我的这篇回答有点长。事实上，它是我稿件《电气世界漫游——从电气到电器》中抽取出来的，算是给知友们做一番书本知识预览吧。
断路器在电气工程中所起的作用就是接通和开断线路，并执行线路保护。这里的线路保护分为线路过载保护，线路短路保护，线路单相接地故障保护等等。
对于中压和低压的供配电线路中，断路器既能够适用于供电侧的受电控制和线路保护，也可以用作用电侧的授电控制和用电设备保护。根据线路情况，可分为馈电线路、为电力变压器、电动机、照明设备和用电负荷提供电能的供电线路，以及办公室及居家配电的综合线路，等等。
值得注意的是6到10kV的中压断路器，它们必须要配备专用的继电保护设施来执行对电力变压器和高压电机的保护和控制。而380V/0.22V的低压断路器，由于继电保护以断路器脱扣器的形式植入断路器内部，并细分为配电型断路器和电动机型断路器，可见低压断路器可以直接测控和保护用电负荷。可见，高压、中压和低压断路器三者之间是存在区别的。
我们看GB14048.2-2008《低压开关设备和控制设备 第2部分：断路器》是如何定义低压断路器的：
我们从图1中看到，断路器能在正常线路中执行合分线路，切断正常运行电流。同时，断路器还能在短路调节下接通、切断故障线路，以及承载一段时间的短路电流。
为何需要接通、承载短路电流？这是因为断路器切断短路电流需要时间，在最近一段时间内短路电流的最大值会流经断路器，断路器承受短路电流热冲击和电动力冲击的能力必须大于线路中也许会出现的最大预期短路电流，断路器才能确保在开断完短路电流后自身不会损坏。可见断路器具有在一段时间内承载短路电流的能力，这一点非常重要。
在图2的解释中，有一句话是不正确的，就是“高低压界限划分比较模糊”。根据GB14048.1-2012《低压开关设备和控制设备 第1部分：总则》和GB/T 156-2016《标准电压》的定义，低压指的是小于或者等于1000V的电压等级。
电能从发电厂经过电力变压器升压为高电压并输送到电网上，经过长距离的输送电，电能从变电站的降压电力变压器变换为6到10kV的中压并输送到各处，再经过电力变压器变换为380V（线V（相电压）的低压电供配电网末端的各种用电设备使用。
我们从图3中看到从发电厂一直到低压配电网的整个电能传输过程中，不同的电压等级。由于在各电压等级下的线路中不可避免地会出现过载和短路事故，我们一定要及时地采取一定的措施切断故障线路。能够执行切断故障线路任务的电器装置有两种，其一是断路器，其二是熔断器。
图3表示从发电厂一直到低压配电网的电能传输过程，我们正真看到了不同的电压等级。由于在各电压等级下的线路中不可避免地会出现过载和短路事故，我们一定要及时地采取一定的措施切断故障线路。能够主动地执行切断故障线路的电器装置有两种，其一是断路器，其二是熔断器，也因此我们把熔断器和断路器叫做主动元件。
一般地，把110kV以上电压等级叫做高压，把3kV到110kV的电压等级叫做中压，把1000V及其以下的电压等级叫做低压。根据不同的电压等级，断路器也分为专用于高压和中压的断路器，以及低压的断路器。
图4：巴申曲线是巴申曲线年前后研究了气体放电现象，并给出了击穿电压Uj与pd（气压p与电极间距d的乘积）之间的关系。我们从图4中看到，随着气压下降，击穿电压Uj出现了最小值。之后进入真空状态，击穿电压又逐渐上升。由此可见，在高压下和真空下气体的击穿电压较高，低海拔地区比高原地区的大气击穿电压要高。
