揭秘断路器类型：从基础到高级 (断路器种类及其优缺点)

简介

断路器是电气系统中至关重要的保护设备，用于检测并中断异常电流，防止损坏设备和造成人员伤害。市场上有多种类型的断路器，每种类型都有其独特的功能和优点。本文将深入探讨各种断路器类型，包括其原理、优缺点以及应用场景。

基础断路器

1. 热磁断路器

原理：热磁断路器利用双金属片和磁性线圈来检测异常电流。当电流过大时，双金属片会弯曲并触发开关，而磁性线圈会产生磁场，使触点分开。优点：成本低、结构简单、可靠性高。缺点：响应时间较慢、不能区分不同频率的异常电流。应用场景：住宅配电系统、小型商业建筑。

2. 电子式断路器

原理：电子式断路器使用传感器和微处理器来检测异常电流。当电流超出设定阈值时，微处理器会触发开关，中断电流。优点：响应时间快、可以区分不同频率的异常电流、可以远程控制。缺点：成本较高、可能受电磁干扰影响。应用场景：工业配电系统、大型商业建筑。

中级断路器

3. 真空断路器

原理：真空断路器在真空环境中进行断路，有效避免电弧的产生。当触点分开时，真空中的金属蒸汽会迅速冷凝成薄膜，有效中断电流。优点：灭弧能力强、使用寿命长、无噪音和污染。缺点：成本较高、体积较小。应用场景：高压配电系统、电力机车、卫星。

高级断路器

4. 六氟化硫断路器

原理：六氟化硫断路器使用六氟化硫气体作为灭弧介质。当触点分开时，六氟化硫气体会分解成自由基，与金属蒸汽反应，形成不导电的化合物，有效中断电流。优点：灭弧能力极强、体积小、维护方便。缺点：六氟化硫气体具有温室效应。应用场景：超高压配电系统、变电站。

5. 智能断路器

原理：智能断路器结合了电子式断路器和传感器技术，能够监测和记录电气系统参数，并根据预定义算法做出决策。优点：提供全面的故障保护、诊断功能强大、可以与其他系统集成。缺点：成本很高、需要专业知识进行编程。应用场景：关键工业设施、数据中心、智能电网。

总结

不同的断路器类型有不同的特性和应用领域。选择正确的断路器对于确保电气系统的安全和可靠性至关重要。本文介绍的断路器类型为电气工程师和用户提供了全面的概述，帮助他们根据具体需求做出明智的决策。

