在数据中心供电系统中，为了提高可用性，越来越多的环节采用了冗余配置，通常是对 双路冗余输入采用转换开关转换成一路，典型的配置有三种：
(1)交流双市电或市电与柴油发电机+ATS转换开关；
(2)双路UPS输出+STS转换开关；
(3)机架中双路输人+机架ATS。
本节将对这三种转换开关的结构形式、性能特点、使用方法等做简单的介绍。
4. 7.1 ATS转换开关
ATS ( Automatic Transfer Switch)主要用于数据中心交流输人冗余供电系统中，通常是 用于冗余的两路市电或市电与柴油发电机之间的转换。在当代数据中心供电系统中，转换开 关成为一个非常重要的必备的设备，其性能的好坏直接影响到整个供电系统可用性功能的
实现。
ATS为机械结构，以接触器为切换执行部件。在两路市电供电情况下，ATS转换开关柜 实时监测两路交流输入电的供电质量，当主用线路断电或供电质量不能满足负载要求时，控 制系统自动将负载转换到备用线路供电。如果是市电与柴油发电机两路供电，当市电断电或 供电质量不能满足负载要求时，控制系统会自动发出启动发电机组的信号，并将负载转换到 发电机组供电。如果是两路市电冗余供电，当主用线路恢复正常时，控制系统自动将负载转 换到主用线路供电。如果是市电与柴油发电机冗余供电，当市电恢复正常时，控制系统自动 将负载转换到市电供电，并发出信号停止发电机组运行，进人待机状态。
不同规格型号的ATS产品在转换机构的组成、控制方式、转换速度、灭弧系统设计、 触点材料、附加功能（如过流过压保护、放漏电、维护方法）等性能方面是有差别的。ATS
只是能完成双电源自动转换功能的电力设备的统称，并不局限于某种类型，但必须符合国家 与国际标准的检验要求。作为双电源自动转换使用的ATS开关设备，除了完成负载在两路
电源间的选择和转换功能外，还必须考虑供电回路中的 种种复杂情况，如短路电流的冲击、过负荷、设备频繁 操作等，所以ATS本身还必须具有很好的自我保护能力 和适用性。在实际工程设计中，对ATS的选择应从技术 角度出发，必须充分考虑供电系统的配电方式、转换时 间及负载使用性质等实际情况，供电要求苛刻的场所应 使用高可靠性转换的ATS，并以短路电流校验ATS的电 流切换能力。
图4. 59所示是ATS的结构原理图。
图中，Q,为主电源控制断路器，Q2为备用电源控 制断路器，两个断路器之间可以设计机械互锁或者电气互锁进行保护。控制器由电源检测、 延时判断、操作控制三个部分组成。
1.ATS设备的工作模式
(1)自动工作模式：主电源正常时，控制器自动将备用电源断路器(?2断开，并在设定 的延时后将主电源断路器Q,闭合，由主电源为负载供电。当主电源出现故障时，控制器自 动将主电源断路器Q,断开，并在设定的延时后将备用电源断路器<?2闭合，将负载切换至备 用电源供电。当主电源恢复正常时，再自动切换至主电源供电。
(2)手动工作模式：当控制开关置于手动工作模式时，可根据需要，通过操作手柄在 主电源和备用电源间切换。也可以将两路电源同时置于断开状态，以便进行电路维护或 维修。
2.性能和使用要求
1)一般性要求
额定电源电压：380V、400V或415V。
额定电源频率：50Hz或60Hz。
返回切换方式：（切换后重新回到首选电源）手动或自动。
过压检测阈值：+5%〜+20%的额定电压，步长为1%。
欠压检测阈：-20%〜-5%的额定电压。
相位容限：±1。〜±45。，步长1。。
过压和欠压检测的超调范围：0%〜6%的设定值。
返回切换的延时：1 -255s。
间断切换时间：几十毫秒〜3s。
2)转换速度
当市电掉电而需要转换到柴油发电机供电时，在发电机未启动并正常供电之前，数据中 心整个供电系统是处于停电状态的，核心IT设备靠UPS供电维持连续运行，一般电池后备 供电时间可超过lOmin，如果使用飞轮储能，最多可维持lmin供电。另外，空调制冷系统
已停止运行，在当代高密度数据中心中，机房空间的冷量只能维持IT设备继续运行的时间 在2分钟左右。而发电机启动时间需要10〜15s,所以希望ATS转换时间要尽可能短，一 般不要超过lmin, —般设置为几百毫秒。
3)保护功能
ATS应有短路保护功能、过电压保护功能，为了防止雷电的影响和分合闸所造成的过电 压，ATS应加装过电压浪涌保护。
4)不能配置漏电保护功能
数据中心各种供电设备都配置了共模和差模干扰滤波器，在系统启动时会有较大的漏电 流通过滤波器流入地线，所以ATS设备不能安装漏电保护。
5)双电源在转换过程中的电源叠加问题
在两路电源转换过程中，不能存在两路电源叠加短路问题。
6)管理功能
具有电源各种故障保护、故障报警指示、运行参数可调及电源电压显示等功能，并防止 故障电源向负载供电；可通过数字整定供电电压及转换时间，并且为实现“四遥”提供前 提条件，经通信接口适用于智能化网络的集中控制。
7)四极型ATS的选择与使用
两种不同接地系统间的电源转换开关应采用四极型开关，以保证两个系统的完全隔离。
但是，在4. 3. 4节中讲过，数据中心供电系统的一个特殊要求是：在三相供电系统为单 相设备供电时，系统零线是绝对不允许断开的（如图4.24所示）。如果用四极型ATS，由于 机械转换的不一致性，可能会存在瞬间火线通而零线断的现象，这会给单相供电的IT带来' 灾难性的破坏，导致运行不正常或损坏设备。
解决办法有两个：一是在ATS转换开关后面配置A/丫隔离变压器，于是ATS就可选用 三级；二是选用有特殊功能的四级ATS,该ATS在转换过程中可做到先断火线后断零线和 先接零线后接火线。 |
