數(shù)據(jù)中心的配電系統(tǒng)絕大部分都涉及兩路外市電相互之間的切換或者外部供電與柴油發(fā)電機(jī)組之間的切換。這些切換動(dòng)作一般是由自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這樣看來(lái)，自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的可靠性將直接影響到供電系統(tǒng)的冗余架構(gòu)是否能夠發(fā)揮作用。

一、什么是自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)

根據(jù)GB／T14048.11-2002《自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器》的定義，自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)設(shè)備(Automatic Transfer Switching Equipment)，是指由一個(gè)或幾個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器和其他必需的電器組成，用于監(jiān)測(cè)電源電路，并將一個(gè)或幾個(gè)負(fù)載電路從一路電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)電源的電器。

二、ATS的分類

從分類上來(lái)看，主要分為PC型和CB型。其中：

PC型是指PC型ATSE是指能夠接通、承載，但不用于分?jǐn)喽搪冯娏鞯腁TS；

CB型ATS配備過(guò)電流脫扣器，其觸頭能接通并用于分?jǐn)喽搪冯娏?#xff1b;

這么說(shuō)有點(diǎn)不夠具體。詳細(xì)點(diǎn)說(shuō)就是CB型ATS由兩臺(tái)斷路器加機(jī)械連鎖機(jī)構(gòu)組成，具有短路保護(hù)功能；PC型ATSE為一體式結(jié)構(gòu)(三點(diǎn)式)，是雙電源切換的專用開(kāi)關(guān)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，自動(dòng)聯(lián)鎖、轉(zhuǎn)換速度快、安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)，但PC型ATS需要配備短路保護(hù)電器。

上面這個(gè)圖中就是一個(gè)比較常見(jiàn)的斷路器式CB型ATS，可以清楚的看出來(lái)這是由斷路器和相應(yīng)的控制器組成的。

?這個(gè)是PC型ATS典型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，看起來(lái)里面是什么就沒(méi)那么清晰了，其實(shí)基本原理是這樣的：

具體怎么工作的，我就不細(xì)說(shuō)了，這個(gè)圖還是很簡(jiǎn)單的。

對(duì)于數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用場(chǎng)景，我們一般是在UPS前端或制冷系統(tǒng)供電前端外市電切換或者柴油發(fā)電機(jī)切換，因此，對(duì)于切換時(shí)間的容忍程度相對(duì)較高，從幾十毫秒的量級(jí)到幾秒的量級(jí)也都是可以承受的。所以，我個(gè)人覺(jué)得切換時(shí)間不應(yīng)該作為CB型和PC型選擇的主要依據(jù)。那么，在選擇的時(shí)候我們應(yīng)該關(guān)注什么呢？我認(rèn)為主要應(yīng)該從可靠性角度來(lái)衡量。

從結(jié)構(gòu)上以及實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)上看，PC型ATS設(shè)備由于采用了一體化設(shè)計(jì)以及相對(duì)可靠的接觸器式結(jié)構(gòu)，一般來(lái)說(shuō)可靠性更高一些，在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域應(yīng)用也更為廣泛。當(dāng)然，PC型的也貴一些。?

?

三、PC型ATS設(shè)備在數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)里應(yīng)用的要點(diǎn)

1、短路保護(hù)電器的使用

??? 在前面已經(jīng)提到了，PC型ATS設(shè)備不具有斷開(kāi)短路電流的能力，因此在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其上下游要合理配置相應(yīng)的短路保護(hù)電器，也就是斷路器、熔斷器等。

2、短路耐受電流

PC型ATS不具備保護(hù)能力，在發(fā)生短路故障時(shí)，要在一定的時(shí)間內(nèi)可以忍受一定的短路電流通過(guò)，這個(gè)值在國(guó)標(biāo)GB14048.11中是這樣要求的：

額定電流/A	耐受時(shí)間/s	耐受電流/kA
Icw＜100	0.03	5
100≤Icw＜400	0.03	10
400≤Icw＜500	0.06	10
500≤Icw＜1000	0.06	20Ie
1000≤Icw	0.06	20Ie或50（取較低值）

當(dāng)然這個(gè)僅僅是國(guó)標(biāo)中的最低要求，具體需要ATS耐受多大的電流還是要通過(guò)短路電流計(jì)算得出的。

3、額定短時(shí)耐受電流值

在國(guó)標(biāo)中對(duì)于ATS設(shè)備比較常見(jiàn)的有兩種使用類別：AC-31A和AC-33A，他們主要的區(qū)別在于額定短時(shí)耐受電流值上。

?

