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【摘 要】低压配电设备是城市电力系统的重要组成部分，其设计质量直接影响到电力系统日常的运作。为此，本文结合笔者多年的电力工作经验，介绍了低压配电设备主要的电气参数，重点就如何合理选择低压配电设备进行探讨，并提出一些建议，以供类似研究参考。
【关键词】配电设备；电气参数；母线；隔离形式
电力工作者在选择低压配电设备的过程中，往往忽略了额定分散系数和内部隔离形式等参数重要性，影响到用电设备的可靠性、持续性和安全性。因此，如何合理选择低压配电设备是当前电力工作者面临的重要难题之一。本文从电气参数、隔离形式等方面探讨了低压配电设备的选择问题，希望读者能够加深对低压配电设备的了解。
1.低压配电设备主要电气参数
低压配电设备主要电气参数有额定电流、额定短时耐受电流（Icw，1s）、额定峰值耐受电流（Ipk，0.1s）、额定分散系数、防护等级、内部隔离形式等等。其中额定电流、短时耐受电流、峰值耐受电流和防护等级在产品说明书中查得到，而内部隔离形式说明书中一般不会给出，分散系数是产品试验的一个参数。虽然这些参数大部分都经常接触，但要准确理解并不容易。
1.1 额定电流
额定电流一般指配电设备进线开关的额定电流。配电柜额定电流一般指水平母排最大电流，往往等于受电柜主开关额定电流。所有馈电柜额定电流之和乘以同时系数可以得到主母排额定电流。馈电柜额定电流一般指垂直母排的电流，垂直母排额定电流应大于馈电回路额定电流乘以分散系数。在配电设计中每个柜额定电流一般不要超过说明书中规定的额定电流，因为电流太大柜内温升影响大。如果受条件所限可以通过加大柜体尺寸和加大导体尺寸，保证温升限制在标准范围内。至于加大多少才能保证温升不超标，这用到外推法推算温升，可以参考IEC890《用外推法检查低压开关设备和控制设备部分型式试验成套设备（PTTA）的温升》。温升涉及到安装工艺、外壳防护等级、柜内元件功耗等等，所以利用外推法得出温升值比较复杂。不过有一个简易方法——类比法。例如XL-21动力柜有方案A、B、C：
a.方案A：柜宽400mm，断路器400A，铜母排TMY-5（40mm×4mm）。
b.方案B：柜宽350mm，断路器200A，铜母排TMY-5（40mm×4mm）。
c.方案C：柜宽600mm，断路器800A，铜母排TMY-5（50mm×5mm）。
以上方案均通过型式试验，温升合格。现设计计算电流为600A，但空间限制无法放下两面动力柜，即无法选择方案A、方案B。利用方案C在空间上可以满足要求，不过此时选用断路器框架电流为800A，整定值为600A，母排为TMY-5（50mm×5mm），这样可以保证断路器外接端子与方案C一致。显然通过800A电流温升合格，在同样条件下通过600A电流温升肯定不会超过标准。
1.2 额定短时耐受电流（Icw）
额定短时耐受电流指成套设备中一条电路在规定条件下能安全承载短时耐受电流方均根值，该时间一般为1s，同柜体结构和母排固定件有相当大关系。
GGD、GCK、MNS等低压配电柜采用型材进行组装而成，GCK柜采用CF28型材，MNS柜和进口柜大多采用C型材，GGD柜采用8MF型材，型材采用冷轧钢板弯制而成，型材上冲有等距孔供安装支件使用。母排固定件称为母线框或母线夹，用环氧树脂压制而成，耐高温，有一定强度。额定短路电流在《低压成套开关设备和控制设备第1部分：型式试验和部分型式试验成套设备》（GB7251.1-2005）中分10kA、15kA、30kA、50kA、80kA、100kA六档。
1.3 额定峰值耐受电流（Ipk）
额定峰值耐受电流是指在规定的试验条件下，制造商规定此电路能够圆满地承受的峰值电流。峰值电流时间一般为0.1s。为确定电动力的强度，耐受电流的峰值（Ipk）应用短时耐受电流（Icw）乘系数n获得。系数n的标准值和相应的功率因数见表1。
