断路器的工作原理及作用

断路器原理

中文名称：断路器

英文名称：circuit-breaker;circuitbreaker

断路器按其使用范围分为高压断路器和低压断路器，高低压界线划

分比较模糊，一般将3kV以上的称为高压电器。低压断路器又称自动

开关，俗称＂空气开关＂也是指低压断路器，它是一种既有手动开关

作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。它可用

来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行

保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电

路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。

分类

按操作方式分：有电动操作、储能操作和手动操作。

按结构分：有万能式和塑壳式。

按使用类别分：有选择型和非选择型。

按灭弧介质分：有油浸式、真空式和空气式。

按动作速度分：有快速型和普通型。

按极数分：有单极、二极、三极和四极等。

按安装方式分：有插入式、固定式和抽屉式等。

高压断路器(或称高压开关)是发电厂、变电所主要的电力控制设备,具

有灭弧特性,当系统正常运行时,它能切断和接通线路以及各种电气设备

的空载和负载电流;当系统发生故障时,它和继电保护配合,能迅速切断故

障电流,以防止扩大事故范围。因此,高压断路器工作的好坏,直接影响到

电力系统的安全运行；高压断路器种类很多，按其灭弧的不同，可分

为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6

断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等

内部附件

辅助触头

与断路器主电路分、合机构机械上连动的触头，主要用于断路器

分、合状态的显示，接在断路器的控制电路中通过断路器的分合，对

其相关电器实施控制或联锁。例如向信号灯、继电器等输出信号。塑

壳断路器壳架等级额定电流100A为单断点转换触头，225A及以上为

桥式触头结构，约定发热电流为3A；壳架等级额定电流400A及以上

可装两常开、两常闭，约定发热电流为6A。操作性能次数与断路器的

操作性能总次数相同。

报警触头

用于断路器事故的报警触头，且此触头只有当断路器脱扣分断后

才动作，主要用于断路器的负载出现过载短路或欠电压等故障时而自

由脱扣，报警触头从原来的常开位置转换成闭合位置，接通辅助线路

中的指示灯或电铃、蜂鸣器等，显示或提醒断路器的故障脱扣状态。

由于断路器发生因负载故障而自由脱扣的机率不太多，因而报警触头

的寿命是断路器寿命的1/10。报警触头的工作电流一般不会超过1A。

分励脱扣器

是一种用电压源激励的脱扣器，它的电压与主电路电压无关。分

励脱扣器是一种远距离操纵分闸的附件。当电源电压等于额定控制电

源电压的70％-110％之间的任一电压时，就能可靠性的分断断路器。

分励脱扣器是短时工作制，线圈通电时间一般不能超过1S，否则线就

会被烧毁。塑壳断路器为防止线圈烧毁，在分励脱扣线圈串联一个微

动开关，当分励脱扣器通过衔铁吸合，微动开关从常闭状态转换成常

开，由于分励脱扣器电源的控制线路被切断，即使人为的按住按钮，

分励线圈始终不会再通电这就避免了线圈烧损情况的产生。当断路器

再扣合闸后，微动开关重新处于常闭位置。

欠电压脱扣器

欠电压脱扣器是在它的端电压降至某一规定范围时，使断路器有

延时或无延时断开的一种脱扣器，当电源电压下降(甚至缓慢下降)到额

定工作电压的70％至35％范围内，欠电压脱扣器应运作，欠电压脱扣

器在电源电压等于脱扣器额定工作电压的35％时，欠电压脱扣器应能

防止断路器闭全；电源电压等于或大于85％欠电压脱扣器的额定工作

电压时，在热态条件下，应能保证断路器可靠闭合。因此，当受保护

电路中电源电压发生一定的电压降时，能自动断开断路器切断电源，

使该断路器以下的负载电器或电气设备免受欠电压的损坏。使用时，

欠电压脱扣器线圈接在断路器电源侧，欠电压脱扣器通电后，断路器

才能合闸，否则断路器合不上闸。

外部附件

电动操作机构

