高层建筑双电源切换方案及其故障分析

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摘 要：现代建筑对于用电安全的要求越来越高，为了保障实际使用中用电的连续性和可靠性，很多情况下供电线路都采用了双回路的供电方式。文章从高层建筑的双电源切换方案设计及其故障分析的角度入手，提出了双电源切换电路的常见故障的一些解决措施，并介绍了一种多台变压器的双电源切换电路。最后，对双电源电路的安装提了一些建议措施，以尽量减少切换故障的发生。

关键词：高层建筑；双电源切换；故障；电气设计

中图分类号：TU85 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）14-0137-02

现在，在很多建筑中（如工厂、学校、酒店和写字楼等），都装配了两套供电电源装置，一路用于正常时电源的供电，另一路则用于应急时供电，也可以称为备用电源。当主电源的供电出现问题或需要检修时，紧急启动备用电源进行供电，把应急电源改为供电电源。在高层建筑中，诸如在楼道、水泵、消防照明等电路中采用双电源方式更为的普遍，双电源切换方式可以有效的保障电路供电的可靠性，同时也会相应的增加双电源转换带来的故障。在发达国家早已把双电源切换电路的研究、生产列为了产业的重点，得到了快速的发展，并使其逐步实现智能化、高新技术化。二十世纪的九十年代，在国内市场对双电源切换开关需求量很大，相继引进了日本株式会社的MZ和VSK系列高低压双电源切换开关，从法国引进电机驱动SirCOVER标准型和VS型电源切换开关。通过引进这些产品，我国的电气元件的种类得到很大的丰富。

1 高层建筑双电源切换方案

所谓的双电源切换电路，指的就是能够提供电源之间相互切换（通常称为倒电）的电路。例如，当用电高峰期，一些用电较紧张的区域常会采用拉闸限电的方式，这种情况下，工作电源与应急电源之间切换的频率就会比较频繁。供电发生中断时，一级负荷和二级负荷往往会在经济上和政治上造成重大的损失，甚至危及人员的生命安全。在发电厂、医院、银行、军事设施等重要场所，必须安装可靠的双电源的自动切换电路。

目前，随着计算机的运用领域的不断扩大，双电源切换开关普遍采用的是计算机的辅助设计方式，这样能使产品性能更可靠、结构更合理。下面介绍一种双电源切换电路。

如图1所示是双电源切换电路中的主电路，AC1为主电路的工作电源，而CB1为工作电源中的进线断路器，AC2为主电路的应急电源，而CB2为应急电源中的进线断路器。C为可逆的交流接触器，它是由两部分组成：工作电源进线接触器C11；应急电源进线接触器C21。图2和图3则为双电源切换电路的控制电路。其中，C12是工作电源的控制回路中的中间继电器，C22是应急电源的控制回路中的中间继电器。C为可逆的交流接触器，它可以通过机械的联锁机构进行互锁，另外，它与控制电路中间继电器C12和C22构成双重互锁。这种切换电路更适合在工业环境下安全运行。

2 常见双电源切换电路故障及其解决方法

在高层建筑的电气设计当中，楼梯的走廊灯、设备房的照明、小区的路灯等的双电源切换电路开关是用接触器来构成，并且有自复式以及手动式这两种控制电路。对这些较小的单相负荷来说，采用的是由微型的接触器来构成的双电源单相切换开关。如果对于高层建筑中空调冷水机组设备房、水泵房，则是提出采用单相负荷配电线路和动力配电线路分开供电的方式，一边减小中线截面。

对于高层建筑中的电气设计来说，电源转换的回路比较多，并且末端的转换箱的分布也比较广泛，如果发生了故障，想要快速的查找出真正故障所在的回路，是一件比较困难的事情。以下根据笔者多年来的在双电源切换方面的维修经验，并结合一些高层建筑的线路设计思路，分析以下高层建筑中使用双电源时出现故障的几点基本维修方法。由于在双电源电路中，中间继电器和交流接触器是双电源切换的关键部件，双电源切换电路的故障主要有以下几种。

2.1 双电源切换故障

双电源切换之间发生故障时最常见的一种故障现象，而双电源电路如果无法实现正常的切换，可能是由于如下原因：继电器出现问题，备用电源回路的交流接触器出现问题，二次回路出现问题。以上的情况都会造成双电源不能正常的实现切换。

如果切换出现故障，首先打开双电源的切换箱，检查相应故障，一般情况下都会找的到相应的故障原件。因为，在故障元件的故障点上，往往会有被烧坏了的痕迹。所以，为了有效的防止此类双电源之间不能正常切换的基本办法就是要定期的对这些双电源电路之间进行一次人为的切换，一般来讲每个月一次即可。这样操作，一方面可以检查继电器和接触器是否能正常工作，另一方面能够发现问题并及时进行更换，及时控制故障。在实际运行中，如果市电停电了，而备用回路的有电指示灯是亮的，但此时某一个双回路已经不能进行可靠切换。这种情况就可以判断是该电路末端切换箱出现问题，针对配电箱就可以发现并解决问题。

