的唯一依据是获得CQC认证（按照GB/14048.11产品标准），本文讨论的是具有CQC认证的ATSE。（2）按照标准，PC级和CB级ATSE的型式试验要求是不同的，所发的CQC证书也是不同的，不能混淆，不能替代。（3）目前，世界上的CB级ATSE，都是直接采用断路器作为本体，因此，CB级ATSE具有所选断路器的全部特性。（4）PC级ATSE有两种结构：一种是用现成的隔离开关或者负荷开关作为本体，这是国内大部分PC级的结构；另一种是完全重新设计，是日本爱知，ASCO等采用的结构。（5）美国、日本市场基本上是采用PC级ATSE，欧洲以CB级为主（但均是采用MCCB(塑壳断路器)作为本体开关）（6）世界上专业的知名厂商：日本爱知，日本共立，ASCO等几家专业厂商，只制造PC级ATSE，不制造CB级ATSE。3.对比：3.1CB级ATSE结构：目前的CB级ATSE，都是用两个相同的断路器，通过模拟手推动的操作机构，在控制器的控制下，分别推动开关接通和断开实现电源的自动转换。CB级ATSE的操作机构有单电机操作和双电机驱动两种，国内CB级ATSE，基本上是采用单电机驱动机构，ABB、施耐德进口产品是采用双电操驱动机构。CB级ATSE开关用本体，欧洲ABB、施耐德是采用MCCB作为本体，没有采用MCB作为本体的产品，国内63A以下电流等级CB级ATSE，基本是采用MCB为本体。3.2PC级ATSE结构：按照ATSE标准定义，PC级ATSE有两种结构，一种是专用的ATSE，整个开关的是重新设计制造，是ATSE专用的开关；一种是直接借用隔离开关（或者负荷开关）作为ATSE的本体开关，属于派生的ATSE， 开关本体为隔离（负荷）开关传动机构（电机驱动）控制器：说明：这种ATSE的电气特性取决于所选隔离开关的电气特性。优点是开发风险小，周期短，结构简单可靠，成本很低。缺点是，电气特性受制于选用的开关，要提高开关的技术指标和达到很高的可靠性，必需改造开关本体。 整个开关（包括触头材料、压力、分离速度、灭弧机构、传动机构等等）都是独立重新设计的专用PC级ATSE：这种方案的缺点是，开发周期长、风险大、投资大、成本高。优点是可以提高ATSE的技术指标（高于标准要求）和达到很高的可靠性，世界领先的专业ATSE供应商（日本爱知，日本共立，ASCO，GE）。4.对比分析4.1关于符合标准要求：ATSE标准规定：“如果断路器经过试验，符合有关产品标准要求，且试验条件的严酷程度不低于本标准的规定时，断路器可不加特殊改进用作ATSE的主触头开关电器”。按照这个规定，只有符合GB14048.2 标准要求的断路器，并且其试验的严酷程度高于ATSE标准要求，才能够用作ATSE的主触头开关电器，但是，目前市场销售的CB级ATSE，63A 以下基本上是采用MCB，MCB是家用电器系列产品，不属于GB14048系列（工业级），达不到GB14048规定的要求，不能够用作ATSE的主触头开关电器，此点需要用户（设计、使用）特别注意。PC级ATSE，无论是重新设计主触头还是借用负荷开关，都是按照GB14048系列开关相应的要求设计制造。4.2电源供应：ATSE是一种保证电源供应的开关，从概念讲，任何时候都必须保证电源的供应，至于是否需要切断电路，是其他开关的任务。PC级ATSE，在任何状况下，都能够保证电源的供应，符合系统使用ATSE的核心目的。CB级ATSE，由于采用了断路器，是一种会“自动切断电源的开关”，在过载、短路等状况下自动切断电源，这不符合ATSE的核心用途。特别对于断路器的过载特性，一般的断路器，都具备过载和短路保护双重功能，从ATSE保障电源供应的角度看，过载不属于电源故障，不允许过载切断重要负荷的电源。所以，不能采用具有过载保护功能的断路器作为ATSE主触头开关电器。 4.3关于结构可靠性：CB级ATSE是由断路器组成，不仅要具备自动转换功能，还要具备过载、短路保护功能，而断路器以分断电弧为己任，要求机构快速脱扣，易发生滑扣、再扣不可靠等问题，而PC级ATSE则不存在这些问题。