Simone隔离开关和断路器有什么区别？
的有关信息介绍如下：
我给这个问题作一番详解吧。
说实话，写这篇帖子还真犹豫了。看了其它几篇回答帖，要点都概括到了，觉得都不错。但我想深入写，写出隔离开关与断路器的异同点。此帖断断续续写了3天，几次犹豫想删了——太专业了，不会有人看的，何必！后来想想，给自己留下个存档吧，日后写作时可以到这里来摘录，于是就有了这篇帖子。
以下开始。
注意1：主回路指的是传递电能的回路，其特点是电压高电流强度大，电弧也强烈。主回路的电接触点叫做触头，触头一般要配灭弧罩。
注意2：执行主回路元器件的控制、信号放大和传递、电参量采集和显示、调节操控和数据传输的回路叫做辅助回路，又叫做控制回路或者二次回路。辅助回路的电接触点叫做触点，触点一般不配灭弧罩。
当线路中出现短路电流时，能够主动地切断短路电流的元器件叫做主动元件，只能被动地承受短路电流电动力冲击和热冲击的元器件叫做被动元件。隔离开关是被动元件，断路器和熔断器同属主动元件。
注意3：执行隔离任务的电器必须具备的条件是：1）在断开状态下要有可视的明确的断点；2）在断开状态下其操作手柄可以用锁扣锁住；3）在断开状态下，断点的间隙宽度必须满足最小电气间隙的要求。
我们看隔离开关的实物图：
图1是隔离开关（闸刀开关）的后视图，我们看到它的触刀及断点是可视的和明确的。
我们再看断路器：
当图2中的低压框架断路器本体被推入其壳体内时，其触头的通断情况就不是明确的和可视的，显然这与隔离开关有本质的不同。但如果我们把断路器的本体从其壳体内抽出时，则断点时明确的且可视的。所以，抽出式的断路器具有隔离器的功能，在使用时抽出式断路器的上游侧可不必再安装隔离开关。
由此可见，触头密闭的固定式断路器替代不了隔离开关，而低压抽出式断路器或者中压手车式断路器是可以替代隔离开关的。
注意4：开关电器抵御短路电流电动力冲击的能力叫做动稳定性，开关电器在一定时间内抵御短路电流热冲击的能力叫做热稳定性。
我们看短路电流波形图：
图3中，短路后10毫秒时短路电流交流分量Ip与直流分量Ig叠加产生冲击短路电流峰值Ipk。作为主动元件的断路器，因为它的开断时间最小值是15毫秒，故冲击短路电流峰值Ipk必然会对包括被动元件的隔离开关和主动元件的断路器都会产生值Ipk必然会对包括被动元件的隔离开关和主动元件的断路器都会产生冲击。
注意5：动稳定性和热稳定性这两个参数是用于保护开关电器自身的，不是用于保护线路。保护线路的参数是开关电器（断路器）的分断能力，即过载长延时L保护参数、短路短延时S保护参数和短路瞬时I保护参数。
注意6：短路电流对隔离开关的电动力冲击体现在三极触刀之间，见图1；短路电流对断路器的电动力冲击体现在触头斥力上，也即触头尚未正式开断但动触头发生快速分合瞬动，触头间会出现电弧烧蚀，甚至引起熔焊。虽然隔离开关与断路器的动稳定性参数都是短路接通能力Icm，但它们背后的电学现象却不一样。
断路器是主动元件。以下我们仅对低压断路器来展开描述。
我们看下图：
图4中我们看到了塑壳断路器和微型断路器。我们结合图2和图4，注意到断路器的触头在它的内部，也就是说断路器不具有可视的明确的断点，这就是断路器与隔离开关的不同之处。
中高压断路器对过载和短路电流的侦测依靠的是继电保护装置，保护操动也是靠继电保护装置来启动，再依靠自身的驱动装置执行。与中压和高压断路器不同，低压断路器依靠的是自身内部安装的脱扣器来执行过电流（过载电流和短路电流）侦测和线路保护。
我们看下图：
图5中我们看到了执行过载保护的热脱扣器、执行短路保护的磁脱扣器、执行欠压保护的欠压脱扣器，以及执行远程开断操作的分励脱扣器。这四个脱扣器是低压断路器的最基本脱扣器。
在这里，热脱扣器依靠双金属片来侦测过载电流并执行脱扣操作，而磁脱扣器则依靠U形导体或者快速线圈来侦测短路电流并执行脱扣操作。
我们看热磁式断路器的安秒特性曲线：
图6中的曲线部分是过载保护曲线，而黄色线部分是短路保护曲线。
注意到过载保护动作时间t与电流I之间的关系是：