六氟化硫SF6气体在较高气压下能维持很好的稳定性，且击穿电压高于空气，故高压断路器的触头气体介质采用六氟化硫。当然，高压断路器中的六氟化硫气体压强一定要保持7个大气压才行。下图是用于高压的断路器，又叫做充气（六氟化硫SF6）断路器GIS：
低压断路器分成三种，第一种是大电流的框架断路器，其额定电流从630A到6300A，符号是ACB；第二种是塑壳断路器，其电流从10A到1250A（最大可达1600A），符号是MCCB；第三种是微型断路器，其电流从1A到63A，符号是MCB。我们很熟悉的居家配电空气开关就是微型断路器。
3.断路器的工作原理我们已知道断路器分为高压六氟化硫断路器、中压真空断路器和低压断路器，并还有油断路器，由于用得慢慢的变少，我们就不提了吧。
高压和中压断路器由触头系统、灭弧系统、操动系统等构成。断路器合闸后，若线路中发生过载或者短路事故，继电保护设施测得故障后会发出驱动断路器跳闸信号，断路器执行开断操作。
可见低压断路器的实质就是把继电保护用脱扣器的形式固定在断路器内部，使得断路器自身就具有过电流及线路故障的测量和保护能力。注意到这里的过电流是行业术语，指的就是过载和短路。
图11是热磁式低压断路器的结构模式图。我们正真看到当断路器的操控手柄处于闭合位置时，断路器的触头闭合并被锁扣锁住，若需要让断路器开断则必须将锁扣打开。打开锁扣可通过手动操控机构执行断路器开断操作，也可通过过载保护热脱扣器、短路保护磁脱扣器、远程手动操控分励脱扣器和欠压脱扣器。
图12和图13中的热脱扣器就是双金属片。双金属片流过电流后会发热并弯曲，如果电流越限双金属片弯曲程度超过限制值，它会推动操动机构执行分闸操作。注意到双金属片的弯曲是需要一些时间的，在断路器线路保护技术中把这种时间上的延迟叫做长延时L参数动作特性。
由于双金属片的发热与电流的平方成正比，故L参数的动作时间t与电流的平方成反比，即
。电流越大，断路器动作时间就越短，我们把它叫做反时限L参数动作特性，通常用于断路器的过载保护。
磁脱扣器是利用U形结构实现的。当发生短路后，短路电流流过U形结构并对操动机构产生推力，若推力超过门限值，则断路器操动机构驱动断路器触头执行开断操作。磁脱扣器的动作有两种，第一种的动作带有一定的时间延迟，我们把它叫做短延时S参数动作特性；另一种的动作时间是固定的，大约在10到16毫秒之间，我们把它叫做瞬时I参数动作特性，用t=K来表示。
（2）热磁式断路器脱扣器的安秒特性曲线：我们在直角坐标系中将纵轴定义为断路器的开断动作时间，将横轴定义为断路器的动作电流轴，则此直角坐标系所显示的曲线叫做断路器的安秒特性曲线。
注意4：我们看图14中电流轴的刻度1处，它的电流值就是额定电流。可见，电流轴是按额定电流的倍率来绘制的。另外，不管是时间轴也好，是电流轴也好，其刻度均按对数比例绘制，以压缩曲线中热脱扣器的曲线分为冷态（蓝色）和热态（橙色），相同电流下热态的脱扣时间更短更快。热磁式塑壳断路器的热脱扣L参数可调范围一般是0.7倍额定电流到1.0倍额定电流。
图14黄色线的水平线部分是不可调节的，故属于定时限短路保护特性。我们正真看到黄色水平线部分所对应的动作时间介于10毫秒到20毫秒之间，一般在16毫秒左右。黄色线的垂直部分指的是动作门限可调，一般在1.5倍到10倍额定电流之间可调。断路器的安秒特性很重要，它是我们选配断路器的基本依据。
