电源自动转换配合问题探讨-建筑电气2009.8
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【摘要】通过对各层次电源自动转换的关联性分析，指出其常被忽视的配合问题并提出解决措施，以期引起人们对此问题的重视。 【关
文本预览
电源自动转换配合问题探讨
李炳魁(华南理工大学建筑设计研究院，广州市510641)
Discussion about the Coordination Problems ofthe AutomaticTransfer of thePowerSupply
LiBingkui(Architectural Design&ResearchInstitute South ChinaUniversityofTechnology，Guangzhou 510641，China)
Abstract Through the correlation analysis on 在当今的民用建筑中。电源自动转换技术的应用
all levels of automatically transferred power supplies， 已相当普遍。在实际工程中。有些技术人员往往仅关
the often neglected problems of coordination are
注单个环节的转换．不同层次的电源转换之间存在的
pointed out and the solutions are proposed in order
to arouse the recognition of the people on these 关联和配合问题却常被忽视，这样就有可能存在误动
problems． 作隐患，对系统转换产生不利影响。本文将就此问题
Key words Power supply transferlayer Sustained
power—o仃 Non—sustained power—off Time delay 进行探讨。
1 系统形式
摘要通过对各层次电源自动转换的关联性分
析，指出其常被忽视的配合问题并提出解决措施，以 图l～3为常见的三种系统形式。三种系统都包
期引起人们对此问题的重视。 含从中压到末级配电各层次的电源转换，其区别在于
关键词 电源转换层次持续性断电 非持续性 中压供电方案的不同，即中压电源为一用一备、两用
断电延时 互备、两用一备。为简单起见，本文只讨论针对重要
重要负荷 重要负荷 重要负荷
图1 中压进线一用一备 图2中压进线两用互备 图3中压进线两用一备
Fig．1 Theincoming linesformedium Fig．2 Theincominglinesformedium voltage， Fig．3 The incominglinesformedium
voltage，one foruseandOlrleforsmndby botllforUSeandstandbyforeach other voltage．twoforuseandoneforstandby
皇墨自垫薹堡呈鱼囹曼堡塑51苎苎3!II建裁电乞。
-●———_——_l—●_●I BUlLDlNG
2口口9年第日期I ELECTRICITY
负荷供电的自动转换的情况，不讨论手动操作及重复 层次之间的关联性。从而对转换层次作出正确选择。
故障的情况。 3．1 第1层次
如果图1系统中的中压母线M断电．则原因有
2电源转换层次及运行概述
两种情况：其一为主供电源断电。此时主供电源开
对民用建筑而言．一般具有以下全部或其中几个 关会因失压而跳闸，备用电源自动投入即恢复供电．
层次的电源转换：①中压电源转换，即图1及图3形 第1层次电源转换完成．此转换过程会造成下行各层
式的转换或图2形式的母联操作；②不同变压器低压 的非持续性断电；其二为母线故障，电源开关作保护
系统之间的转换，即低压母联操作；③自备应急发电 性跳闸。此时第1层次转换不得进行，整个市电系统
机与市电的转换：④重要负荷双回路电源的末级切换。 将持续断电。
2．1 第1层次 如果图2系统中的某一段中压母线断电．则原因
中压电源为一用一备或两用一备时，可采用标准 亦有两种情况：其一为某一中压电源断电．此时相应
的中压备用自投装置。电源为两用互备时，则与低压 电源进线开关会因失压跳闸，母联闭合即恢复供电，
系统母联操作程序类似，转换在两路进线及母联3个 第l层次电源转换完成，此转换过程会造成M。或M：
开关之间进行。正常情况下母联处于分断状态，两电 下行各层的非持续性断电；其二为某段中压母线故
源分列运行。母联与两进线开关之间须分别设有电 障，相应电源开关作保护性跳闸，此时不得进行母联