，式1
我们把这种保护特性叫做反时限L特性，它的特征是电流越大保护时间就越短。
注意到短路保护动作时间t的表达式是：
，式2
我们把这种保护特性叫做定时限I特性，它的特征是只要电流越限则动作时间是固定的，与电流大小无关。
我们看下图：
图7中的L参数和I参数与之前描述的一致，但S参数是反时限的短路保护，一般用于与下级断路器执行选择性配合关系。也就是说，当发生短路时，距离短路点最近的上游处开关先跳闸，更高的上游开关后跳闸，以此避免发生更多的负载断电避免事故扩大化。在这里，更高层的断路器就用S参数来设置短路保护的选择性。
我们把只有过载保护L参数和短路瞬时保护I参数的断路器叫做A类，把具有过载保护L参数、短路短延时S参数和短路瞬时I参数的断路器叫做B类。一般B类断路器用于总进线或者上层回路，而A类则用于馈电或者下层回路。
现在，我们把断路器的几个最重要电流参数关联起来，形成了断路器保护参数不等式，如下：
，式3
式3中，I1是断路器的过载长延时保护L参数门限电流，它的可调范围是0.4倍到1倍额定电流；In是额定电流；I2是短路短延时保护S参数门限电流，它的可调范围是0.8倍到10倍额定电流；I3是短路瞬时保护I参数门限电流，它的可调范围是1倍到15倍额定电流（框架断路器）和1倍到10倍额定电流（塑壳断路器）；Icw是短时耐受电流，Ics是运行短路分断能力，Icu是极限短路分断能力，Icm是短路接通能力。
注意7：从Icw开始往右，用于保护断路器自身，只有I1、I2、I3用于保护线路。若设短路电流为Ik，则I3必须小于Ik，而Icu必须大于Ik。
我们看ABB的某款隔离开关参数：
图8中，左侧第一行的额定工作电压和额定绝缘电压表征了隔离开关的隔离能力，其中额定绝缘电压Ui是额定工作电压Un的最大值。
左侧第二行的额定工作电流In与隔离开关的最高运行允许温升相关联，它工作电流的最大值。
左侧第五行额定限制短路电流指的是短路电流的限制值。由于隔离开关是被动元件，限制短路电流的具体值是由主动元件熔断器或者断路器来实现的，故第五栏的参数中给出了与熔断器配套的值，以及与断路器配套的值。
左侧倒数第二行是短时耐受电流，其时间长度一般取1秒。
左侧倒数第一行是额定短路合闸容量，它就是国家标准GB14048.1和GB14048.3中给出的短路接通能力，此值必须大于预期短路电流峰值。
我们再看某款断路器的参数：
图9中，第一行是断路器的极数。对于TN-S接地系统断路器可用3极和4极的规格，对于TN-C接地系统断路器只能使用3极的规格。
第二行是第四极也即N极相对相极电流的百分位数，图9中是100%。
第三行是额定电流范围。
注意8：同一个断路器框架电流下可以有若干额定电流值，且最大值就是框架电流。例如1600A框架电流下的额定电流规格有800A、1000A、1250A和1600A。
第四行是额定电压。
第五行是极限短路分断能力Icu，它是断路器能执行分断任务的短路电流极限值，分断完成后断路器因为损坏而必须更换。
第六行是运行短路分断能力Ics，它与Icu不同在于分断完成后断路器依然可以继续使用，所以Ics一般用Icu的百分位数来表达的。
注意9：在断路器的型式试验中，测试Icu的过程是：闭合（CLOSE）断路器——加载短路电流——开断（OPEN）断路器，也即1个CO；测试Ics的过程是：闭合（CLOSE）断路器——加载短路电流——开断（OPEN）断路器——停顿若干时间——闭合（CLOSE）断路器——加载短路电流——开断（OPEN）断路器，也即2个CO。由此体现出Ics下断路器可重复使用。
第七行是短时耐受电流Icw，也即断路器的热稳定性。
注意到Icw有两个时间，其一是1秒，其二是3秒。因为：
，式4
若Icw=42kA，则Icw3≈24kA，我们看到实际值是30kA。
再往下是把此断路器当作隔离开关使用。因为隔离器必须要有明确的断点，故知图9所示断路器必然是抽出式断路器。
我们在图9的最下一行中看到了短路接通能力Icm，这个值就是断路器的动稳定性。
