低摘要針對中大型項目，提出低壓標準配電柜的設計理念；指出低壓標準配電柜不僅可簡化設計、方便維護，還能加快采購及工程實施進度；介紹低壓標準配電柜實際設計案例。關鍵詞與出版號低壓標準配電柜；低壓標準主配電柜；低壓標準分配電柜；額定分散系數(shù)；峰值耐受電流；短時耐受電流；熔斷器組合電器; 過電流保護電器的配合

中圖分類號：TU852? ? ? 文獻標識碼：A

doi：10. 3969 / j. issn. 1003 - 8493. 2016. 04. 0050引言低壓成套開關設備和控制設備是由一個或多個低壓開關器件和與之相關的控制、測量、信號、保護、調(diào)節(jié)等設備，以及所有內(nèi)部的電氣及機械的連接及結構部件構成的組合體［1］，人們根據(jù)其外形、結構的不同，常稱為低壓配電柜 / 盤 / 屏 / 箱等，其內(nèi)部所有的電氣和機械的連接由制造商負責完成。低壓配電柜是低壓配電系統(tǒng)實現(xiàn)配電功能的主要電氣設備，廣泛應用于發(fā)電廠、變電站、工礦企業(yè)及各類電力用戶的低壓配電系統(tǒng)中，用作電能的分配、控制、保護和監(jiān)測。本文所說的低壓配電柜，也包括配電板。配電板是一種帶有開關或保護器件（例如熔斷器或小型斷路器），并帶有一條或多條進出線電路，以及用來連接中性導體和保護電路導體端子的成套設備。它可以帶有信號和其他控制器件［2］，配電板常稱配電箱。

由于使用場所和業(yè)主要求的千差萬別，使得低壓配電柜的設計較為復雜，不僅難以具有通用性，而且需要較長的設計周期。在傳統(tǒng)的低壓配電設計過程中，只有所有外部供電資料、負荷資料、配電方案、業(yè)主要求等確定后，才可能完成低壓配電柜的設計，而且隨著設計的深入，業(yè)主、工藝及其他相關專業(yè)會不斷地修改對電氣專業(yè)的設計輸入資料，這也使得低壓配電柜的接線圖在設計完成前很難確定，上述情況對工程建設的進度控制帶來重大挑戰(zhàn)，特別是中大型工程。事實上即使設計完成了，在實施和運行過程中電氣專業(yè)的設計輸入仍然會不停變化，因此設計低壓配電柜是業(yè)主、設計、施工、運行、維護各方都非常關注的一個重點。

筆者在2010年的設計實踐中，首次看到德國在設計低壓配電柜時，根據(jù)工程配電系統(tǒng)形式、負荷容量及分布特點，對配電柜規(guī)格進行了標準化，不僅大大提前了采購招標流程，加快了工程實施進度，還簡化了設計，方便了維護，且備品備件簡單。為便于描述，筆者把上述根據(jù)項目特點標準化了的低壓配電柜稱為“低壓標準配電柜”。

由于低壓標準配電柜具有上述優(yōu)勢，目前我公司也在其他設計項目進行推廣采用。下面筆者把自身所理解的低壓標準配電柜設計理念、案例作一些介紹，供大家借鑒和參考。1 低壓標準配電柜的設計理念設計低壓開關柜時，必須依據(jù)使用的環(huán)境條件、開關設備的工作任務及系統(tǒng)可靠性和可用性等方面的要求進行。根據(jù)使用的場所及要求的不同，筆者把低壓配電柜分為以下兩種：低壓主配電柜（Low voltage Main Distribution Panel）和低壓分配電柜（Low voltage Sub Distribution Panel）。