气、机械联锁，3个开关在任何情况下均不得同时闭合。 操作，该母线段的出线将持续断电。故障发生在M，
2．2第2层次 或M：段母线，对第l、2层次的影响呈对称性相同，
《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16—2008)4．4．12 但对第3层次而言，M．段故障不会使C电源断电，
条明确规定： “低压母联断路器自投时应有一定的 M：段故障则会导致C电源非持续性断电。
延时，当电源主断路器因过载或短路分闸时，母联 图3系统中，如某一侧主供电源断电，则中压备
断路器不得自动合闸。”可以采用任一侧电源断电和 用电源3A，自动投入于该侧母线，此转换过程会造成
其主开关分断信号作为母联操作的必要条件。其操作 该侧母线下行各层的非持续性断电：如果某段母线故
过程应该为：一侧电源开关失压脱扣一卸载三级负 障，则备用电源不得投入。该母线段的出线将持续断
荷一母联闭合一恢复断电母线上的一、二级负荷供 电。对下行各层次转换的影响与图2系统相同。
电；自复过程：断电电源恢复_分断母联一闭合电 3．2第2层次
源进线开关_+恢复全部负荷供电。 首先第1层次任何一种断电情况发生时，都会导
2．3第3层次 致第2层次QF，、QF：处一侧或两侧电源持续或非持
自备应急发电机与市电的转换，通常采用ATSE 续性断电。如果是双侧持续性断电，如图l系统M
即双电源自动转换装置，转换过程为：两段低压母线 母线故障的情况，则第2层次转换已无意义，只有启
同时断电_发出信号启动发电机一ATSE转换至发 动发电机并通过第3层次转换向重要负荷供电：如果
电机电源向应急母线段供电：自复过程：市电恢复—， 是单侧或双侧非持续性断电，则通过第1层次的转换
在短时间内即可恢复。此时第2层次转换无需进行，
ATsE转换至市电供电一发电机延时停机。此层转换
如图l系统之主供中压电源断电的情况，或图2系统
可选用带有发电机控制信号的AlOE，该系统通常被
之某一中压电源断电的情况、或图3系统之某一中压
作为低压配电的一部分设置在低压配电室。
主供电源断电的情况：如果是单侧持续性断电，需实
2．4第4层次
末级配电箱处的转换，通常采用末端型ATSE， 施第2层次转换，即低压母联操作，如图2或图3系
统中某一段中压母线故障的情况。
转换动作取决于两路电源的状态。
三种系统形式中，任何l台变压器故障，亦会造
3各层次转换关联分析
成第2层次对应一侧的低压电源持续性断电，需实施
通过对各种断电情形下的逐层分析来探讨各转换 第2层次转换。如果某一段低压母线发生故障，此时
4
●■一A蟑．!!!殳塑：垫!!：!对应的电源进线主开关已作保护性跳闸，第2层次转 立的，不同的断电原因、断电所处层次的不同，对转
换不得进行，该段母线的出线将持续断电，这将导致 换的层次选择和要求则不同。不同的转换层次之间存
第3层次或第4层次的转换。反言之，如果某段低压 在着相互关联。这些关联要求相互之间应有必要的
母线单独持续性断电．则原因应该是其自身故障。 配合，应该有先后顺序，否则将存在误动作隐患。
3．3第3层次 第1～3层次正确的转换选择见下表。
通常我们都会把第3层次转换及应急母线L。设在
第1～3层次正确的转换选择
低压配电室，C电源通过断路器或熔断器直接接于L2 Tab．Correct transferselection of layer 1—3
母线段，所以C与L2的有无电状态是一致的。对于L2 系统形式 断电情形 转换选择 发电桃
即C电源非持续断电的情况，第3层次转换无需进 lA，断电 仅第1层转换动作
图1
M母线故障 仅第3层转换动作 需启动
行；如果图1系统中的M母线故障则L1、L2将同时
图2 2Al或2A2断电 仪第1层转换动作
持续断电，因而必须启动发电机并实施第3层次转换；
图3 3Al或3A2断电 仅第1层一侧转换动作
如果发生L．母线单独持续性断电，则第3层次转换不 图2、图3 Ml或M2母线故障 仅第2层转换动作
动作，而直接由第4层次转换动作。 Tl或T2变压器故障 仅第2层转换动作
第l一3层均不动作
如果发生L：母线单独持续性断电，则存在两种 LI母线故障 (仅第4层转换动作)
情况：①L。下有单电源负荷，则应启．动发电机并实 L2母线故障，LE下
仅第3层转换动作 需启动
有单电源负荷
施第3层次转换。此时发电机控制信号应取自第3层
图1。3 第3层转换可动作．但
ATSE；②L。下无单电源负荷。因此时D电源正常，
李炳魁(华南理工大学建筑设计研究院，广州市510641)
Discussion about the Coordination Problems ofthe AutomaticTransfer of thePowerSupply