CB级ATSE是所有ATSE解决方案中，结构最复杂的方案，复杂就意味着可靠性相对较低。一般CB级ATSE运动部件是PC级ATSE的两倍以上，按照结构越复杂，可靠性越低的可靠性原理，采用断路器为开关本体的CB级ATSE，可靠性要低于PC级ATSE。4.4实际运用差异：如果PC级ATSE前面的断路器和CB级ATSE采用的断路器是同样的型号和规格，两个电路的保护功能是等效的，但转换功能不同，区别在于，如果因为任何原因，CB级ATSE的断路器和下级某一断路器同时脱扣，全部负载电源将被切断，开关不会自动转换，需要人工专门操作才能恢复供电。如果是多个重要负载，用CB级ATSE将会因为一个负载故障导致全部负载断电的问题。这有背于ATSE的初衷。美国UL1008规定，在CB级ATSE产品上面必须注明：“如果保护功能起作用，转换功能将失效”。采用PC级ATSE，如果出现前端断路器与后端某一断路器同时跳闸，控制器能够检测到电源停电，将会转换到备用电源，确保其它重要负载的连续供电。4.5可靠性问题：由于选择性保护是一个困难的问题，断路器一致性不好或者选择性保护计算不当，容易导致上下级断路器同时跳闸。如果CB级ATSE的断路器与下级断路器同时跳闸，就会造成其它线路重要负载电源供应中断，ATSE失去保证重要负载电源供应的作用。PC级ATSE没有这个问题。4.6维修问题：如果断路器出现故障，一般电工知道如何更换（通常是采购一个同样电流等级的断路器）。但CB级ATSE一个断路器出现故障时，电工是无法更换的，必须更换全新的ATSE。由于ATSE的供应不象断路器那样顺畅，所以，用断路器组成的ATSE存在因为不能及时采购到新产品而使电路长期停电的隐患。PC级ATSE也存在维修问题，但由于PC级ATSE的可靠性高于CB级ATSE，所以，故障的概率低于CB级ATSE。另外，即使在大多数故障下，PC级ATSE往往可以通过手动操作将开关置于接通状态，先保障负载通电再维修。而断路器的大多数故障，无法保障继续通电，需要更换，会导致长时间停电。4.7关于紧急状况手动控制：ATSE是决定重要负载电源的开关，即使在ATSE控制器出现故障的状况下，也必须能够通过手动控制，确保电源的供应。经验表明，断路器再扣不到位的故障率，远远大于负荷开关（或者结构相当的专用PC级ATSE），如果出现再扣不到位的故障，断路器就不能够通过手动接通电源。PC级ATSE，结构简单，几乎不会出现手动不能够操作的故障。4.8消防系统消防电源的可靠性要求很高，消防设备一旦启动，就必须连续运行，不得停机，因此，用于消防设备的ATSE，需要同时满足下列要求： a) 选择PC级ATSE：按照IECIEC62091固定式消防泵控制器标准，用于消防泵的ATSE只能够采用PC级ATSE。民用建筑电气设计规范（JGJ16-2008）.4规定“当采用CB级ATSE为消防负荷供电时，应采用仅具短路保护的断路器组成的ATSE，其保护选择性应与上下级保护电器相配合。”b) 如果消防设备没有启动，就应该随时接通到正常电源（具有自投自复功能），而一旦消防设备启动，无论是常用供电电源还是备用电源，只要电源正常，就不能够转换（即自复功能自动取消），因为每一次转换都会导致接触器跳闸，意味着消防设备停止运行，需要重新启动，这不符合消防的要求。 c) 消防设备一旦启动，如果出现电源故障，就必需立即转换，由于ATSE转换会导致接触器跳闸，消防电机停机，所以即使转换成功，也需要重新启动。如果希望消防电机在ATSE转换后自动连续运行，就要求ATSE具有辅助触点，利用辅助触点在ATSE完成转换后自动启动接触器，保证负载自动连续运行。d) 消防设备一旦启动，就必须确保连续运行，为保证消防设备电机运行时电源出现断相故障的转换，ATSE应具有电动机带载运行缺相转换功能（ 注：ATSE标准规定在空载条件下检查断相转换功能，此条要求超出标准要求），理由是，消防设备遇火灾正在工作时，如果电源出现断相，ATSE就必须能够转换到另一电源以确保消防设备电机持续的运行，否则连续在断相下工作，消防电机很快会烧毁。