我们从图3中看到，冲击短路电流峰值Ipk出现在短路后10毫秒，而断路器的开断最短时间也在15毫秒以上，故断路器必须要承受冲击短路电流峰值Ipk的冲击。
我们看下图：
图10中，我们看到动、静触头的实际接触点很小，故电流线会收缩。我们用右手螺旋定则判断磁力线方向，再用左手定则判断电动力方向，我们发现动触头会受到电动斥力Fs的影响。我们把电动斥力分解为水平方向和垂直方向，触头左右两侧的电流线产生的水平方向电动力相互抵消，而垂直方向的电动力则得到加强。我们把垂直方向的电动斥力叫做霍姆力，这里的霍姆是电接触理论的创始人，是西门子公司的著名学者。
当断路器的动触头因为流过冲击短路电流峰值Ipk的原因而斥开，斥开后电流减小又返回，然后再斥开，直到断路器动触头被正式地执行开断操作为止。在这段过程中，触头之间会产生电弧烧蚀。若电流足够大，触头甚至会发生熔焊，造成大事故。
霍姆给出了计算触头电动斥力的公式：
，式5
式5中的I是电流，R是触头的视在半径，Rc是触头的接触点半径。
我们设某塑壳断路器的触头压力是40N，又知该断路器动触头的视在半径是4.8毫米，查得该断路器的短路接通能力Icm=25kA，试确认该断路器是否满足动稳定性要求。
我们知道，接触点半径一般在触头视在半径的1%到10%。如果按10%考虑，则该触头的实际接触点半径为0.48毫米。将数据代入到式5中，得到：
144N的斥力远大于40N的触头压力，故此断路器的动稳定性不合格。若冲击短路电流峰值为13.1kA，则斥力为39.5N，此时断路器的动稳定性才合格。
我们知道，冲击短路电流峰值Ipk与短路电流Ik之比是峰值系数n。国家标准中给出了n的标准值，如下：
我们看到冲击短路电流峰值13.1kA所对应的峰值系数是1.7，相应的短路电流是13.1/1.7≈7.7kA。
我们再来看看图1的隔离开关，它的触刀是插在静触头中的，不存在触头斥力问题。然而三相触刀之间的电动力是否满足要求，这就要看隔离开关的设计形式了。
不管是断路器也好，是隔离开关也好，各极动触头/触刀中长度较长的导电结构之间也存在作用力。以隔离开关为例，如果触刀长度是L，触刀之间的距离是d，触刀的截面系数是Kc，根据毕奥.萨法尔定律可知，触刀之间的电动力为：
，式6
对于三相系统，A相和C相触刀的受力是 ；对于中间的B相，触刀的受力是 。注意到式6中的长度L，L越长，触刀受力就越大。
我们再看塑壳开关内部：
从图12中我们看到，塑壳断路器内部较长的导电结构就是动触头的导电杆，其长度有限。对于图12的塑壳断路器，导电杆长度是42毫米，厚4毫米，宽8毫米，各极导电杆之间的距离是35毫米。我们来算一算当出现13.1kA的冲击短路电流峰值时，中间相的导电杆受到多大的力。
下图是计算截面系数的表：
这里的a=35mm，b=4mm，h=8mm。按图13横坐标的计算式，我们有a-b/(h+b)=35-4/(8+4)≈2.6>2，m=b/h=4/8=0.25，我们从图13横坐标最右侧的2往上看，推得Kc≈0.95。于是有：
故知中间的B相导电杆受到冲击短路电流峰值Ipk产生的最大电动力为：
差不多10瓶矿泉水的电动力，塑壳断路器的结构还是承受得了的。
由此可见，隔离开关与断路器的动稳定性所侧重的对象不同，动稳定性当然也不同。
最后，我们再看一张图，如下：
我们注意看图14的左侧主回路的断路器QF1，它的上下侧都绘制有接插标志，可见此断路器是抽出式框架断路器，它具有隔离器的功能。当配电系统检修时，我们可以把断路器主体结构抽出，以实现明确的和可视的断点。如果我们把接插符号去掉，则此断路器上方与电力变压器连接线处必须安装隔离开关，以实现电气隔离，确保隔离开关断开后配电线路具有明确的可视的断点。
注意9：”具有明确的可视的断点“这句话，就是区别隔离开关与断路器的最核心最根本的要点。
隔离开关是可以带电动操作机构的，例如ATSE，但它的前方必须有熔断器保护或者断路器保护，可见即使是ATSE，也不具有短路电流的分断能力。