LiBingkui(Architectural Design&ResearchInstitute South ChinaUniversityofTechnology，Guangzhou 510641，China)
Abstract Through the correlation analysis on 在当今的民用建筑中。电源自动转换技术的应用
all levels of automatically transferred power supplies， 已相当普遍。在实际工程中。有些技术人员往往仅关
the often neglected problems of coordination are
注单个环节的转换．不同层次的电源转换之间存在的
pointed out and the solutions are proposed in order
to arouse the recognition of the people on these 关联和配合问题却常被忽视，这样就有可能存在误动
problems． 作隐患，对系统转换产生不利影响。本文将就此问题
Key words Power supply transferlayer Sustained
power—o仃 Non—sustained power—off Time delay 进行探讨。
1 系统形式
摘要通过对各层次电源自动转换的关联性分
析，指出其常被忽视的配合问题并提出解决措施，以 图l～3为常见的三种系统形式。三种系统都包
期引起人们对此问题的重视。 含从中压到末级配电各层次的电源转换，其区别在于
关键词 电源转换层次持续性断电 非持续性 中压供电方案的不同，即中压电源为一用一备、两用
断电延时 互备、两用一备。为简单起见，本文只讨论针对重要
重要负荷 重要负荷 重要负荷
图1 中压进线一用一备 图2中压进线两用互备 图3中压进线两用一备
Fig．1 Theincoming linesformedium Fig．2 Theincominglinesformedium voltage， Fig．3 The incominglinesformedium
voltage，one foruseandOlrleforsmndby botllforUSeandstandbyforeach other voltage．twoforuseandoneforstandby
皇墨自垫薹堡呈鱼囹曼堡塑51苎苎3!II建裁电乞。
-●———_——_l—●_●I BUlLDlNG
2口口9年第日期I ELECTRICITY
负荷供电的自动转换的情况，不讨论手动操作及重复 层次之间的关联性。从而对转换层次作出正确选择。
故障的情况。 3．1 第1层次
如果图1系统中的中压母线M断电．则原因有
2电源转换层次及运行概述
两种情况：其一为主供电源断电。此时主供电源开
对民用建筑而言．一般具有以下全部或其中几个 关会因失压而跳闸，备用电源自动投入即恢复供电．
层次的电源转换：①中压电源转换，即图1及图3形 第1层次电源转换完成．此转换过程会造成下行各层
式的转换或图2形式的母联操作；②不同变压器低压 的非持续性断电；其二为母线故障，电源开关作保护
系统之间的转换，即低压母联操作；③自备应急发电 性跳闸。此时第1层次转换不得进行，整个市电系统
机与市电的转换：④重要负荷双回路电源的末级切换。 将持续断电。
2．1 第1层次 如果图2系统中的某一段中压母线断电．则原因
中压电源为一用一备或两用一备时，可采用标准 亦有两种情况：其一为某一中压电源断电．此时相应
的中压备用自投装置。电源为两用互备时，则与低压 电源进线开关会因失压跳闸，母联闭合即恢复供电，
系统母联操作程序类似，转换在两路进线及母联3个 第l层次电源转换完成，此转换过程会造成M。或M：
开关之间进行。正常情况下母联处于分断状态，两电 下行各层的非持续性断电；其二为某段中压母线故
源分列运行。母联与两进线开关之间须分别设有电 障，相应电源开关作保护性跳闸，此时不得进行母联
气、机械联锁，3个开关在任何情况下均不得同时闭合。 操作，该母线段的出线将持续断电。故障发生在M，
2．2第2层次 或M：段母线，对第l、2层次的影响呈对称性相同，
《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16—2008)4．4．12 但对第3层次而言，M．段故障不会使C电源断电，
条明确规定： “低压母联断路器自投时应有一定的 M：段故障则会导致C电源非持续性断电。