對于變電所或動力中心，由于要求較高供電可靠性、電器元件能快速更換、盡可能減少停電時間等原因，開關柜大多采用可移式部件，常設置母線室、元件室、出線電纜室、輔件室等不同功能的隔室，以提高供電的可靠性和靈活性。采用可移式部件的柜體一般可自由安裝不同型式的功能部件，如插入式部件和抽出式部件，此類結構的優(yōu)點是一個出線回路發(fā)生故障后，能限制配電柜中內(nèi)燃弧引起的不良影響，不影響相鄰的功能單元，保證供電的可靠性和連續(xù)性。為便于稱呼，本文把變電所或動力中心等重要場所的配電柜稱為低壓主配電柜。配電柜中的可移式部件不僅適用于斷路器保護系統(tǒng)，也適用于熔斷器保護系統(tǒng)。由于熔斷器保護系統(tǒng)具有高分斷能力、優(yōu)異的選擇性、廉價、高限流特性等一些優(yōu)點，在歐洲低壓配電系統(tǒng)中得到了廣泛應用，而國內(nèi)由于忽視低壓配電系統(tǒng)的選擇性、可靠性，并在熔斷器認識上存在著較大偏差，使得國內(nèi)低壓配電系統(tǒng)多使用斷路器保護系統(tǒng)。另外，低壓主配電柜根據(jù)所接負荷的不同，常分為PCC（Power Control Center）柜和MCC（Motor Control Center）柜。

對于一般場所，開關柜常選用固定式部件的安裝柜型，可提高元器件的安裝密度。保護元件國外常選用性價比優(yōu)異、安裝密度高的條式熔斷器等熔斷器組合電器，國內(nèi)一般使用斷路器。為便于稱呼，本文把一般場所的配電柜稱為低壓分配電柜。

設計選用低壓開關柜時考慮的主要技術因素包括：① 開關柜防護等級、溫升、功耗和通風散熱等要求；② 母線額定電流及短路耐受能力；③ 確保人身安全（通過燃弧試驗和型式試驗)；④ 按需求采用固定式、插入式、抽出式等結構，滿足系統(tǒng)靈活性和可靠性的要求；⑤ 標準化模塊化設計，確保可擴展性；⑥ 模塊化標準化的電器元件，減少備件，快速更換；⑦ 合理設置計量、通信及智能控制等功能，為智能配電及電能管理提供技術支撐等。

對于按施工圖設計標準完成的低壓配電柜，其系統(tǒng)圖不僅有配電柜的規(guī)格型號、柜內(nèi)各元器件型號、規(guī)格、整定值等參數(shù)，還明確了配出回路編號、進出線規(guī)格、編號、負荷名稱等數(shù)據(jù)，制造廠根據(jù)圖紙要求即可進行制造。但對于低壓標準配電柜，由于其電流額定數(shù)據(jù)、額定分散系數(shù)、防護等級、外部接線端子、冷卻系統(tǒng)等數(shù)據(jù)是統(tǒng)一設計的，但實際配電系統(tǒng)、所接的負荷大小、電纜規(guī)格卻是變化的，這就使得低壓標準配電柜還必須得適應各種可能的變化情況。

對于常用的低壓主配電柜，一般采用模塊化的插入式和抽出式部件。相同殼架等級（斷路器）或尺碼（熔斷器）的部件，對于同一個供應商的產(chǎn)品，其外形尺寸（模數(shù)）是相同的，便于組件的維護、更換。設計師可根據(jù)實際負荷的大小、數(shù)量，把每一個低壓柜的進出線回路進行組合，形成低壓配電系統(tǒng)圖（一次線路圖）。

一般場所的固定式箱型配電柜，各制造商也給出了一系列標準方案，但在實際設計中，設計人往往是根據(jù)配電柜實際所接負荷對制造廠的標準方案進行修正，使得實際上大多數(shù)配電柜的一次接線大都不相同。

按照上述原則進行的設計雖然節(jié)省投資，但設計、制造周期長，要求維護人員熟悉所有不同的配電柜，備品、備件復雜。在設計沒有完成前，制造廠無法進行制造。在目前的社會發(fā)展階段，時間意味著成本，也意味著效益和機遇，特別是對于中、大型建設工程。低壓標準配電柜所節(jié)省的時間，對中、大型建設工程意義重大。

