熔絲和空開對比，各有什麼優缺點？通信機房的綜合櫃從開關電源引電怎麼選擇空開和熔絲？

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收到2位知友的私信，讓我來關注這個問題。打開一看，題主的主題是討論熔斷器與斷路器的運用對比。

突然間，對這個主題感興趣了，儘管是2015年年底的舊帖子。

以下為具體回答內容。

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要解答這個問題，我們必須先弄懂熔絲與斷路器的線路保護特徵，以及它們的動作特性。

在這裡，先強調一下：題主所謂的空開指的就是微型斷路器MCB。

由於討論會涉及到若干基礎知識，我們不妨就用我的書作為探討依據吧。此書的書名是《老帕講低壓開關電器技術》，以下簡稱為「書」。

（1）熔絲的保護特徵

題主所謂的熔絲，其實是熔斷器。

熔斷器分為兩個主要部分，其一是熔芯或者熔絲，其二就是熔斷器座。

我們很容易想到，熔斷器座的額定電流當然要大於熔芯。由於題主的主題是討論熔芯，因此對熔斷器座的討論我們予以忽略。

我們看圖1：

圖1中有兩種類型的熔斷器。圖1左側的熔斷器額定電流較小，一般用於輔助電路，也即執行測控任務的電路；圖1右側的熔斷器額定電流較大，一般用於主迴路，也即進行電能傳遞的電路。

熔芯的參數很多，但對於題主的主題來說，我們只關心它的兩個重要的參數，即額定電流Ie和截斷電流Id。

熔芯的額定電流，就是它能夠長期流過的工作電流。

在書中的第2.2節「熔斷器」中，有一幅圖如下：

注意到幾個問題：

第一：熔斷器的短路保護動作是在1/2交流電周波內完成的，甚至不到5毫秒；

第二：截斷電流Id與衝擊電流Ip之比叫做限流比；

顯見，熔斷器的限流比小於1。

限流特性是熔斷器執行線路保護的最典型特徵。

設某熔斷器的截斷電流Id=15kA，短路電流是50kA，峰值係數n=2.1，於是衝擊短路電流峰值是2.1X50=105kA。於是，該熔斷器的限流比為：

也即限流比是14.3%。

第三：直線 被稱為等熱值直線，在這條直線上的任何一點熔體都會熔化。

等熱值直線反映了熔芯的熔化情況，它既包括短路電流作用，也包括運行電流的作用。

當熔斷器熔芯流過運行電流時，熔芯的熔斷電流與熔斷時間之間的關係表見書的表2.2，如下：

我們看到，電流越大，熔斷時間越短，這叫做反時限特性。

我們來了解一下熔斷器的反時限特性，如下：

我們以圖中的6A額定電流熔芯為例（左數第3條），當電流為20A=3.3ie時，它的熔斷時間是8s；當電流是100A=16.7Ie時，熔斷時間是0.02s。

再看100A的熔斷器。當電流為200A時，熔斷時間是800s；當電流為2kA時，熔斷時間是20毫秒。

這就是典型的反時限保護特性。

第4，熔斷器的分斷容量很高。

熔斷器的結構簡單，且熔芯在較大短路電流作用下熔斷時間很短。我們看到，圖3中預期短路電流從10kA開始到100kA，保護動作時間一般都在10毫秒以內。

所以，熔斷器的分斷容量很高。所謂分斷容量，指的是保護電器能夠分斷的最大短路電流。

（2）MCB微斷的保護特徵

微斷，它和熔斷器一樣，都能主動地切斷短路電流，因此，它們又叫做主動元件。

我們來看B特性和C特性的微斷保護特性曲線，如下：

我們看到MCB微斷的B特性和C特性很類似，但B特性的短路分斷容量在3到5倍額定電流之間，而C特性的短路分斷容量在5到10倍額定電流之間。

斷路器的極限分斷能力是用它的額定極限短路分斷能力Icu來定義的。所謂極限短路分斷能力指的是：斷路器能夠承受Icu的衝擊並分斷此電流，但分斷完成後，斷路器就損壞了。