表1 系数n的标准值
1.4 额定分散系数
额定分散系数指成套设备中或成套设备一个部分中（例如一个柜架单元或框架单元）有若干主电路，在任一时刻所有主电路预计电流最大值的总和与该成套设备或其选定部分的所有主电路额定电流之和的比值。在GB7251.1-2005中给出了该参数，见表2。
表2 额定分散系数值
额定分散系数对于配电设计来说特别有用。例如GCK柜中垂直母排的额定电流为1600A，某个配电柜共有3个400A回路，3个200A回路，一个160A回路，共配置总安装电流1960A，根据GB7251.1-2005中规定7个回路分散系数为0.7，垂直母排额定电流1600A，则安装电流可以为1600A/0.7=2285.7A，上述总安装电流为1960A，从垂直母排电流角度来看，在一个柜中安装3个400A回路，3个200A回路，1个160A回路，在正常情况下不会超过垂直母排承受能力。
2.低压配电设备防护等级及内部隔离形式
2.1 防护等级
指设备外壳防护等级。对于抽出式配电柜，测试位置、分离位置及连接位置防护等级均相同，从一个位置到另一个位置转移时防护等级不会发生变化。防护等级越高，安全性能越好。但是防护等级越高，外壳密闭性越好，散热就越差，运行时产生的热量无法散出去，致使柜内温度升高，电器绝缘性能下降，对于设备安全运行直接构成威胁。所以在供配电设计选择柜型时，不应一味追求高防护等级，如果防护等级太高，柜内运行温度高，开关设备可能要降容使用，绝缘也要进行特殊处理，显然加大了制造成本。
2.2 内部隔离形式
内部隔离形式是指用挡板或隔板（金属或非金属的）将成套设备分成单独的隔室或封闭的防护空间，以达到以下一种或几种条件：①防止触击相邻功能单元的危险部件，防护等级至少应为IPXX；②防止固体外来物从成套设备的一个单元进入相邻的单元，防护等级至少为IP2X。 隔离形式一共有六种：形式2a、形式2b、形式3a、形式3b、形式4a、形式4b。GB7251.1-2005是如此定义的。
形式2a：母线与功能单元隔离，外接导体端子不与母线隔离。
形式2b：母线与功能单元隔离，外接导体端子与母线隔离。终端箱、动力柜、固定柜基本上属于此类，结构简单，内部隔板少，空气对流较好，散热条件比较理想，温升不高。对绝缘件和供电可靠性要求不高的场合多采用此类隔离形式，造价低廉。
形式3a：母线与功能单元隔离，所有的功能单元相互隔离，外接导体端子与功能单元隔离，但端子之间相互不隔离，外接导体端子不与母线隔离。从某种程度讲固定柜和抽出式柜的区别除了开关设备是否可以抽出外，另外一个重要区别就是功能单元是否隔离。
形式3b：母线与功能单元隔离，所有的功能单元相互隔离，外接导体端子与功能单元隔离，但端子之间相互不隔离，外接导体端子与母线隔离。显然在维修时不会出现与母排触电的可能性，但与其他正常运行的回路外接端子触电的可能性依然存在，改进型GCK（L）柜及部分设备厂家生产的GCS柜属于此类形式，安全性比形式3a更进一步。
形式4a：母线与功能单元隔离，并且所有的功能单元相互隔离，也包括作为功能单元组成部分的外接导体端子，外接导体端子与关联的功能单元在同一隔室中。此时如果维修，显然不会出现触电危险，因为维修只要将故障回路停电，而且维修只在故障回路中进行。
形式4b：母线与功能单元隔离，并且所有的功能单元相互隔离，也包括作为功能单元组成部分的外接导体端子，外接导体端子与关联的功能单元不在同一隔室中，它位于单独的、隔开的、封闭的防护空间或隔室中。
3.结语
综上所述，低压配电设备的选择是确保电力系统安全运行的重要保障。因此，电力工作者需要提高对低压配电系统的进一步认识，通过研究和分析低压配电设备各项电气参数，制定出符合实际情况的设备选择方案，同时在选择配电设备时应注意分散系数和内部隔离形式，并在设计过程中尽可能选择标准方案或采用类比法，以提高低压配电设备的安全性。
参考文献：