根據(jù)筆者的設計實踐經(jīng)驗，在對低壓配電柜進行標準化的過程中，除正常設計低壓配電柜需要考慮的因素外，低壓配電柜需重點考慮以下因素：

a. 標準配電柜的一致及互換性。對于指定的低壓標準配電柜，其外形尺寸、外部接口應是相同的，以保證配電柜的一致及互換性，這是設計低壓標準配電柜的一個基本原則。滿足了上述原則，就可以使采購的配電柜的外形尺寸、外部接口與供應商無關，可以圓滿地解決多家供應商供貨產(chǎn)品不一致的問題。為達到上述目的，設計師在選擇標準配電柜的柜體型號時應與業(yè)主充分勾通，慎重確定。

b. 標準配電柜的電流額定數(shù)據(jù)的選擇。變電所等重要場所常采用低壓主配電柜，在標準化時柜體的電流額定數(shù)據(jù)應盡可能統(tǒng)一。當變壓器容量差別不大時，建議統(tǒng)一為一種規(guī)格，當變壓器容量差別較大時，可考慮分為二種規(guī)格。一般情況下，當考慮采用低壓標準配電柜時，變壓器的容量規(guī)格也宜盡量統(tǒng)一，避免出現(xiàn)過多的變壓器容量規(guī)格。

低壓主配電柜內(nèi)一般有兩類母線：水平母線（主母線）和垂直母線（配電母線）。制造商提供的與母線相關的3個重要電流額定數(shù)據(jù)是：額定電流（In）、額定峰值耐受電流（Ip k）、額定短時耐受電流（Ic w）。對于主母線，國產(chǎn)品牌產(chǎn)品的額定電流常見規(guī)格為1 600 A、2 000 A、2 500 A、3 200 A、4 000 A，合資或進口品牌低壓柜主母線的額定電流可達7 000 A，一般情況下選擇主母線時考慮的主要因素是變壓器容量，對于配電母線，國產(chǎn)品牌低壓柜的額定電流常見規(guī)格為1 000 ～ 1 600 A，合資或進口品牌低壓柜的額定電流可達4 000 A，一般情況下選擇配電母線時考慮的主要因素是出線回路負荷的大小和數(shù)量。在負荷較多且電流較大時，宜選擇配電母線較大的開關柜，以方便使用。

主母線和配電母線額定電流初選后，應按最不利的運行情況進行Ic w、Ip k的校驗，其中Ic w是短路熱穩(wěn)定的校驗，Ip k是短路動穩(wěn)定的校驗，兩者不能相互替代。在變壓器容量較大或并列運行時，僅按額定電流選擇母線往往不能滿足動、熱穩(wěn)定要求。筆者認為低壓柜內(nèi)主母線及配電母線的額定短時耐受電流Ic w均不應小于柜內(nèi)實際的短路電流有效值。對于Ic w，制造商給出的短路持續(xù)時間一般為1 s，而低壓開關柜在選用B類斷路器時，延時時間一般為0. 4 ～ 0. 8 ｓ，這種情況下開關柜實際的短路耐受電流可根據(jù)I 2 t = 常數(shù)進行折算。

另外在進行水平母線規(guī)格的選擇時應注意，相同規(guī)格的母線，在開關柜防護等級、通風條件不同時，其額定電流具有較大的差異，不同公司的柜體，其母線外形及結構也不相同。

c. 標準配電柜的額定分散系數(shù)（RDF）。額定分散系數(shù)是成套設備制造商根據(jù)發(fā)熱的相互影響給出的成套設備出線電路可以持續(xù)并同時承載的額定電流的標幺值。對于標準配電柜，因為設計時不可能確定每個柜的計算電流，但也沒有必要要求所有回路均能在額定電流下連續(xù)運行，因此額定分散系數(shù)是設計標準配電柜的一個重要概念。對于設計者和成套設備制造商而言，通過額定分散系數(shù)，規(guī)定了成套設備所設計的平均負荷條件，避免了材料和資源的低效率應用。

根據(jù)GB 7251. 12 - 2013 / IEC 61439 - 2：2011《低壓成套開關設備和控制設備 第2部分：成套電力開關和控制設備》，當成套設備制造商與用戶協(xié)議缺少實際負載電流的情況下，成套設備輸出電路或輸出電路組的設定負載可采用表1中的值。對于低壓標準配電柜，由于為通用設計，各個出線回路所接負荷不確定，故設計時額定分散系數(shù)建議按表1中的計算負荷值選取。

對于具有多個出線回路的低壓主開關柜，低壓柜配電母線額定電流的大小，實質(zhì)上決定了配電柜最大的饋出電流，設計時應注意額定分散系數(shù)，使配電柜各出線回路脫扣器 / 熔斷器額定電流之和乘以額定分散系數(shù)的數(shù)值不能大于配電母線額定電流，如一個設置4個脫扣器額定電流為630 A的饋出回路的低壓柜，配電母線額定電流選擇1 000或1 600 A是不恰當?shù)模驗? × 630 × 0. 8 = 2 016，數(shù)值大于1 600。