是用于远距离自动分闸和合闸断路器的一种附件，电动操作机构

有电动机操作机构和电磁铁操作机构两种，电动机操作机构为塑壳式

断路器壳架等级额定电流400A及以上断路器，电磁铁操作机构适用于

塑壳断路器壳架等级额定电流225A及以下断路器，无论是电磁铁或电

动机，它们的吸合和转动方向都是相同，仅由电动操作机构内部的凸

轮的位置来达到合、分，断路器在用电动机构操作时，在额定控制电

压的85％-110％之间的任一电压下，应能保证断路器可靠闭合。

转动操作手柄

适用于塑壳断路器，在断路器的盖上装转动操作手柄的机构，手

柄的转轴装在它的机构配合孔内，转轴的另一头穿过抽屉柜的门孔，

旋转手柄的把手装在成套装置的门上面所露出的转轴头，把手的圆形

或方形座用螺钉固定的门上，这样的安装能使操作者在门外通过手柄

的把手顺时针或逆时针转动，来确保断路器的合闸或分闸。同时转动

手柄能保证断路器处于合闸时，柜门不能开启；只有转动手柄处于分

闸或再扣，开关板的门才能打开。在紧急情况下，断路器处于"合闸"而

需要打开门板时，可按动转动手柄座边上的红色释放按钮。

加长手柄

是一种外部加长手柄，直接装于断路器的手柄上，一般用于600A

及以上的大容量断路器上，进行手动分合闸操作。

手柄闭锁装置

是在手柄框上装设卡件，手柄上打孔然后用挂锁锁起来。主要用

于断路器处于合闸。

断路器

工作状态时，不容许其他人分闸而引起停电事故，或断路器负载侧电

路需要维修或不允许通电时，以防被人误将断路器合闸，从而保护维

修人员的安全或用电设备的可靠使用。

接线方式

断路器的接线方式有板前、板后、插入式、抽屉式，用户如无特

殊要求，均按板前供货，板前接线是常见的接线方式。(1)板后接

线方式：板后接线最大特点是可以在更换或维修断路器，不必重新接

线，只须将前级电源断开。由于该结构特殊，产品出厂时已按设计要

求配置了专用安装板和安装螺钉及接线螺钉，需要特别注意的是由于

大容量断路器接触的可靠性将直接影响断路器的正常使用，因此安装

时必须引起重视，严格按制造厂要求进行安装。(2)插入式接线：

在成套装置的安装板上，先安装一个断路器的安装座，安装座上6个

插头，断路器的连接板上有6个插座。安装座的面上有连接板或安装

座后有螺栓，安装座预先接上电源线和负载线。使用时，将断路器直

接插进安装座。如果断路器坏了，只要拔出坏的，换上一只好的即

可。它的更换时间比板前，板后接线要短，且方便。由于插、拔需要

一定的人力。因此目前我国的插入式产品，其壳架电流限制在最大为

400A。从而节省了维修和更换时间。插入式断路器在安装时应检查断

路器的插头是否压紧，并应将断路器安全紧固，以减少接触电阻，提

高可靠性。(3)抽屉式接线：断路器的进出抽屉是由摇杆顺时针或

逆时针转动的，在主回路和二次回路中均采用了插入式结构，省略了

固定式所必须的隔离器，做到一机二用，提高了使用的经济性，同时

给操作与维护带来了很大的方便，增加了安全性、可靠性。特别是抽

屉座的主回路触刀座，可与NT型熔断路器触刀座通用，这样在应急状

态下可直接插入熔断器供电。

负荷开关、隔离开关和断路器的区别

1、负荷开关是可以带负荷分断的，有自灭弧功能，但它的开断容量很

小很有限。2、隔离开关一般是不能能带负荷分断的，结构上没

有灭弧罩，也有能分断负荷的隔离开关，只是结构上与负荷开关不

同，相对来说简单一些。3、负荷开关和隔离开关，都可以形成

明显断开点，大部分断路器不具隔离功能，也有少数断路器具隔离功

能。4、隔离开关不具备保护功能，负荷开关的保护一般是加熔

断器保护，只有速断和过流5、断路器的开断容量可以在制造过

程中做的很高。主要是依靠加电流互感器配合二次设备来保护。可具

有短路保护、过载保护、漏电保护等功能。[

断路器的基本参数特性

断路器的基本特性有

额定电压Ue；

额定电流In；

过载保护(Ir或Irth）和短路保护(Im)的脱扣电流整定范围；

额定短路分断电流(工业用断路器Icu;家用断路器Icn)等。

额定工作电压(Ue)：这是断路器在正常(不间断的)的情况下工作的电

压。

额定电流(In)：这是配有专门的过电流脱扣继电器的断路器在制造厂家

规定的环境温度下所能无限承受的最大电流值，不会超过电流承受部

件规定的温度限值。

短路继电器脱扣电流整定值(Im)短路脱扣继电器(瞬时或短延时)