我們來看ABB的MCU微斷參數：

我們發現，MCU的極限短路分斷能力Icu一般就在10kA到25kA之間。

再看熔斷器參數：

MCB相對熔斷器，在分斷容量方面完全沒有可比性。

（3）關於短路電流和限流作用

我們來看下圖：

圖5中，紅色的就是短路電流Ip，同時也是短路電流的穩態值。

短路伊始，由於系統中存在直流分量，它的抬升作用使得Ip出現最大值，叫做衝擊短路電流峰值。

由於有衝擊短路電流峰值存在，使得短路電動力十分巨大，對設備產生極大的破壞作用。同時，短路電流的熱衝擊也很大，會對線路產生劇烈的熱衝擊。

圖5中黑色的就是熔斷器的限流作用。所謂限流，指的是短路電流只上升到黑色曲線的峰頂，線路就斷開了，從而抑制了短路電流的衝擊作用。

我們看到，限流作用必須在短路電流到達衝擊短路電流峰值前實現，因此限流作用的時間在5毫秒以內。

顯見，熔斷器的截斷電流就能實現限流作用。

但斷路器又如何呢？

我們來看下圖：

從MCB微斷的短路脫扣時間，立馬就能看出，MCB微斷是不可能實現限流特性的。

（4）對於題主問題的答覆

我們看到，題主是對通信機房裡的綜合櫃來展開討論的。

通信機房，它的配電系統有什麼特徵？這個問題我深信知道的人不多。

我們很容易想到，如果通信機房裡的供配電系統發生故障，整個地區的手機都無法通信，其影響可謂巨大。

不但通信機房的供配電系統有如此特徵，還有銀行的計算機中心，民航的空管中心等等，都具有類似的特徵。因此，通信機房與尋常的配電設備有很大的不同。

我們看下圖：

對於一般的配電系統，直接從最左側的系統連接到最右側的用電設備。但對於通信基站來說，它一定要配整流、電池和逆變裝備，以此提高供電的連續性和可靠性。

明眼人一眼就能看出，其實這就是UPS的工作原理。只不過，基站的系統比UPS要複雜很多，也大得多，單單電池，就可以佔用整整一層樓。

既然配電設備的電源來自於逆變系統，它的短路容量十分有限，所以配電系統中無需配套限流裝置，也不會出現較高的短路電流。熔斷器存在的必要性已經沒有了。

所以在通信機房中，用MCB微斷來執行供配電保護是很合適的，比熔斷器要方便很多。

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其實，以上這些內容已經有國家標準了，具體見工信部對基站供配電系統的若干規定。題主按國家標準的要求去執行和配套就可以了，無需自己再去費神考慮。

當然，弄懂原理還是有必要的。

另外，從複雜程度看，空管中心和銀行數據中心的供配電系統比通信基站要高得多，通信基站反而倒是相對簡單的一種。

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突然想到一個有點關聯的問題：

在變電站里，所有用於繼電保護的繼電器、各種斷路器的工作電源都是直流的，因此變電站自然就需要直流電源了。

我們看下圖：

變電站的直流屏系統一般由交流屏、浮充電機屏、蓄電池屏、若干台直流負載屏構成。

某次我在一座500kV變電站調試設備時，同事突然提了個問題：為何直流屏的饋電開關都是很小分斷能力的MCB微斷？難道變電站的直流工作電源就不怕發生短路事故燒開關嗎？

我開始也沒注意，同事這麼一說，發現還真是如此？大家略微討論了一下，就都明白了。其實，微斷的上游電源就是浮充電機和蓄電池而已，這些設備的短路容量有限，不會對使用微斷產生威脅，所以可以使用普通的直流微斷。

不過，這裡所用的直流微斷要能經得起開斷電路時的直流電弧燒蝕，並且要具有直流電弧的滅弧能力。因此直流微斷也不是普通的MCB微斷。

再看直流屏系統的交流屏，其中的斷路器就採用我們熟悉的配置方案了，畢竟交流屏的電源是電力變壓器，容量在630kVA，甚至還有1250kVA的。

下圖是UPS屏：

在移動基站調試設備時，發現所有的櫃體，甚至包括路由器屏在內，都是黑色的。這裡不乏世界頂尖產品。

為何這些設備的顏色都是黑色的？不是說設備內部的電路不完備才採用黑色的外殼，技術成熟產品的外殼顏色應當使用淺色。有點矛盾了，不解。

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看到張工又在強答，內容又比較扯。從張工的回答（內容見下面的截圖）中可以看出，張工根本就分不清什麼是通信機房，什麼是通信基站，什麼是數據中心。

張工說通信機房供電故障手機就會無法通訊，實際上機房供電是有熱備份的，單一原因導致的供電故障不會影響功能，這是機房供電的設計原則之一。另外，把通信機房理解為僅處理手機信號，也是狹隘的。

張工給出的那張供電結構圖，是當前主流數據中心的結構。數據中心使用UPS做交流備電，後面是伺服器電源，伺服器電源供出12V母線電壓。而通信機房使用48V直流備電，後面的二次電源不會再有交流母線了，結構是完全不一樣的。

通信機房的配電中，是既使用空氣開關，也使用熔絲的。業內人自然能找到相關標準，不是業內人沒必要了解這個。

張工說通信機房短路電流不大，大概是沒聽說過把扳手掉在48V母線上被汽化的案例吧。前面有一位匿名答主給出了機房配電櫃的圖片，可以看得出既有空開也有熔斷器。有興趣可以再搜一下「列頭櫃」看看圖。

所以說，張工是分不清數據中心、通信機房和通信基站的外行。再勸張工一次，在自己領域內多寫寫科普文挺好，不懂的就別亂寫了。

其實這些文字本應該寫在張工回答的評論里，但是張工喜歡刪評論，所以單獨寫出來。張工也經常改答案，所以截圖留存。

不認同我寫的內容歡迎隨時來懟。

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熔絲成本低，結構簡單小巧，更換方便。但是電流保護控制精度有限。一般小電流用的多。

空開成本高，體積大結構複雜，維護更換也比較方便，但比熔絲要麻煩點。空開可以斷開電弧，分斷能力強，安全性更高，電流保護控制精度高。

一般根據負荷大小，以及耐受衝擊的能力選擇保護熔絲或者空開的型號。現在大多數情況都是用空開。

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熔絲最大的好處就是容易維護，而且可以實現物理隔離，而且耐過載；空開壞了換起來麻煩，而且沒有辦法實現物理隔離，負載也小

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@SimonLan 為啥在通信機房的電源櫃里，我看到的都是熔絲體積較大，空開小，而且大電流用熔絲的多呢？

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