對于一般場所使用的箱型開關柜，通過柜體的最大電流可按表1中的計算負荷值、進線元件、上級保護元件的最大電流綜合考慮。

d. 標準配電柜的外接導線端子。對于指定殼架等級的B類斷路器，其長延時保護整定值范圍較大，如合資公司的斷路器長延時電流一般可整定為斷路器脫扣器額定電流的0. 4 ～ 1倍。B類斷路器在短路情況下可通過人為的延時作串聯(lián)在負荷側的其他斷路器的選擇性保護。

對于指定尺碼的熔斷器，熔斷體的額定電流范圍也較大，如專職人員使用的NH熔斷器系統(tǒng)，尺碼為0及00時，熔斷體額定電流為6 ～ 160 A；尺碼為1時，熔斷體額定電流為80 ～ 250 A；尺碼為2時，熔斷體額定電流為125 ～ 400 A；尺碼為3時，熔斷體額定電流為315 ～ 630 A。

根據(jù)以上情況，并考慮到出線電纜的截面還需根據(jù)供電的距離進行修正，因此當?shù)蛪汗駜?nèi)采用使用類別為B類的斷路器或采用熔斷器組合電器時，配電柜的外接導線端子需要對制造廠提出每個回路可能的最小和最大的導線截面和根數(shù)，以滿足實際的接線要求。

e. 標準配電柜的防護等級及冷卻。配電柜的防護等級應根據(jù)工作環(huán)境、供電可靠性要求等因素確定。工業(yè)廠房環(huán)境較為惡劣，為防止水管破裂、漏水等因素對設備的影響，國外的低壓配電柜常采用防護等級為IP54配電柜，出線形式多采用下進線下出線方式。當配電柜防護等級較高時，應控制柜體內(nèi)的溫升，使保護元件的降容在可接受的合理范圍內(nèi)。對于防護等級較高的配電柜，建議設置機械通風，并盡量使柜內(nèi)相對于周圍環(huán)境的溫升不超過10 ～ 15 ℃。

f.? 上下級保護元件的選擇性。GB 50054 - 2011《低壓配電設計規(guī)范》第6. 1. 2條要求：配電線路裝設的上下級保護電器，其動作特性應具有選擇性，且各級之間能協(xié)調(diào)配合。非重要負荷的保護電器，可采用部分選擇性或無選擇性切斷。

對于熔斷器保護系統(tǒng)，按照IEC 60269標準和GB 13539系列標準生產(chǎn)的gG型熔斷器，在額定電流大于16 A時，全選擇性約定電流范圍為1 : 1. 6。部分制造精度高的公司，其選擇性約定電流范圍可達1 : 1. 25，如此優(yōu)良的全選擇性是其他保護元件難以比擬的。對于斷路器保護系統(tǒng)，對于過負荷保護，上下級保護電器動作特性之間的選擇性比較容易實現(xiàn)，但對于短路保護，要做到選擇性配合有一定難度，需綜合考慮脫扣器電流動作的整定值、延時、區(qū)域選擇性聯(lián)鎖、能量選擇等多種技術手段，也是低壓標準配電柜的設計難點。根據(jù)目前一些進口品牌的制造廠資料，上下級斷路器實現(xiàn)選擇性的必要條件是：上級殼架電流 / 下級殼架電流 ≥ 2，上級斷路器短延時電流 / 下級斷路器短延時電流 ≥ 1. 5，上級斷路器長延時電流 / 下級斷路器長延時電流 ≥ 1. 6，上述要求與熔斷器相比，苛刻很多。

