高低压配电柜及其保护元件的优化选择

曾庆然

摘要：为保证电力系统的供电的高效、稳定性和环保性，科学合理地选择配电系统中的各种配电设备则显得非常重要，高低压配电柜的优化选择则更加必要。高压配电柜的优化选择要遵循可靠、简单、实用的基本原则，明确高低压配电柜的主要技术参数和低压配电柜对主要元件的要求进行优化选择，保证高压配电柜的选择经济、科学、合理。本文简单介绍了高压配电柜和低压配电柜，对高压配电柜和低压配电柜的优化及其配电柜保护元件的优化选择进行分析及其研究，以便以后借鉴之意义。

关键词：高压配电柜；低压配电柜；优化选择

中图分类号：F407.61文献标识码：A 文章编号：

高低压配电柜

1.1 低压配电柜

目前我国主流的低压配电柜主要有两个系列：一个是我国自主研发或者仿制的通过3C认证的低压配电柜。代表产品主要有GCK低压抽出式开关柜、GCS 低压抽出式开关柜以及GGD型交流低压配电柜等。另外是国外公司研制的低压配电柜，主要有MNS3 低压配电柜（瑞士ABB电器生产）Sivcon 低压配电柜（德国西门子生产）、BLOKSET低压配电及其PrismaP低压配电柜等。

1.2 高压配电柜

高压配电柜主要由控制装置、高压开关、保护装置、测量装置、信号传输装置以及调节装置等几个重要部分构成，同时也包括与以上装置相连的各种相关支持和内部附件组件。我国的高压配电柜（3Kv至35Kv）经过了三个阶段的发展历程：20世纪50年代至60年代是我国高压配电柜发展的第一阶段，在这个阶段因为多种因素的限制，我国主要以仿造前苏联的高压配电柜为主。20世纪的60年代至70年代是第二阶段，在这个阶段，开始研发具有自主知识产权高压配电柜，多种型号的手车式高压配电柜在这个阶段诞生。20世纪的80年代至今，进行了改革开放，大量的国际先进技术涌入中国，我国的科研单位联合国外的相关单位共同研制了多种新型的高压配电柜，如GN 型箱式固定柜HXGN 型环网柜以及KGN型铠装固定柜等。

高低压配电柜的优化

通过分析项目的成本需求确定施工项目所需的成本，在施工过程中更要注意有效控制成本，合理利用原材料和各种资源，使得成本最优化。与此同时，在生产经营过程中中，时时处处精打细算，力争少投入多产出，杜绝浪费和不合理的开支。 保证建筑施工质量的前提下，尽可能低提高建筑施工项目的经济效益。

2.1 低压配电柜的优化

根据实际需要并明确低压配电柜的主要技术参数来进行选择。在优化选择低压配电柜的时候，

除了要明确额定频率额定电压和额定电流以及柜体尺寸等参数之外，还应该重点关注以下几点：额定短时耐受电流、主母线的最大额定电流数值、功能单元形式、峰值短时耐受电流、内部分隔方式和外壳防护等级等。这些参考均具有相关的标准，需要严格依照标准选择，数值不符合工程要求者应避免。

低压配电柜对重要元件的明确要求：首先基本要求，组装简洁化、功能模块化、柜体外形小型化、安装尺寸模数化、安装方式多元化、提供运行环境温度上限。其次，断路器方面，主母线拥有高分断能力、允许互换进出线方向、可以左右安装、接地保护功能、三段保护保护功能、能够显示不平衡负载、记忆功能、预警功能、附件齐全性高事故报警功能、；另外，还必须拥有开关间联锁、机械联锁、开关与柜门间联锁、前级保护逐级联锁、后备保护逐级联锁、时序联锁脱扣、区域选择性联锁等；同时要求各个附件功能实现模块化。对交流接触器的要求具有多种功能模块，能采用积木式安装能适应各种电流规格的需要，；提高耐受过载电流的能力和分断能力；在高的环境温度下，提高耐高温的能力，接触器应有可靠的动作特性。