2.2 双电源电路之间反复切换

高层建筑内的双回路之间反复切换，这种故障通常会造成市电停电，而备用电又送不上的情况。这种情况往往比较紧急，需要作出快速的处理。在此介绍一种多台变压器的双电源切换电路，两台变压器开关K1和K2和联络开关K5之间可以通过辅助锄头进行防并联联锁，必要时可以考虑联锁开关K3按照检查工作母线无压进行自动投入，以保证市电正常时，两台变压器互为备用。

当市电正常时，K1/K2/K4闭合，K5/K3断开，工作母线、备用母线均带电，实现了负荷双回路备用；市电停电时，K5/K3/K4闭合，K1/K2断开，工作母线和备用母线均带电，实现负载的双回路备用；市电停电且切缝火灾时，消防控制中心切除非消防负荷，保障消防负荷的双回路末端切换备用电源。

双电源回路之间反复切换的故障问题，是一种不太常见的故障现象。但这种故障问题涉及到了用电的安全，往往故障点也比较难找。而且影响面也较为广泛，通常会造成整个楼宇内的所有回路之间反复的进行切换。这是大楼内的灯就会出现忽亮忽暗的情况，也不能判断出是哪一个末端的切换出现了问题。此时如果主回路已经停电而备用的回路还有电，并且建筑内所有的双电源电路末端之间反复进行切换，维护人员就需要利用晚上的时间，对大楼实行一些人为的停电检查双电源切换情况。如果还是出现以上的现象，那么就要找到就近的双电源回路配电箱，然后使用万用电表针对主回路中的电压来进行测量，看主回路中是不是有较为明显的停电的间断点。从而判断到底是日光灯电感的放电现象，还是双回路的末端出现了倒送电的现象。

2.3 不能按照安全条件安装

双电源切换电路开关的安装必须符合标准的使用条件，否则就会造成一系列的安全使用问题。在安装时主要考虑的问题包括以下几个方面：

①周围的空气的温度。周围的空气温度应该保持在-15℃～60℃之间，并且在24 h内的平均温度不能超过55℃，如果周围的温度高于了65℃或者低于了-20℃则需要进行特制。

②大气的湿度。每月内的最大相对湿度大约保持在90%，能够耐受住海上的潮湿的空气影响，在较低的温度下则可以允许较高的相对湿度，如果温度变化会偶尔产生一些凝露则应该采取一些特殊的措施。

③安装的高度。安装地点海拔也不能超过2 000 m，当需要用在更高海拔的时侯，需要考虑空气的介电强度以及他的冷却作用会有所下降的情况，需要进行特制。

④污染的等级。安装地点环境的污染等级最高为3级。

⑤安装的级别。安装的类别应该为Ⅳ类。

⑥安装的倾斜度。产品在柜内应该采用固定安装的方式，最大的倾斜度约为±22.5°。

⑦飞弧的距离。在交流电为380 V时，飞弧的距离约为80 mm。而交流电为660 V时，飞弧的距离应该为100 mm。当电流保持在125 A及以下的情况下安装时，可以不用考虑飞弧的距离。

2.4 双电源切换电路开关步骤不当

据统计，所有的双电源切换电路的故障中有大约54.32%是由操作步骤不当引起的，所以工作人员在使用和维护双电源切换电路时，按照规范的程序进行操作是必要的。

①如果是因故停电，并且在较短的时间内不能恢复供电，则必须要启用备用电源的情况。首先要切除市电供电的各个断路器，其中包括配电室的控制柜内的各个断路器，以及双电源切换箱内的市供电的断电器，然后，拉开其中的双投防倒送开关，拨至自备电源的一侧，以保持双电源的切换箱内各个自备电的供电断路器达到断开状态。启动备用的电源，当待机组的运转处于正常情况时，需要顺序的闭合发电机的空气开关和自备电源的控制柜内的各个断路器。逐个闭合电源的切换箱内的各个备用电源的断路器，向各个负载进行送电。备用电源在运行期间，需要值班人员不能离开发电机组，并能根据负荷变化进行及时的电压和厂频率的调整，如果发现了异常就要及时处理。

②当市电已经恢复了供电的时侯，应该及时的做好电源的转换工作，先切断备用的电源，再恢复市电的供电功能。首先，按顺序逐个断开每个自备电源的断路器，其操作顺序如下：双电源的切换箱内的自备电源的断路器自备电源的配电柜内的各个断路器发电机的总开关把双掷开关拨送到市电供电的一侧。其次，按照柴油机规范的停机步骤进行停机。第三，按照从市电工作供电的总开关到各个分路的开关的顺序，依次闭合各个断路器，最后把双电源的切换箱内的供电断路器拨到闭合一端。最后，在检修双电源切换电路的故障时，必须注意基本的安全问题。这种倒送电方式是十分危险的，不要因为主电路断电了，就以为线路安全了。

3 结 语

双电源自动切换电路的功能强大，并且安装使用比较方便。广泛的应用与高层建筑、医院、银行等重要的场所。本文简要的介绍了常用的双电源切换电路结构，提出了一种多变压器双电源切换电路，并针对双电源切换电路中常出现的故障，提出了一些具体的应对措施，对指导高层建筑双电源切换电路设计和安装具有重要的指导意义。

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