2 低壓標準配電柜設計案例

華晨寶馬鐵西工廠總占地面積2. 07 km2，總投資約15億歐元，是寶馬汽車公司全球最先進的工廠之一。筆者2010年6月開始該工程一期工程的施工圖設計，一期工程共設置1個總配電所、5個分配電所、1個應急配電所，變壓器44臺，低壓主配電柜359臺，電容補償及諧波治理裝置16套。該工程前期僅有一個概念設計，而德方要求在2010年8月對該項目的配變電所部分進行招標（招標文件也需要設計單位編制），此時的負荷計算實際上是根據(jù)以前汽車廠的經(jīng)驗進行估算的，各車間的工藝方案也未確定下來，顯然在正常情況下，對于這樣的中大型工程，要進行這樣的招標必須在施工圖設計完成后才能進行，按照德方對施工圖設計的要求和程序，即使所有的子項工程同時開始設計，完成施工圖估計至少需要半年的時間（事實上隨著工藝資料的逐步深化，一些復雜的車間設計周期已達1年以上），不可能滿足項目的進度要求，后來通過采用低壓標準配電柜的做法，按計劃發(fā)標。

由于該工程的供電體系與國內(nèi)差異巨大，為便于理解該工程低壓標準配電柜的技術要求及做法，這里對該工程的供電體系作簡單介紹。該工程根據(jù)負荷密度及供電半徑，所使用的變壓器規(guī)格及型號僅有兩種：1 000（1 400）kVA和1 600（2 240）kVA，括號內(nèi)的數(shù)據(jù)為強迫風冷時變壓器的允許輸出容量，且變壓器之間采用并列運行方案以提高供電的可靠性及可用性。每臺變壓器后第一個配電柜為變壓器出線柜，第二個配電柜為聯(lián)絡柜，聯(lián)絡柜之間通過插接式母線連接，聯(lián)絡母線僅作并列運行用，不為負荷供電，上述兩個配電柜接地形式采用TN - C系統(tǒng)，第三個柜及其以后的配電柜均為出線柜，接地形式采用TN - S系統(tǒng)，柜內(nèi)PEN分開。

當變壓器容量為1 000 kVA時，變壓器允許并列運行的臺數(shù)最多為4臺，當變壓器容量為1 600 kVA時，變壓器允許并列運行的臺數(shù)最多為3臺，上述原則目的是限制變壓器低壓側的短路電流，避免過大，以兼顧系統(tǒng)的經(jīng)濟性。根據(jù)筆者用Ecodial Advance Calculation INT建立的模型，計算結果表明3臺1 600 kVA變壓器并列運行時短路電流最大，此時配電柜內(nèi)低壓母線上最大電流約為98. 9 kA，德方的要求是所有變電所低壓柜的短路電流均按100 kA選擇和校驗設備。

該方式能夠處理（n - 1）故障事件：即并列運行中一臺變壓器故障時，其供電容量缺失可通過其他（n - 1）臺變壓器的輸出容量來補充。1 000 kVA互聯(lián)的母線規(guī)格為2 500 A、1 600 kVA互聯(lián)的母線規(guī)格為3 150 A。需要提醒的是，上述母線規(guī)格的選擇，未考慮母線在短路條件的動熱穩(wěn)定性校驗，若考慮到該系統(tǒng)的最大短路電流接近100 kA，目前制造廠提供的2 500 A產(chǎn)品大都不能滿足穩(wěn)定性校驗，需要通過提高額定電流來滿足短路時的要求。

根據(jù)該工程的供電系統(tǒng)及業(yè)主的上述要求，筆者、德方概念設計公司、業(yè)主等相關人員結合以往汽車工廠的建設經(jīng)驗，提出表2所示的變電所內(nèi)低壓主開關柜主要電氣技術參數(shù)和柜型表。一般負荷的供電原則如下：當負荷的額定電流或計算電流大于160 A時，該負荷均從變電所供電，額定電流或計算電流不大于160 A的一般負荷從動力配電箱供電，特殊負荷（如消防負荷、重要負荷）可根據(jù)標準或使用要求，從變電所直接供電。

表2中沒有國內(nèi)常見的MCC柜，這是因為該工程中工藝、公用專業(yè)的水泵、風機等設備均由BAS系統(tǒng)進行組網(wǎng)監(jiān)控，由自控專業(yè)負責設計。筆者認為，當工程中使用MCC柜時，由于使用數(shù)量有限，一般無需進行標準化。

由于變電所低壓配電柜大多直接安裝在工業(yè)廠房內(nèi)的平臺或地面上，工作環(huán)境較為惡劣，故低壓配電柜防護等級選擇IP54，上述選擇雖然可以抵御管道泄漏、漏雨等不利影響，但也帶來配電柜溫升較高、柜內(nèi)元件降容過大的問題。為解決上述問題，供貨商對配電柜增加了強制通風，并對通風方案作了多次調(diào)整，標準配電柜按最終機械通風方案及未設通風的標準配電柜內(nèi)的斷路器降容數(shù)據(jù)見表3。