延时，当电源主断路器因过载或短路分闸时，母联 图3系统中，如某一侧主供电源断电，则中压备
断路器不得自动合闸。”可以采用任一侧电源断电和 用电源3A，自动投入于该侧母线，此转换过程会造成
其主开关分断信号作为母联操作的必要条件。其操作 该侧母线下行各层的非持续性断电：如果某段母线故
过程应该为：一侧电源开关失压脱扣一卸载三级负 障，则备用电源不得投入。该母线段的出线将持续断
荷一母联闭合一恢复断电母线上的一、二级负荷供 电。对下行各层次转换的影响与图2系统相同。
电；自复过程：断电电源恢复_分断母联一闭合电 3．2第2层次
源进线开关_+恢复全部负荷供电。 首先第1层次任何一种断电情况发生时，都会导
2．3第3层次 致第2层次QF，、QF：处一侧或两侧电源持续或非持
自备应急发电机与市电的转换，通常采用ATSE 续性断电。如果是双侧持续性断电，如图l系统M
即双电源自动转换装置，转换过程为：两段低压母线 母线故障的情况，则第2层次转换已无意义，只有启
同时断电_发出信号启动发电机一ATSE转换至发 动发电机并通过第3层次转换向重要负荷供电：如果
电机电源向应急母线段供电：自复过程：市电恢复—， 是单侧或双侧非持续性断电，则通过第1层次的转换
在短时间内即可恢复。此时第2层次转换无需进行，
ATsE转换至市电供电一发电机延时停机。此层转换
如图l系统之主供中压电源断电的情况，或图2系统
可选用带有发电机控制信号的AlOE，该系统通常被
之某一中压电源断电的情况、或图3系统之某一中压
作为低压配电的一部分设置在低压配电室。
主供电源断电的情况：如果是单侧持续性断电，需实
2．4第4层次
末级配电箱处的转换，通常采用末端型ATSE， 施第2层次转换，即低压母联操作，如图2或图3系
统中某一段中压母线故障的情况。
转换动作取决于两路电源的状态。
三种系统形式中，任何l台变压器故障，亦会造
3各层次转换关联分析
成第2层次对应一侧的低压电源持续性断电，需实施
通过对各种断电情形下的逐层分析来探讨各转换 第2层次转换。如果某一段低压母线发生故障，此时
4
●■一A蟑．!!!殳塑：垫!!：!对应的电源进线主开关已作保护性跳闸，第2层次转 立的，不同的断电原因、断电所处层次的不同，对转
换不得进行，该段母线的出线将持续断电，这将导致 换的层次选择和要求则不同。不同的转换层次之间存
第3层次或第4层次的转换。反言之，如果某段低压 在着相互关联。这些关联要求相互之间应有必要的
母线单独持续性断电．则原因应该是其自身故障。 配合，应该有先后顺序，否则将存在误动作隐患。
3．3第3层次 第1～3层次正确的转换选择见下表。
通常我们都会把第3层次转换及应急母线L。设在
第1～3层次正确的转换选择
低压配电室，C电源通过断路器或熔断器直接接于L2 Tab．Correct transferselection of layer 1—3
母线段，所以C与L2的有无电状态是一致的。对于L2 系统形式 断电情形 转换选择 发电桃
即C电源非持续断电的情况，第3层次转换无需进 lA，断电 仅第1层转换动作
图1
M母线故障 仅第3层转换动作 需启动
行；如果图1系统中的M母线故障则L1、L2将同时
图2 2Al或2A2断电 仪第1层转换动作
持续断电，因而必须启动发电机并实施第3层次转换；
图3 3Al或3A2断电 仅第1层一侧转换动作
如果发生L．母线单独持续性断电，则第3层次转换不 图2、图3 Ml或M2母线故障 仅第2层转换动作
动作，而直接由第4层次转换动作。 Tl或T2变压器故障 仅第2层转换动作
第l一3层均不动作
如果发生L：母线单独持续性断电，则存在两种 LI母线故障 (仅第4层转换动作)
情况：①L。下有单电源负荷，则应启．动发电机并实 L2母线故障，LE下
仅第3层转换动作 需启动
有单电源负荷
施第3层次转换。此时发电机控制信号应取自第3层
图1。3 第3层转换可动作．但
ATSE；②L。下无单电源负荷。因此时D电源正常，
AIGC"该文章《电源自动转换配合问题探讨》发表于2009年8月的建筑电气领域期刊中。主要内容围绕在建筑电气工程中，电力供应系统的稳定性与安全性是至关重要的，其中电源自动转换（如UPS不间断电源系统或双电源切换装置）的应用显得尤为关键。文章详细分析了自动转换设备在建筑设计、施工安装、运行维护等环节中的作用，如何确保在主供电源故障时能迅速无缝地切换到备用电源，避免因电力中断对建筑内部设施（如电梯、消防系统、照明、信息系统等）正常运作造成影响。此外，文章还可能讨论了不同类型的自动转换设备的特点、选型原则，以及在实际应用中遇到的问题及解决方案，为建筑电气设计者和从业者提供了一定的技术参考和支持，以促进电源管理系统的完善与优化。"