	I/Ie	U/Ue	Cos	通電時(shí)間/s
AC-31A	1.5	1.05	0.05	0.05
AC-33A	6	1.05	0.05	0.05

?

由于上面的特點(diǎn)，AC-31A適用于交流、頻繁操作、無(wú)感或微感負(fù)載；AC-33A適用于交流、頻繁操作、電動(dòng)機(jī)負(fù)載等。

因此，在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用中，考慮到UPS輸入端呈感性負(fù)載特性，尤其是工頻UPS設(shè)備，其前端的ATS還是選擇AC-33A更為可靠一些；而對(duì)于用于空調(diào)供電系統(tǒng)切換的ATS設(shè)備，那就更應(yīng)該選用AC-33A了。

?

4、二位式與三位式的選擇

二位式ATSE主觸頭僅有“常用電源位”與“備用電源位”，轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間快，供電可靠性高。

三位式ATSE有多個(gè)“零位”，主要用于帶高感抗或大電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)換時(shí)，為避免沖擊電流做“暫態(tài)停留”之用，即主觸頭處于空擋，負(fù)載斷電時(shí)間是二位式的2—3倍。

在以往較為常見(jiàn)的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，市電與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換用的ATSE，可使用三位式ATS。這里面主要考慮到柴油發(fā)電機(jī)在接收到啟動(dòng)信號(hào)后，到能夠輸出平穩(wěn)的電能這個(gè)過(guò)程需要一個(gè)時(shí)間，因此可以考慮三位式的ATS設(shè)備。而具體到某個(gè)機(jī)房是該用二位式還是三位式，還應(yīng)該根據(jù)自身的情況來(lái)考慮。

5、三極還是四極

所謂三級(jí)還是四級(jí)，指的是轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是不是轉(zhuǎn)換零線。這個(gè)問(wèn)題在規(guī)范中是有較為明確的說(shuō)明的

根據(jù)IEC 456．1．5標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：

（1）正常供電電源與備用發(fā)電機(jī)之間若不是同一接地網(wǎng)絡(luò)時(shí)，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)應(yīng)該選用四極開(kāi)關(guān)；

（2）帶剩余電流保護(hù)的雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)應(yīng)采用四極開(kāi)關(guān)。

（3）兩種不同接地系統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換應(yīng)選用四極開(kāi)關(guān)。

對(duì)于一般的數(shù)據(jù)中心機(jī)房來(lái)講，還是以四極轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為主。四極開(kāi)關(guān)中的零線切換，是與相線切換不同的。這是因?yàn)橄嗑€的切換采用的是先斷后通策略，而零線一旦斷開(kāi)將會(huì)使得后端供電系統(tǒng)零電位懸浮，而UPS輸出端的零線一般都是直接接輸入端，因此零電位懸浮會(huì)直接反應(yīng)到后端的IT設(shè)備上，極有可能造成IT設(shè)備工作異常或者斷電。

所以，四級(jí)的ATS在切零線時(shí)是采用先通后斷的策略。

6、最好是配置旁路

旁路的主要作用是能夠在ATS設(shè)備維護(hù)或者故障處理時(shí)，可以對(duì)后端負(fù)載繼續(xù)供電，這一點(diǎn)對(duì)于數(shù)據(jù)中心機(jī)房供電是尤為重要的。

7、延時(shí)值的設(shè)定

在負(fù)載切換過(guò)程中，尤其是將負(fù)載切至柴油發(fā)電機(jī)組時(shí)和制冷系統(tǒng)供電切換時(shí)，我們不希望把全部負(fù)載一下子都加上，而是想要一個(gè)逐步增加負(fù)載的過(guò)程，這個(gè)時(shí)候可以考慮利用多臺(tái)ATS設(shè)備切換并設(shè)置不同的延時(shí)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而確保負(fù)載不是突加到另一路電源上。

最后附一個(gè)表吧，這個(gè)表不是我統(tǒng)計(jì)的，這是上海電器科學(xué)研究所出具的，供大家在選型時(shí)參考吧

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的自动转换开关（ATS）在数据中心配电系统中的应用的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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