摘要：本文結合地鐵車站負荷分類及供電要求，對地鐵車站末級配電箱的自動轉換裝置的功能、設置需求、實際應用等方面進行了分析闡述。

　　關鍵詞：自動轉換裝置、地鐵工程、負荷分類、低壓配電箱

　　Abstract: based on the subway station load classification and power supply requirements, in metro station level distribution box at the end of the automatic conversion device functions, set up demand, and practical application are discussed in this paper.

　　Keywords: automatic switching device, subway engineering, load classification, low voltage distribution box

　　中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：

　　1.地鐵車站用電設備的負荷分類及設計原則

　　在國家規范《GB50157-2003地鐵設計規范》中，對地鐵車站用電設備的負荷分類是有基本要求的。在廣州地鐵工程的設計技術要求中，也明確了這部分內容。

　　1.1 地鐵車站用電設備的負荷分類及配電方式

　　地鐵低壓配電與照明系統主要由動力變壓器、低壓柜(包括降壓變電所內低壓柜和環控電控室內低壓柜)、各級配電箱和控制箱以及電纜、電線和照明燈具組成。其主要功能是根據地鐵各系統設備的要求，安全、可靠、經濟地對各系統設備供電，滿足運營需要。其中，用電設備按其不同的用途和重要性分為一、二、三級負荷。

　　1.1.1 一級負荷及其供電要求

　　應急照明、變電所操作電源、FAS(火災自動報警系統)設備、消防系統設備、消防電梯、地下站廳站臺照明、地下區間照明、排煙系統用風機及電動閥門、通信系統設備、信號系統設備、電力監控系統設備、BAS(環境與設備監控系統)設備、AFC(自動售檢票系統)設備、兼作疏散用的自動扶梯、屏蔽門、防護門、防淹門、車站排水泵及其它緊急情況(包括火災)時仍需運行的設備。其中應急照明、變電所操作電源、FAS設備、通信系統設備、信號系統設備為特別重要負荷。

　　一級負荷一般自降壓變電所的兩段母線分別饋出一路電源，在末端配電箱自動切換。相鄰的一級負荷可共用切換箱。

　　環控一級負荷設備從降壓變電所的兩段母線分別引出一路電源，在環控電控室進行自動切換，再從環控電控室母線單回路引至用電負荷。或者，從降壓變電所一、二級負荷母線單回路引至用電負荷。

　　公共區照明采用分塊控制、交叉供電的配電方式，由變電所兩段母線各擔負一半負荷。

　　1.1.2 二級負荷及其供電要求

　　地面站廳站臺照明、附屬房間照明、普通風機、排污泵、電梯、自動扶梯及需要24小時運營的空調系統(包括其冷水機組、水泵、冷卻塔及相關電動閥門等)。

　　從降壓變電所、環控電控室的一、二級負荷母線饋出單回路供電電源至設備末端配電箱。

　　1.1.3 三級負荷及其供電要求

　　其它空調制冷及水系統設備、鍋爐設備、廣告照明、清潔設備、電熱設備。

　　從降壓變電所三級負荷母線單回路供電至末端配電箱或設備。當供電系統為非正常運行方式時，允許將其切除。

　　2.電源切換箱的自動轉換裝置(ATSE)的分析

　　依據國家規范GB50052-95《供配電系統設計規范》與行業標準JGJ/16-92《民用建筑電氣設計規范》的要求：對于一些較重要的一、二級負荷，應采用雙電源供電。但建筑物的應急照明、消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙風機等消防設備的供電，應在最末一級配電箱處設置自動切換裝置。

　　目前在廣州地鐵五號線、二八號線延長線、廣佛線的車站低壓配電箱中的電源切換箱主要有兩類。一類是接觸器型電源切換箱，另一類是ATS型電源切換箱。

　　2.1 接觸器型電源切換箱

　　接觸器型電源切換箱的功能主體，即自動切換裝置(ATSE)，主要部件是兩個接觸器。兩個接觸器通過組合，再經過合理的機械/電氣聯鎖以后，作為切換執行部件，完成電源轉換功能。

　　2.1.1 ATSE的基本功能

　　(1)具有機械、電氣雙重互鎖功能。(2)能實現雙電源的手、自動切換和安全隔離。(3)設置主備電源指示燈、裝置運行狀態指示燈。(4)電源切換時間不大于3s。(5)機械壽命5000次以上，電氣壽命1000次以上。(6)采用不自投自復的操作。

　　2.1.2 接觸器互鎖

　　ATSE利用接觸器的工作原理，具有禁止功能，在線路中起安全保護作用。當電源一正常投入且斷路器1QF接通，按下啟動按鈕1SF，電源1的回路接通，電源指示燈1HW通電顯示。接觸器線圈1KM通電動作后，1KM的常開觸點閉合，裝置運行狀態指示燈通電顯示，1KM的常閉觸點斷開了電源二回路。若2KM得電吸合，必須先使1KM斷電釋放，其常閉觸點復位。這就防止了1KM、2KM同時吸合造成兩路電源同時接入發生故障，起到了互鎖作用。