該工程TYPE 1 ～ 6低壓標準配電柜的分隔形式為4b，即：外接導體端子與關聯(lián)的功能單元不在同一隔室中，它位于單獨的、隔離的、封閉的防護空間中或隔室中。表2中的柜型表不僅適用于并列運行的變壓器后的低壓標準主配電柜，還適用于應急變壓器后的低壓標準主配電柜，需要注意的是，應急變壓器后的低壓標準主配電柜存在3種運行方式：① 市電供電時的分列運行方式；② 應急變壓器故障時，通過聯(lián)絡母線進行的并列運行方式；③ 發(fā)電機單獨供電方式。由于發(fā)電機單獨供電時，系統(tǒng)短路容量較小，需要根據(jù)接地故障的靈敏度確定應急變壓器供電半徑和電纜規(guī)格。另外對于為消防負荷供電的回路，斷路器選型與一般回路有所不同，目前常見的做法仍然是斷路器只設磁脫扣或把斷路器的長延時脫扣器整定值加大，使其達到計算電流的1. 5 ～ 2倍。

2. 2 低壓標準分配電柜低壓分配電柜與低壓主配電柜相比，更為復雜，更加難以標準化，原因是行業(yè)之間、工程之間差異巨大。這里筆者仍以華晨寶馬鐵西工廠為例，說明低壓標準分配電柜的設計。

該工程分配電柜設計的難點如下：一是系統(tǒng)短路電流較大，分配電柜可能的設置場所很多，有的直接設置在變電所內(nèi)，有的設置位置距變電所很遠，如果所有分配電柜內(nèi)短路電流都按主配電柜的100 kA標準來選擇，成本巨大難以接受；二是如何保證上下級的選擇性，業(yè)主德方和中方人員在此問題上認識有明顯不同，中方人員對此問題不太關注，而德方人員曾不止一次組織過線路選擇性的專題會議；三是小功率設備非常多，如研發(fā)試制車間，僅工藝用電點就達數(shù)千個，但大多數(shù)設備電流均小于16 A，小設備的配電如何解決是一個需要思考的問題。

對于第一個問題，德國寶馬萊比錫工廠和該工程均采用了限流技術，區(qū)別是萊比錫工廠從變電所饋出回路開始就采用熔斷器限流，而該工程在變電所采用的是斷路器限流。從前文可知，該工程最大短路電流發(fā)生在3臺1 600 kVA變壓器并列運行時，由于變電所的MCCB型斷路器使用了分斷能力為100 kA的限流斷路器（要求為ABB、施耐德、西門子產(chǎn)品），根據(jù)產(chǎn)品資料可查得斷路器出口處的最大短路電流均被限制在50 kA以下，這就使得變電所下級配電柜的柜體及柜內(nèi)元件選型均按50 kA選擇即可，而與該配電柜與變電所的距離無關，大大降低了成本。

對于第二個問題，采取的措施主要是通過控制上級電器UD（Upstream Device）和下級電器DD（Downstream Device）的額定電流、殼架等級、級聯(lián)與增強的選擇性等技術來保證。對于第三個問題，采取的措施是設置出線回路較多的TYPE 6系列標準配電柜，其中TYPE 6配電柜出線回路為51個，TYPE 6C配電柜出線回路為64個。

德方最初共提供了19種可選用的配電柜形式，進線除小型配電柜采用3相63 A斷路器外，其他動力配電箱均采用熔斷器組合電器，出線多采用熔斷器，僅少量采用微型斷路器。為找出適合該工程的標準配電柜，設計人員、業(yè)主及相關人員結合德方在萊比錫工廠的建設及運行經(jīng)驗，并根據(jù)中國的現(xiàn)行標準，初期設計出了如下幾種低壓標準分配電柜，詳見表4，其他標準配電柜由于不夠典型，不再作介紹。

