1.关于配电设备的分级和用电负荷的分类（1）配电设备的分级供配电系统的任务就是分配电能，并对配电线路实施保护。与电力变压器直接连接的部分叫做配电上游，与用电设备连接的部分叫做配电下游。从供配电的上游到下游一般分为**，见下图：
图1：低压配电网的配电设备分级图1的上部天蓝色区域就是一级配电设备。一级配电设备直接与电力变压器连接，一般位于企事业单位或者居民小区的主配电室内。一级配电设备的特点是工作电压就是系统电压（400v（线电压）/230v（相电压）），运行电流大短路电流亦强烈，具有较强的开断过电压。一级配电设备的馈电回路通过电缆把电能输送到二级配电设备。注意1：一级配电设备由成套开关设备构成，其内部有进线断路器、主母线、母线联络断路器和馈电断路器构成。在这里，进线断路器负责接受电能，并对主母线执行线路保护；主母线负责分配电能；馈电回路断路器负责把电能通过电缆传输给下级配电设备，同时对馈电电缆实施线路保护。注意2：一级配电设备的进线断路器与馈电断路器之间存在选择性保护关系，馈电回路断路器与下级配电设备的主进线断路器构成选择性保护关系。注意3：一级配电设备具有两路供电电源，即电力变压器t1和t2。系统母线分为一段和二段，正常情况下电力变压器t1通过进线断路器qf1对一段母线供电，电力变压器t2通过进线断路器qf2对二段母线供电。当某段电力变压器故障后，该段进线跳闸，母线联络断路器（简称母联断路器）qf3闭合，维持故障段母线正常授电和分配电能；当故障电力变压器供电恢复后，母联断路器qf3开断，故障段进线断路器合闸，系统恢复正常。注意4：一级配电设备的两路进线断路器和母联断路器之间的投退关系叫做备自投（备用电源自动投切）。备自投的投退逻辑表达式如下：
注意式1、式2和式3等号右侧各项的上部有横线，表示取反。例如式1中qf1的合闸条件是qf2和qf3不得同时处于合闸状态。其它各式亦同。图1中绿色区域是二级配电设备，它一般位于车间配电室或者楼层配电室内。注意5：二级配电设备与一级配电设备类似，由进线断路器、主母线、馈电断路器或者重要设备供电断路器构成。注意6：二级配电设备进线断路器的任务是保护本级母线，并与馈电回路或者重要用电设备供电断路器构成选择性保护关系。注意7：若二级配电设备存在多路进线，则二级配电设备亦存在备自投关系。图1中粉色区域就是**配电设备或者终端控制设备。**配电设备或者终端控制设备亦由进线断路器、馈电断路器构成。控制回路的对象若是电机，则**配电设备内部会有相应的馈电断路器、交流接触器、热继电器等等。
图2：低压一级配电设备的开关柜。
图3：用于车间总配电的开关设备。
图4：位于用电设备附近的**配电设备（动力箱或者控制箱）下图是居家配电的**配电系统：
图5：居家配电系统我们看到，居家配电的系统分级与生产企业的配电分级差不多。（2）用电负荷分类用电负荷按停电后的影响分为三类。一类负荷指的是停电后会产生人身伤害和重大经济、政治影响。例如2023年我国奥运会主会场的供电大多属于一类负荷；二类负荷指的是停电后会造成经济损失，但不会造**身伤害。二类负荷包括供水水泵、不能停止运行的用电设备等等；三类负荷就是除掉一类和二类负荷外的负荷类型，其典型代表就是广告和景观照明。2.题主的问题分析有了以上这些基础知识，我们就可以讨论题主的问题了。我们看题主的问题说明：“比如一个小车间，车间里有几个设备，车间里设一个配电柜，给这几个设备配电，每个设备都有控制柜，里面有空开，配电柜拉过来的线就接入每个控制柜的空开里，我想问的时，每个控制柜都有自己的空开了，在配电柜里还需要给每路再单独配一个空开吗？如果要配的话，有什么作用？配多大空开？”。题主的问题应当属于如何设计二级配电设备，以下提供几个必要的步骤供参考。第一步，先把车间里的用电设备归类，把用电设备按停电后的影响分为三类。第二步，把用电设备按消耗电能的大小以及工作制（工作时间长短）分类。凡属于一类和二类负荷的长期工作制用电设备最好单独供电，其它用电设备可合并供电。对于照明，可单独配套照明控制箱。由此规划出基本供电方案，并绘制出一次供电系统图。第二步很关键，题主的问题就出现在这里。首先要把车间内用电设备分类，哪些是最重要的，哪些是次重要的，哪些是不重要的。重要的设备一定要单独配开关，次重要的设备可单独配开关也可合并，不重要的设备可合并。其次，把设备的功率区分开。大功率设备单独供电，中小功率的设备可合并供电。另外，还要考虑到片区分配，以及控制方便性等等。如此一来，相信题主就能确定车间二级配电设备的馈电回路数量及配套原则了。第三步，根据一次供电系统图，按需要系数折算短时工作制的用电设备功率，由此求得各支路的计算电流。再合并到总配电系统中，计算出全系统进线及馈电断路器额定电流。第三步做完后，车间的二级配电系统设计就基本完成了。
提醒1：相对塑壳断路器，空气开关的短路分断能力及额定电流是很小的，它的极限短路分断能力不过才6ka，额定电流最大值才63a，且线路保护能力亦不足，故在车间供电设计中，除了照明回路，尽量不要用空气开关，要用塑壳断路器来设计。提醒2：在上下游供电中，上游的断路器与下游的断路器之间存在保护选择性。所谓选择性，指的是下游发生短路后，由下游断路器负责线路保护，上游断路器作为后备，这样可以避免因为小故障造成大面积停电。一般地，上游断路器的保护门限电流值设计为下游的1.5倍，动作时间长70毫秒，就能实现完全选择性。提醒3：如果车间内的设备存在晶闸管调控，则会出现谐波。车间内必须做好谐波抑制，必要时在车间配电室配套带电抗器的补偿电容柜来抑制谐波。提醒4：对于电动机负荷，一般建议使用单磁断路器，空开是做不到这一点的。以下是电动机直接起动的控制原理图：
图6：电动机直接起动控制原理图注意看图6的左侧上部，这里的断路器是单磁断路器，也即只有短路保护没有过载保护的断路器。这种断路器一般的空开是无法实现的。如果知道电机功率pm的大小，把它乘以2得到额定电流，再乘以10得到起动冲击电流ip，也即电机刚上电尚未旋转时的电流值，此值很大。用于保护电机的断路器，其极限短路分断能力icu必须大于ip，否则电机刚起动，断路器就会跳闸。如果题主的电机功率很小，则建议使用d系列的空气开关或者k特性的空气开关。
图7：空开的特性类别提醒5，如果车间由两路供电，一定要给进线配套备自投。以下是低压进线和母联的控制原理图：
图9：母联的控制原理图图8右侧的蓝色区域和图9右侧的绿色区域中，我们能看到式1、式2和式3的互锁触点，它们就是实现备自投的控制要素。提醒6：对于工厂企业或者车间配电设备的设计和配套，可参阅我的书《低压成套开关设备的原理及其控制技术》第三版。以上内部在这本书中都有。提醒7：一定要做好接地系统的配套，确保用电人身安全，确保设备安全。建议题主先弄清楚该车间的供电线制形式以及接地系统是什么，再来设计自己的配电设备，切实做好车间内的用电设备接地故障保护措施，做好漏电保护设计。
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