[1] 施献红；陈玉英.高低压配电设备运行与维护[J].科技传播.2013年第05期
[2] 闫志.浅析低压配电系统保护的选择性和设备选择[J].城市建设理论研究.2012年第01期
【关键词】配电设备；电气参数；母线；隔离形式
电力工作者在选择低压配电设备的过程中，往往忽略了额定分散系数和内部隔离形式等参数重要性，影响到用电设备的可靠性、持续性和安全性。因此，如何合理选择低压配电设备是当前电力工作者面临的重要难题之一。本文从电气参数、隔离形式等方面探讨了低压配电设备的选择问题，希望读者能够加深对低压配电设备的了解。
1.低压配电设备主要电气参数
低压配电设备主要电气参数有额定电流、额定短时耐受电流（Icw，1s）、额定峰值耐受电流（Ipk，0.1s）、额定分散系数、防护等级、内部隔离形式等等。其中额定电流、短时耐受电流、峰值耐受电流和防护等级在产品说明书中查得到，而内部隔离形式说明书中一般不会给出，分散系数是产品试验的一个参数。虽然这些参数大部分都经常接触，但要准确理解并不容易。
1.1 额定电流
额定电流一般指配电设备进线开关的额定电流。配电柜额定电流一般指水平母排最大电流，往往等于受电柜主开关额定电流。所有馈电柜额定电流之和乘以同时系数可以得到主母排额定电流。馈电柜额定电流一般指垂直母排的电流，垂直母排额定电流应大于馈电回路额定电流乘以分散系数。在配电设计中每个柜额定电流一般不要超过说明书中规定的额定电流，因为电流太大柜内温升影响大。如果受条件所限可以通过加大柜体尺寸和加大导体尺寸，保证温升限制在标准范围内。至于加大多少才能保证温升不超标，这用到外推法推算温升，可以参考IEC890《用外推法检查低压开关设备和控制设备部分型式试验成套设备（PTTA）的温升》。温升涉及到安装工艺、外壳防护等级、柜内元件功耗等等，所以利用外推法得出温升值比较复杂。不过有一个简易方法——类比法。例如XL-21动力柜有方案A、B、C：
a.方案A：柜宽400mm，断路器400A，铜母排TMY-5（40mm×4mm）。
b.方案B：柜宽350mm，断路器200A，铜母排TMY-5（40mm×4mm）。
c.方案C：柜宽600mm，断路器800A，铜母排TMY-5（50mm×5mm）。
以上方案均通过型式试验，温升合格。现设计计算电流为600A，但空间限制无法放下两面动力柜，即无法选择方案A、方案B。利用方案C在空间上可以满足要求，不过此时选用断路器框架电流为800A，整定值为600A，母排为TMY-5（50mm×5mm），这样可以保证断路器外接端子与方案C一致。显然通过800A电流温升合格，在同样条件下通过600A电流温升肯定不会超过标准。
1.2 额定短时耐受电流（Icw）
额定短时耐受电流指成套设备中一条电路在规定条件下能安全承载短时耐受电流方均根值，该时间一般为1s，同柜体结构和母排固定件有相当大关系。
GGD、GCK、MNS等低压配电柜采用型材进行组装而成，GCK柜采用CF28型材，MNS柜和进口柜大多采用C型材，GGD柜采用8MF型材，型材采用冷轧钢板弯制而成，型材上冲有等距孔供安装支件使用。母排固定件称为母线框或母线夹，用环氧树脂压制而成，耐高温，有一定强度。额定短路电流在《低压成套开关设备和控制设备第1部分：型式试验和部分型式试验成套设备》（GB7251.1-2005）中分10kA、15kA、30kA、50kA、80kA、100kA六档。
1.3 额定峰值耐受电流（Ipk）
额定峰值耐受电流是指在规定的试验条件下，制造商规定此电路能够圆满地承受的峰值电流。峰值电流时间一般为0.1s。为确定电动力的强度，耐受电流的峰值（Ipk）应用短时耐受电流（Icw）乘系数n获得。系数n的标准值和相应的功率因数见表1。
表1 系数n的标准值
1.4 额定分散系数