對于表4標準柜中的熔斷器，均采用熔斷器組合電器。熔斷器組合電器有兩種不同類型，一是開關熔斷器組和隔離開關熔斷器組，它由熔斷體與開關串聯(lián)組成，通常用手操作，操作機構獨立于電器；二是熔斷器式隔離器和熔斷器式隔離開關，其熔斷體本身成為電器的移動部件，通常用手操作，操作機構依賴于電器。大多數(shù)將熔斷器作為組合部件的熔斷器組合電器被設計成熔斷器式隔離開關或隔離開關熔斷器組，如常見的水平熔斷器隔離開關、條形熔斷器隔離開關和D系列熔斷器隔離開關及隔離開關熔斷器等，這些組合電器在國外被作為開關元件，廣泛用于電氣回路的關合。熔斷器組合電器常見的安裝方式有固定式和母線式，母線式安裝具有接線少、靈活性高、安裝容易等優(yōu)點，但價格較高。圖1為該工程使用的TYPE 7型標準柜結構示意圖，熔斷器式隔離開關均采用了固定式安裝。本工程分配電柜絕大部分低壓配電柜均采用上述4種形式（TYPE 6、TYPE 6C、TYPE 7、TYPE 7A），不僅便于業(yè)主的采購和維護，也簡化了設計工作。

對于TYPE 7及7A配電柜，進線熔斷體額定電流（400 / 630 A）與出線熔斷體最大額定電流（160 A）之比均大于1. 6，具有完全選擇性，經(jīng)檢驗出線熔斷體最大額定電流與變電所選用的限流斷路器產(chǎn)品之間也具有完全選擇性，但變電所限流斷路器與配電柜進線熔斷體之間不具有選擇性。在筆者看來，TYPE 7配電柜進線處可取消熔斷器，只設置隔離開關。

對于TYPE 6、TYPE 6C配電柜，其進線電源可來自TYPE 7或變電所，當其電源引自TYPE 7出線回路（UD）時，對于進線1（160熔斷體）及出線回路（三相DⅢ熔斷器），UD及進線1均為160熔斷體，兩者之間無選擇性，但與進線1的出線回路（DD）具有完全選擇性，因160 A與下級熔斷體最大額定電流（63 A）之比均不小于1. 6；對于進線2（100 A熔斷器）及其出線回路（單相D02熔斷器及單相帶剩余電流動作保護的微型斷路器），因D02熔斷體最大額定電流（63 A）、進線2（100 A）、TYPE 7出線（160 A）電流之比為1. 6，故三者之間具有完全選擇性，但100 A及160 A的熔斷體與16 A微型斷路器僅能保證在過載區(qū)域有選擇性，在故障區(qū)域的選擇性需要根據(jù)斷路器的I 2 t特性來確定, 其選擇性極限電流是斷路器的允通I 2 t超過熔斷器的弧前I 2 t時的電流值，根據(jù)所選產(chǎn)品型號，經(jīng)檢驗100 A熔斷體與16 A微型斷路器的選擇性極限電流約為102 A。

當其電源引自變電所時，UD為160 ～ 250 A斷路器，對于進線1及出線回路，UD（160 ～ 250斷路器）與進線1（160熔斷體）之間無選擇性，但UD與進線1與下級DD熔斷體具有完全選擇性；對于進線2及其出線回路，D02出線回路與進線2具有完全選擇性，進線2與變電所出線斷路器之間也具有完全選擇性，但100 A熔斷器與16 A微型斷路器之間僅能保證在過載區(qū)域部分選擇性，根據(jù)所選產(chǎn)品型號，經(jīng)檢驗100 A熔斷體與16 A微型斷路器的選擇性極限電流約為102 A，16 A微型斷路器與變電所出線斷路器之間也具有完全選擇性。