2.2 高压配电柜的优化选择

优化选择配电房的高压配电柜时需要考虑三个方面包括：运行中的高可靠性、实际使用的操作简化性和实际使用中的高实用性。

关于运行中的高可靠性，选择高压配电柜时需要考虑工程投资情况、与原有相关高压设备的配套情况、高压配电柜供电可靠性等方面的因素，其中供电可靠性是影响高压配电柜选择的最为主要的因素。具体而言，手车柜中可抽出部件安装于可独立完全移出或加以替换的小车上，在主回路带电时也不例外，故具备更换方便快捷、维修安全的优点。但选用手车柜对于土建地坪的施工要求较高，为了便于小车进出开关柜，柜体内轨道顶面应与柜外地面乎齐，有时还应考虑铺绝缘橡胶垫以减小其出入的震动；中置柜从某种意义上可以说是手车柜的改进型，其可抽出部件安装于柜体中部的小车上，移出搬运则采用专用的运载车，在可抽出部件移出装入过程中，运载车底面高度可以按需要调整；固定柜是最早应用的一种柜型，柜体内元件均为固定安装，因此在元器件发生故障的情况下，不便于维修，且需要停电的时间较长，供电的连续性有所降低。

关于实际使用的操作简化性，保护和维护量的简化是配电系统的发展方向。目前应用的高压配电柜共存着原有继电器控制、保护以及新购置智能综合保护器型，复杂的继电器控制和保护方式故障率较高，检修维护量较大，而内置综合保护器的高压柜技术含量高，柜内元器件大大简化，投入运行后检修维护工作量极小，或者说几乎不需要检修，可节省大量的人力物力。因此，我们在选择高压柜内置元器件时，应根据自己的实际情况，在资金允许的情况下优先选择带智能综合保护器的高压柜，以简化工作，提高效率。

关于使用中的实用性，国产高压配电柜和进口高压配电柜各占据着半壁江山，两种高压配电柜各有利弊，需要根据实际情况来选择。首先，国产高压配电柜性能可靠、售后维护方便、价格适中，但体积较大，占空间较大，如果配电房空间有限，则不宜选国产高压配电柜。其次，进口高压配电柜性能可靠、元器件布置紧凑、体积较小，但价格相对高，且售后维修比较麻烦。需要指出的是，由于我国的科技实力不断增长，国产高压配电柜的可靠性也具有较高的保证，因此在选择高压配电的时候需要根据实际情况来选择，并遵循实用性为主的原则。

不同使用环境配电柜的保护元件优化选择

配电柜的保护元件一般为熔断器，它是根据电流超过规定值一定时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开的原理制成的一种电流保护器。熔体是熔断器的主要工作部分，熔体材料具有相对熔点低、特性稳定、易于熔断的特点，一般采用镀银铜片、铅锡合金、锌、银等金属，相当于串联在电路中的一段特殊的导线，当电路发生短路或过载时，被保护电路的电流超过规定值，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，起到保护的作用，熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中，作为短路和过电流保护，是低压系统中应用最普遍的保护器件之一。

基于成本控制的选化选择：熔断器的价格较低，而微型断路器的价格是同样额定电流数的熔断器价格的几倍到几十倍，如果项目预算较低，可以考虑选用熔断器。

一般控制回路的选化选择：在控制回路中选择的熔断器只需在火线上进行保护; 而微型断路器可以选择单极或双极，就目前的使用状况来看，以同时用以保护火线和零线的双极微型断路器的选用居多。

基于维护方便的选化选择：当发生短路故障动作时，微型断路器的触头有损伤，时间久了容易造成隐患；而熔断器发生短路故障动作后，需要更换新的熔芯，这使得保护元件又回到初始状态。

基于线路保护特点的选化选择：熔断器对过载反应不灵敏，除照明线路外，熔断器一般不用作过载保护，主要做短路保护。而微型断路器用于需要过电流、过载保护的地方，如加热回路、插座配电回路、控制回路等。

特殊情况的选化选择：高分断能力的微型断路器，分断容量也就10kA，而熔断器一般都能达到50kA，电容是一种特殊的电气设备，线路长线路电抗增大，对断路器的分断容量要求较高；电容接触器的触头不适用于开断路电流，因此快速的切除故障是由接触器之前的保护元件来实现的，熔断器切断故障，大多在前半周波的上升期而微断本身是需要一个固有分闸时间， 因此滤波补偿柜内用于电容器保护的应当选用熔断器进行保护。

结论

为保证电力系统的供电的高效、稳定性和环保性，科学合理地选择配电系统中的各种配电设备则显得非常重要，高低压配电柜的优化选择则更加必要。本文简单介绍了高压配电柜和低压配电柜，对高压配电柜和低压配电柜的优化及其配电柜保护元件的优化选择进行分析及其研究，以便以后借鉴之意义。

参考文献：

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