　　2.2 ATS型電源切換箱

　　ATS型電源切換箱的的ATSE是集開關與邏輯控制于一體的裝置，無需外加控制器;即一體式PC級自動轉換裝置。ATSE采用PC級四級雙位的開關本體，采用線圈瞬時勵磁動作互投技術。開關采用互為主備的自投/自復模式。開關本體能夠接通、承載、但不用于分斷短路電流。

　　2.2.1 ATSE的基本功能

　　(1)具有機械、電氣雙重互鎖功能。(2)能實現雙電源的手動電氣帶載轉換與手動機械轉換功能。(3)采用雙投轉換開關形式。(4)采用線圈瞬時勵磁動作轉換操作機構。(5)具有獨立的滅弧接點。(6)額定電壓為380VAC、50Hz，耐受電壓為480VAC以上。(7)有高短路耐受能力,大于或等于其前端斷路器的短路分斷能力。(8)額定短時耐受電流20KA及以上。(9)電源切換時間不大于0.25s。(10)機械壽命6000次以上，電氣壽命3000次以上。

　　2.2.2 控制器部分

　　(1)采用微處理器為核心。(2)設置主備電源指示燈、裝置運行狀態故障指示燈。(3)可偵測兩路電源的電壓和頻率，具有電壓/頻率異常警告功能。(4)具有開關切換延時設定功能。

　　3.電源切換箱的應用情況

　　3.1 ATSE的結構及性能對比

　　通過對兩類電源切換箱的ATSE功能以及特性進行對比分析，可看到接觸器型ATSE與一體式PC級ATSE在以下三方面的差異

　　(1)可靠性：相對于一體式PC級ATSE，接觸器型ATSE因其接觸器線圈長期通電耗能，受電網波動線圈燒毀幾率相對較高;其觸頭也因抖動易熔焊。在機械連鎖、電氣可靠性方面，兩類型ATSE有著本質區別，一體式PC級ATSE相對更安全、更可靠。

　　(2)轉換速度：一體式PC級ATSE的切換平穩可靠，一般為0.1～0.2s。接觸器型ATSE一般只有1～3s。

　　(3)設備成本：接觸器型ATSE是最早應用于工程設計與實踐中的，一般由成套廠家自行組裝，生產制造方便;由于只完成電源轉換功能，因此電路簡單、價格相對較低。一體式PC級ATSE為統一設計制造，可實現自投自復、自投不自復、失壓、欠壓、斷相保護、手動/自動轉換、延時控制等多種功能，價格相對較高。

　　3.2 末級低壓配電箱的電源切換實施應用情況

　　以廣州地鐵五號線、二八號線延長線、廣佛線為例，其電源切換箱的設置有以下應用經驗：

　　(1)關于回路/負荷的重要性：對于地鐵車站，FAS電源、PIDS電源、通信電源、主控電源、屏蔽門電源等均與消防安全、信號安全或列車安全有密切關系的重要電源回路，一般以ATS型電源切換箱實現供電功能。

　　另外考慮運營管理模式，車站控制室作為車站緊急控制(IBP)盤、CCTV、調度控制等眾多設備的管理用房，既面向車站公共區又聯系設備區，因此針對該房間內的AFC電源、氣體滅火電源、FAS電源、門禁電源、OA系統電源和網絡系統電源，綜合設置一臺ATS型電源切換箱。

　　(2)關于轉換速度：對于地鐵車站出入口部位的設備，以及水泵、防淹門等非重要設備，一般對電源切換的速度沒有太高的要求，只要能實現電源系統的切換即可滿足功能需求，故設置接觸器型電源切換箱已滿足此功能。對于車站的一級負荷，除了要求電源切換箱的安全、可靠性以外，對轉換速度有嚴格要求的場合，可考慮設置ATS型電源切換箱。

　　4.小結

　　電源切換箱的主要核心部件自動轉換開關(ATSE)，是一種電源切換系統類的產品，隨著技術的不斷發展與進步，必然向著大電流容量、更多電壓等級、更高切換可靠性、更快切換速度、更完善功能的方向發展。

　　對于地鐵行業等具有特殊環境、特殊安全要求的應用場合，工程人員可以充分考慮實際應用環境、運營維保需求以及造價成本等綜合因素，合理選擇ATSE，設置安全、可靠及高性價比的電源切換箱。

　　參考文獻

　　1.國家標準《低壓開關設備和控制設備》第6部分：多功能電器 第1篇：自動轉換開關電器

　　2.International Electrotechnical Commission：IEC60947-6-1：1998，IDT

　　3.《GB50157-2003地鐵設計規范》