對于TYPE 6，筆者認為進線1可取消熔斷器，只設置隔離開關，選擇性更好，但進線2處的100 A熔斷器不能取消，因其后的微型斷路器分斷能力較小，需要100 A熔斷器限流。對照所選熔斷器型號的限流曲線，可查得100 A熔斷器在預期斷路器電流為100 kA時，限流后的峰值電流不大于15 kA，使得即使TYPE 6配電柜設在變電所內(nèi)，也不必擔心微型斷路器分斷能力不足。熔斷器的高限流特性在此處得到了充分體現(xiàn)，不僅降低了安裝在其后面元件的短路分斷要求，實際上還將系統(tǒng)供電電壓的暫降降至最低值。2015年后該工廠逐漸由中方人員負責建設，業(yè)主方的公用設施維護保養(yǎng)部門由于維護習慣等原因，要求我公司用斷路器取代原有的熔斷器。考慮到國內(nèi)分配電柜大多采用斷路器作為保護元件，故采用斷路器作為保護元件的分配電柜的標準化更為重要，這里仍以TYPE 7、TYPE 6為例說明斷路器標準配電柜的設計。TYPE 7及TYPE 7A的標準化最為困難，這是由于國內(nèi)分配電柜大多采用斷路器，其出線回路規(guī)格、數(shù)量大多小于TYPE 7及TYPE 7A。對于TYPE 7及TYPE 7A配電柜，原出線為14個NH 00熔斷器，改為14個塑殼斷路器后，需解決如下問題：

a. 斷路器的額定電流范圍較小問題。對于NH 00熔斷器，熔斷體電流范圍為6 ～ 160 A，按本工程允許選用斷路器型號，采用熱磁脫扣單元的塑殼斷路器的脫扣器額定電流雖有多種，但一旦確定，其長延時整定范圍在脫扣器額定電流的0. 7 ～ 1倍，采用電子脫扣單元的塑殼斷路器整定稍大，其長延時整定范圍多在脫扣器額定電流的0. 4 ～ 1倍，經(jīng)與業(yè)主相關部門協(xié)商，對于新設計的TYPE 7A（由變電所630 A回路供電），其出線回路采用殼架等級為250 A的電子式脫扣斷路器，脫扣器額定電流選擇225 A，其長延時整定電流為100 ～ 225 A；對于TYPE 7B（由變電所400 A回路供電），其出線回路采用殼架等級為160 A的電子式脫扣斷路器，脫扣器額定電流選擇160 A，其長延時整定電流為70 ～ 140 A；由于改造后的標準配電柜的最小長延時電流為70 A，有時不能滿足需要，為此筆者又設計出TYPE 7C / 7D配電柜，使出線回路的額定電流涵蓋范圍為25 ～ 140 A（TYPE 7C）和16 ～ 100A（TYPE 7D）。

b. 上下級電器的選擇性問題。熔斷器改為斷路器后選擇性變得較為復雜，上下級斷路器的殼架電流、長延時電流、瞬動脫扣電流之間必須滿足苛刻的要求，才可能實現(xiàn)選擇性。雖然本工程使用的斷路器性能較好，利用級聯(lián)技術及其增強的選擇性，可保證TYPE 7 A ～ D的出線斷路器與上級斷路器具有完全的選擇性，但使用限制條件較多，柜內(nèi)斷路器殼架等級、整定電流范圍都必須嚴格按設定范圍進行，選擇性設計細節(jié)這里不再介紹。

c. 柜體溫升及斷路器降容問題。對于熔斷器而言，當環(huán)境溫度高于40 ℃ 時，相對于960 ℃（銀）或1 083 ℃（銅）的熔化溫度，由周圍空氣溫度的偏離導致的對熔斷器熔化性能的影響可以忽略不計，其分斷特性實際上保持不變，需要考慮的是觸頭和導體接線端子的溫度限制。對于斷路器而言，采用電子脫扣單元的塑殼斷路器受溫度變動的影響很小，但采用熱磁脫扣單元的塑殼斷路器，應用環(huán)境溫度超過40 ℃ 時其過載保護特性會發(fā)生變化，要得到真實的長延時整定電流，需要根據(jù)溫升進行折算。本工程要求制造廠按柜體為溫升不超過10 ℃ 設計通風系統(tǒng)，使斷路器的降容系數(shù)不至于過低。

對于TYPE 6、TYPE 6C配電柜，轉(zhuǎn)化為斷路器標準配電柜較為簡單，兩個進線熔斷器組合電器更換為斷路器，DⅢ、D02熔斷器均更換為微型斷路器，但上述轉(zhuǎn)化存在一定的缺陷：系統(tǒng)為3臺1 600 kVA并列運行，且該型配電柜設置在變電所附近，作為出線的微型斷路器仍存在短路分斷能力不足的問題，需要通過配電柜進線斷路器分斷。轉(zhuǎn)化后的標準配電柜結構示意圖見圖2。