數據中心的配電系統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電機組之間的切換。這些切換動作一般是由自動轉換開關來實現的。這樣看來，自動轉換開關的可靠性將直接影響到供電系統的冗余架構是否能夠發揮作用。

一、什么是自動轉換開關

根據GB／T14048.11-2002《自動轉換開關電器》的定義，自動轉換開關設備(Automatic Transfer Switching Equipment)，是指由一個或幾個轉換開關電器和其他必需的電器組成，用于監測電源電路，并將一個或幾個負載電路從一路電源自動轉換到另一個電源的電器。

二、ATS的分類

從分類上來看，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，但不用于分斷短路電流的ATS；

CB型ATS配備過電流脫扣器，其觸頭能接通并用于分斷短路電流；

這么說有點不夠具體。詳細點說就是CB型ATS由兩臺斷路器加機械連鎖機構組成，具有短路保護功能；PC型ATSE為一體式結構(三點式)，是雙電源切換的專用開關，具有結構簡單、體積小，自動聯鎖、轉換速度快、安全、可靠等優點，但PC型ATS需要配備短路保護電器。

上面這個圖中就是一個比較常見的斷路器式CB型ATS，可以清楚的看出來這是由斷路器和相應的控制器組成的。

?這個是PC型ATS典型的內部結構，看起來里面是什么就沒那么清晰了，其實基本原理是這樣的：

具體怎么工作的，我就不細說了，這個圖還是很簡單的。

對于數據中心的應用場景，我們一般是在UPS前端或制冷系統供電前端外市電切換或者柴油發電機切換，因此，對于切換時間的容忍程度相對較高，從幾十毫秒的量級到幾秒的量級也都是可以承受的。所以，我個人覺得切換時間不應該作為CB型和PC型選擇的主要依據。那么，在選擇的時候我們應該關注什么呢？我認為主要應該從可靠性角度來衡量。

從結構上以及實際使用經驗上看，PC型ATS設備由于采用了一體化設計以及相對可靠的接觸器式結構，一般來說可靠性更高一些，在數據中心領域應用也更為廣泛。當然，PC型的也貴一些。?

?

三、PC型ATS設備在數據中心配電系統里應用的要點

1、短路保護電器的使用

??? 在前面已經提到了，PC型ATS設備不具有斷開短路電流的能力，因此在實際應用過程中，其上下游要合理配置相應的短路保護電器，也就是斷路器、熔斷器等。

2、短路耐受電流

PC型ATS不具備保護能力，在發生短路故障時，要在一定的時間內可以忍受一定的短路電流通過，這個值在國標GB14048.11中是這樣要求的：

額定電流/A	耐受時間/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）

當然這個僅僅是國標中的最低要求，具體需要ATS耐受多大的電流還是要通過短路電流計算得出的。

3、額定短時耐受電流值

在國標中對于ATS設備比較常見的有兩種使用類別：AC-31A和AC-33A，他們主要的區別在于額定短時耐受電流值上。

?

	I/Ie	U/Ue	Cos	通電時間/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，AC-31A適用于交流、頻繁操作、無感或微感負載；AC-33A適用于交流、頻繁操作、電動機負載等。

因此，在數據中心的應用中，考慮到UPS輸入端呈感性負載特性，尤其是工頻UPS設備，其前端的ATS還是選擇AC-33A更為可靠一些；而對于用于空調供電系統切換的ATS設備，那就更應該選用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”，轉換動作時間快，供電可靠性高。

三位式ATSE有多個“零位”，主要用于帶高感抗或大電動機負載轉換時，為避免沖擊電流做“暫態停留”之用，即主觸頭處于空擋，負載斷電時間是二位式的2—3倍。

在以往較為常見的電氣系統設計時，市電與發電機轉換用的ATSE，可使用三位式ATS。這里面主要考慮到柴油發電機在接收到啟動信號后，到能夠輸出平穩的電能這個過程需要一個時間，因此可以考慮三位式的ATS設備。而具體到某個機房是該用二位式還是三位式，還應該根據自身的情況來考慮。

5、三極還是四極

所謂三級還是四級，指的是轉換開關是不是轉換零線。這個問題在規范中是有較為明確的說明的

根據IEC 456．1．5標準規定：

（1）正常供電電源與備用發電機之間若不是同一接地網絡時，轉換開關應該選用四極開關；

（2）帶剩余電流保護的雙電源轉換開關應采用四極開關。

（3）兩種不同接地系統的電源轉換應選用四極開關。

對于一般的數據中心機房來講，還是以四極轉換開關為主。四極開關中的零線切換，是與相線切換不同的。這是因為相線的切換采用的是先斷后通策略，而零線一旦斷開將會使得后端供電系統零電位懸浮，而UPS輸出端的零線一般都是直接接輸入端，因此零電位懸浮會直接反應到后端的IT設備上，極有可能造成IT設備工作異常或者斷電。

所以，四級的ATS在切零線時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設備維護或者故障處理時，可以對后端負載繼續供電，這一點對于數據中心機房供電是尤為重要的。

7、延時值的設定

在負載切換過程中，尤其是將負載切至柴油發電機組時和制冷系統供電切換時，我們不希望把全部負載一下子都加上，而是想要一個逐步增加負載的過程，這個時候可以考慮利用多臺ATS設備切換并設置不同的延時時間來實現，從而確保負載不是突加到另一路電源上。

最后附一個表吧，這個表不是我統計的，這是上海電器科學研究所出具的，供大家在選型時參考吧

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總結

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內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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