额定分散系数指成套设备中或成套设备一个部分中（例如一个柜架单元或框架单元）有若干主电路，在任一时刻所有主电路预计电流最大值的总和与该成套设备或其选定部分的所有主电路额定电流之和的比值。在GB7251.1-2005中给出了该参数，见表2。
表2 额定分散系数值
额定分散系数对于配电设计来说特别有用。例如GCK柜中垂直母排的额定电流为1600A，某个配电柜共有3个400A回路，3个200A回路，一个160A回路，共配置总安装电流1960A，根据GB7251.1-2005中规定7个回路分散系数为0.7，垂直母排额定电流1600A，则安装电流可以为1600A/0.7=2285.7A，上述总安装电流为1960A，从垂直母排电流角度来看，在一个柜中安装3个400A回路，3个200A回路，1个160A回路，在正常情况下不会超过垂直母排承受能力。
2.低压配电设备防护等级及内部隔离形式
2.1 防护等级
指设备外壳防护等级。对于抽出式配电柜，测试位置、分离位置及连接位置防护等级均相同，从一个位置到另一个位置转移时防护等级不会发生变化。防护等级越高，安全性能越好。但是防护等级越高，外壳密闭性越好，散热就越差，运行时产生的热量无法散出去，致使柜内温度升高，电器绝缘性能下降，对于设备安全运行直接构成威胁。所以在供配电设计选择柜型时，不应一味追求高防护等级，如果防护等级太高，柜内运行温度高，开关设备可能要降容使用，绝缘也要进行特殊处理，显然加大了制造成本。
2.2 内部隔离形式
内部隔离形式是指用挡板或隔板（金属或非金属的）将成套设备分成单独的隔室或封闭的防护空间，以达到以下一种或几种条件：①防止触击相邻功能单元的危险部件，防护等级至少应为IPXX；②防止固体外来物从成套设备的一个单元进入相邻的单元，防护等级至少为IP2X。 隔离形式一共有六种：形式2a、形式2b、形式3a、形式3b、形式4a、形式4b。GB7251.1-2005是如此定义的。
形式2a：母线与功能单元隔离，外接导体端子不与母线隔离。
形式2b：母线与功能单元隔离，外接导体端子与母线隔离。终端箱、动力柜、固定柜基本上属于此类，结构简单，内部隔板少，空气对流较好，散热条件比较理想，温升不高。对绝缘件和供电可靠性要求不高的场合多采用此类隔离形式，造价低廉。
形式3a：母线与功能单元隔离，所有的功能单元相互隔离，外接导体端子与功能单元隔离，但端子之间相互不隔离，外接导体端子不与母线隔离。从某种程度讲固定柜和抽出式柜的区别除了开关设备是否可以抽出外，另外一个重要区别就是功能单元是否隔离。
形式3b：母线与功能单元隔离，所有的功能单元相互隔离，外接导体端子与功能单元隔离，但端子之间相互不隔离，外接导体端子与母线隔离。显然在维修时不会出现与母排触电的可能性，但与其他正常运行的回路外接端子触电的可能性依然存在，改进型GCK（L）柜及部分设备厂家生产的GCS柜属于此类形式，安全性比形式3a更进一步。
形式4a：母线与功能单元隔离，并且所有的功能单元相互隔离，也包括作为功能单元组成部分的外接导体端子，外接导体端子与关联的功能单元在同一隔室中。此时如果维修，显然不会出现触电危险，因为维修只要将故障回路停电，而且维修只在故障回路中进行。
形式4b：母线与功能单元隔离，并且所有的功能单元相互隔离，也包括作为功能单元组成部分的外接导体端子，外接导体端子与关联的功能单元不在同一隔室中，它位于单独的、隔开的、封闭的防护空间或隔室中。
3.结语
综上所述，低压配电设备的选择是确保电力系统安全运行的重要保障。因此，电力工作者需要提高对低压配电系统的进一步认识，通过研究和分析低压配电设备各项电气参数，制定出符合实际情况的设备选择方案，同时在选择配电设备时应注意分散系数和内部隔离形式，并在设计过程中尽可能选择标准方案或采用类比法，以提高低压配电设备的安全性。
参考文献：
[1] 施献红；陈玉英.高低压配电设备运行与维护[J].科技传播.2013年第05期
[2] 闫志.浅析低压配电系统保护的选择性和设备选择[J].城市建设理论研究.2012年第01期