用于高故障电流值出现时，使断路器快速跳闸。

其跳闸极限Im：

额定短路分断能力(Icu或Icn)断路器的额定短路分断电流是断路

器能够分断而不被损害的最高(预期的)电流值。标准中提供的电流值为

故障电流交流分量的均方根值，计算标准值时直流暂态分量(总在最坏

的情况短路下出现)假定为零。工业用断路器额定值(Icu)和家用断路器

额定值(Icu)通常以kA均方根值的形式给出。

额定运行短路分断能力(Ics)

额定分断能力(Icu)或（Icn)是断路器能成功分断而不会被损害的最高故

障电流。产生这种电流的可能性非常低，普通环境下，故障电流比断

路器额定分断能力(Icu)低得多。另一方面，大电流(可能性较低)在良好

状态下被分断非常重要，这样在故障电路被修复以后，断路器能够立

即合闸。——断路器是一种很基本的低压电器，断路器具有过

载、短路和欠电压保护功能，有保护线路和电源的能力。主要技

术指标是额定电压、电流。断路器根据不同的应用具有不同的功能，

品种、规格很多，具体的技术指标也很多，你只要找到专业的经销商

他会告诉你的。

如果你只是采购没有必要急于一下子就掌握断路器的技术指标，但其

质量是最关键的。你首先应该了解目前市场上能够采购的断路器

的质量。高端的有ABB、西门子、梅兰日兰、三菱等国际知名品牌，

质量优良、耐用、价格贵。中端有正泰、德力西大全集团销路

最广，质量稳定、价格适中。其他地方性品牌多得难以计数。

断路器主要品种有：

断路器

塑壳断路器、塑料外壳式断路器、漏电断路器、小型断路器、高分段

小型断路器、高分段小型漏电断路器、小型漏电断路器、照明配电

箱、双电源自动切换装置、智能型万能式断路器

断路器自由脱扣断路器在合闸过程中的任何时刻，若是保护

动作接通跳闸回路，断路器完全能可靠地断开，这就叫自由脱扣。带

有自由脱扣的断路器，可以保证断路器合闸短路故障时，能迅速断

开，可以避免扩大事故的范围。

断路器的国家标准

GB10963-1989|家用及类似场所用断路器[2]

断路器

GB14048.2-1994|低压开关设备和控制设备低压断路器

GB16916.1-1997|家用和类似用途的不带过电流保护的剩余电流动作

断路器(RCCB)第1部分：一般规则

GB16916.21-1997|家用和类似用途的不带过电流保护的剩余电流动作

断路器(RCCB)第2.1部分：一般规则对动作功能与线路电压无关的

RCCB的适用性

GB16916.22-1997|家用和类似用途的不带过电流保护的剩余电流动作

断路器(RCCB)第2.2部分：一般规则对动作功能与线路电压有关的

RCCB的适用性

GB16917.1-1997|家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断

路器(RCBO)第1部分：一般规则

GB16917.21-1997|家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断

路器(RCBO)第2.1部分：一般规则对动作功能与线路电压无关的

RCBO的适用性

GB16917.22-1997|家用和类似用途的带过电流保护的剩余电流动作断

路器(RCBO)第2.2部分：一般

户外柱上真空断断路器

规则对动作功能与线路电压有关的RCBO的适用性

GB1984-1989|交流高压断路器

GB4876-1985|交流高压断路器的线路充电电流开合试验GB

7675-1987|交流高压断路器的开合电容器组试验

断路器的控制回路

①应能监视控制回路保护装置及其跳、合闸回路的完好性，以保证断

路器的正常工作

②应能指示断路器正常合闸和分闸的位置状态，并在自动合闸和自动

跳闸时有明显的指示信号③合闸和跳闸完成后，应能使命令脉冲

解除，即能切断合闸或跳闸的电源

④在无机械防跳装置时，应加装电气防跳装置

⑤断路器的事故跳闸信号回路，应按“不对应原理”接线

⑥对有可能出现不正常工作状态或故障的设备，应装设预告信号

⑦弹簧操作机构、手动操作机构的电源可为直流或交流，电磁操作机

构的电源要求用直流。