在实际运作中，ATSE开关切换时，必须确保不带载切换。
另外，在选配隔离开关时一定要注意到短时耐受电流Icw的时间长度。因为所有的元器件的短时耐受电流都是按1秒的时间长度考虑的，而我们由图15-2最右侧给出的时间长度看到ATSE短时耐受电流时间长度是18或者30个周波，也即0.36秒或者0.6秒。我们以65kA来考虑，按式4转换到1秒的短时耐受电流为：
着实下降了不少。
下图是医院的配电系统：
我们看到图16的右上方市电与发电机G切换依靠的就是ATSE开关，注意到ATSE的前方两路进线侧均有断路器。同时，两路进线的前方未配隔离开关，可见进线断路器必然是抽出式的框架断路器。
另外，隔离开关可以与熔断器构成组合电器。我们看GB14048.3《低压开关设备和控制设备 第3部分：开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》的说明：
我们从图17中看到，如果隔离开关在上熔断器在下，这种组合电器叫做开关熔断器；如果熔断器安装在隔离开关的触刀上，则叫做熔断器开关。熔断器开关又叫做负荷开关。
我们看下图：
熔断器开关或者负荷开关一般出现在终端配电设备中，用于电动机控制或者馈电控制。
注意看图19：负荷开关中的隔离开关图符中静触头有一条横线和一个小圆。
一位机械工业出版社读者群的群友发微信问我：如果我强制性地带载拉开隔离开关，当然会出现电弧。隔离开关触刀的长度以及拉开的速度与灭弧有关吗？我觉得他的问题不错，写在这里做补充吧。
这位群友谈到的依靠隔离开关来强制开断电路及灭弧，叫做简单开断。简单开断最典型的代表就是刀开关。
由于开断时间很短，小于半个交流电周波时间，故可以理解为近似直流电弧开断。我们看下图：
图20中的曲线就是直流电弧的伏安特性曲线。由于电弧的温度越高，它的等效电阻就越低，电弧电压也就越低。所以图20中的H1和H2这两条曲线，H2曲线的弧长更长，它的温度更低，电弧的电压自然就越高。
对于隔离开关，当电弧拉长后，电弧电压就增大，其静态伏安特性向上移动，当电弧的静态伏安特性高于电源电压与电路电阻上电压降之差时，电弧就要熄灭，称为长弧灭弧法。依靠拉长电弧使之恰好熄灭所对应的长度，叫做临界长度 。当触头分开速度在1~10m/s范围内时，直流电弧的 计算如下：
，式7
式7中K是常数，当电源电压为500V时，K=0.75；当电源电压为250V时，K=0.15。 是开断电流的起始值（有效值），单位为A。
注意10：开断交流电路时，由于交流电流存在过零，故电弧的临界长度要比开断相同电流时直流电弧的临界长度小。实际上这就告诉我们：开断交流电弧比开断相同电流值的直流电弧容易。
我们看下图，此图是闸刀开关产生的电弧：
我们按图21的电流方向，用右手螺旋定则判断磁力线方向，再用左手定则判断电弧的受力方向，我们会发现电弧受力方向是向上的。如此一来，一方面电弧随着触刀的运动被拉长，另一方面又被法向向上的力Fd给弯曲拉长，电弧由图20的H1变成H2，电弧被迅速降温，由此实现灭弧。
作用在单位弧长上电动力的平均值Fd可用下式近似计算：
，式8
式8中，I是闸刀隔离开关中流过的电流；L是闸刀回路的电感；l是闸刀开关的触刀长度。
我们由式8看到，当触刀长度增大时，dL/dl增加较少，故适当缩短闸刀长度可以使Fd增大，即使电弧法向速度增大，增强了灭弧效果。
注意11：综前所述，隔离开关（闸刀开关）的刀闸长度要短，开断速度要快，是实现隔离开关开断灭弧的两条要素。
注意11所描述的要求，对于电气工程中实际使用的隔离开关来说是很难实现的。由此可见隔离开关不能被作为主动元件。同时，我们还注意到，电弧运动的最高位置就是闸刀开关手柄位置，可想而知电弧会怎样烧蚀操作者的手。更何况不管是隔离开关也好，是闸刀开关也好，它们一般都不带灭弧罩，或者带很简单的灭弧罩，所以，不管是隔离开关也好，是闸刀开关也好，不允许带载拉闸，这是电工操作手册中严格规定的，是铁律。
就补充到这里吧。