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“真空断路器”因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名；其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，在配电网中应用较为普及。 真空断路器是3～10kV，50Hz三相交流系统中的户内配电装置，可供工矿企业、发电厂、变电站中作为电器设备的保护和控制之用，特别适用于要求无油化、少检修及频繁操作的使用场所，断路器可配置在中置柜、双层柜、固定柜中作为控制和保护高压电气设备用。 断路器的分类按产品极数分为二极（100A、160A、225A）、三极与四极。 四极产品中中性极（N极）的型式分四种：A型：N极不安装过电流脱扣器， 且N极始终接通， 不与其它三极一起合分；B型：N极不安装过电流脱扣器， 且N极与其它三极一起合分（N极先合后分）；C型：N极安装过电流脱扣器， 且N极与其它三极一起合分（N极先合后分）；D型：N极安装过电流脱扣器， 且N极始终接通， 不与其它三极一起合分。 按额定电流（A）分：NLM1-63为（6）、10、16、20、25、32、40、50、63A九极（6A规格无过载保护）；NLM1-100为（10）、16、20、25、32、40、50、63、80、100A十极；NLM1-225为100、125、140、160、180、200、225A七极；NLM1-400为225、250、315、350、400A五极；NLM1-630为400、500、630A三极：〔带（）为不推荐规格〕。 按接线方式分为板前接线、板后接线、插入式接线三种。 按过电流脱扣器型式分热动-电磁（复式）型、电磁（瞬时）型两种。 按断路器是否带附件分带附件和不带附件两种：附件分内部附件和外部附件：内部附件有分励脱扣器、欠电压脱扣器、辅助触头、报警触头四种， 外部附件有转动手柄操作机构、电动操作机构、联锁机构及辅助装置的接线端子排等。 ************************************1.按灭弧介质的不同分类（1）油断路器：指触头在变压器油（断路器油）中开断，利用变压器油（断路器油）作为灭弧介质的断路器。 （2）压缩空气断路器：以压缩空气作为灭弧介质和绝缘介质的断路器，弧所用的空气压力一般在1013～4052kPa （10～40atm）的范围内。 （3） SF6断路器：以SF6气体作为灭弧介质，或兼作绝缘介质的断路器。 （4）真空断路器：指触头在真空中开断，利用真空作为绝缘介质和灭弧介质的断路器，真空断路器需求的真空度在10-4 Pa以上。 另外还有磁吹断路器、固体产气断路器等类型。 2.按装设地点的不同分类（1）户外式：是指具有防风、雨、雪、污秽、凝露、冰及浓霜等性能，适于安装在露天使用的高压开关设备。 （2）户内式：是指不具有防风、雨、雪、污秽、凝露、冰及浓霜等性能，适于安装在建筑物内使用的高压开关设备。 3.按断路器的总体结构和其对地的绝缘方式不同分类（1）绝缘子支持型（又称绝缘子支柱式、支柱式）。 这一类型断路器的结构特点是安置触头和灭弧室的容器（可以是金属筒也可以是绝缘筒）处于高电位，靠支持绝缘子对地绝缘，它可以用串联若干个开断元件和加高对地绝缘的方法组成更高电压等级的断路器。 （2）接地金属箱型（又称落地罐式、罐式）。 其特点是触头和灭弧空装在接地金属箱中，导电回路由绝缘套管引入，对地绝缘由SF6气体承担。 4.按断路器在电力系统中工作位置的不同分类（1）发电机断路器。 它主要用来切断发电机母线的短路故障。 发电机断路器主要有3种类型：少油型、压缩空气型和SF。 型。 少油型用于短路电流较小的回路，另两种断路器的开断能力很强。 （2）输电断路器。 工作于35kV及以上的输电系统中的断路器，这类断路器要求能进行自动重合闸，而且由于系统稳窟的需要应有较短的开断时间和自动重合闸的无电流间隔时间（O～2s）。 此外输电断路器还要求有切断近区故障和空载长线的能力，如果是作为联络用断路器则还需要考虑失步开断能力。 （3）配电断路器。 工作于35kV以下的配电系统中，其额定电压为6～lOkV，额定电流为200～1250A，额定开断电流小，从保证供电的可靠性出发。 这类断路器仍有自动重合闸要求，又因它对系统稳定的影响较小，自动重合闸的无电流间隔时间可以取得大些（0～5s），对开断时间的要求也可适当放宽。 5.按SF6高压断路器的灭弧室结构特点分类单压式SF6断路器（1）定开距型。 定开距灭弧室的构造是两个固定的金属喷嘴保持不变的开距，动触桥与绝缘材料制成的压气室一起运动，当动触桥金属离开喷嘴时，压气室内的高压力气体经电弧、喷嘴向外排出。 （2）变开距型。 GA1621变开距就是灭弧室内的触头开距，随压气室向下运动而逐渐加长，绝缘喷嘴通常采用聚四氟乙烯材料，6.按照断路器所用操作能源能量形式的不同分类操动机构（1）手动机构：指用人力合闸的机构。 （2）直流电磁机构：指靠直流螺管电磁铁合闸的机构。 （3）弹簧机构：指用事先由人力或电动机储能的弹簧合闸的机构。 （4）液匪机构：指以高压油推动活塞实现合闸与分闸的机构。 （5）液压弹簧机构：指用碟簧作为贮能介质、液压油作为传动介质。 （6）气动机构：指以压缩空气推动活塞使断路器分、合闸的机构。 （7）电动操动机构：用电子器件控制的电动机去直接操作断路器操动杆。