普通的热磁式塑壳断路器用手操作合分闸，线路出现故障时断路器脱扣器会自动执行分闸。断路器的内部接线很简单，使用时几乎不用考虑到它们的内部接线。但对于带有电动操作机构的塑壳断路器，就必须考虑到它们的接线了。下图是ABB的Tmax系列塑壳断路器电动操作机构的接线：ABB的Tmax塑壳断路器的电动操作机构接线中的M是合闸储能电机，它的作用是对合闸储能弹簧实施压缩。当我们按下合闸控制按钮SC时，电机M运行合闸弹簧开始储能，压缩到位时行程开关会切断电机线路，接着断路器执行合闸操作，合闸线圈是YC。
一般的普通塑壳断路可手动合分闸，安装了电动合闸操作机构后可电动合闸。下图是ABB带有电动操作机构的塑壳断路器控制原理图：
图16中，我们从左侧主回路中看到土黄色着域中断路器的热脱扣器（半个矩形）图符和磁脱扣器（半圆）图符，右侧控制线路中土黄色着域就是电动合闸操作机构。当我们按下储能按钮SB1后，断路器脱扣器内部电机将合闸弹簧压紧至行程开关断开，随后合闸弹簧释放将断路器动触头闭合在静触头上，同时断路器脱扣器置位，断路器完成合闸操作。
图16的KA3和KA4继电器分别用于输出断路器合分状态信号以及断路器保护动作状态信号，它们受断路器自身状态控制以及断路器保护动作状态控制，可用作外部信号灯显示信号或者电力监控系统的开关状态信号。
图17的微型断路器是我专门找零售商家购买的，我当着商家的面把它挖开，商家惊讶到连嘴都合不拢。后来商家看到微断的内部结构后，他说他第一次真正明白了微断是如何工作的。可见，许多售卖和使用微型断路器的电气工作者们并不一定能知道断路器的真正工作原理，更别说它们的内部结构了。有点意思吧！
图18我在知乎使用了不知多少次。图18中既有电机的黄色安秒特性，也有电动机型断路器的LRI安秒特性。
电机安秒特性黄色线在左下侧原点处是电机加载电压起动点，加载电压后电机的转子还未旋转，其电流最大，叫做起动冲击电流Ip，在黄色线最右侧。我们正真看到，Ip的值在10到14倍额定电流之间，一般可取12倍额定电流。随着电机转子开始旋转，电机电流亦回落进入起动阶段，见中间的黄色线倍额定电流之间，一般按6倍额定电流测算。电机起动完成后，电机的安秒特性进入最左侧的黄色线倍额定电流。
当电机过载、堵转或者缺相运行时，配套的断路器一定要具有堵转保护和缺相保护功能。由于电机起动时电流比较大，配套的断路器不管是过载保护也好是短路保护也好，都必须确保不会误动，这是电动机型断路器的最基本要求。
电动机型断路器对电机的保护特性与配电型断路器的保护特性LSI（过载长延时L参数保护、短路短延时S参数保护和短路瞬时I参数保护）不同，是LRI（过载长延时L参数保护、堵转R参数保护、短路瞬时I参数保护），显然两者的保护特性不一样。
在国家标准GB/T 14048.4-2010《低压开关设备和控制设备 第4部分：电动机起动器，……》中对热继电器过载保护的规定：
对比图19和图20，我们能看到它们之间的关系，注意到这里的脱扣级别和脱扣等级是一回事。
其次就是短路保护。电动机型断路器的短路保护I参数必须大于或等于12倍电机额定电流。由于断路器的短路保护门限刻度一般是10倍断路器额定电流，把12除以10，得到1.2，故电动机型断路器选配时其额定电流为电动机额定电流的1.25倍。
我们从图22中看到，框架断路器的结构与塑壳断路器截然不同，并且它的脱扣器一般都是电子式的。我们看下图：
对比图11，我们得知过载保护和短路保护均合并到过电流脱扣器中了，图中依然有欠压脱扣器和分励脱扣器，前者实现欠压保护，后者实现远程控制。
由于采用了不带磁芯的罗氏线圈测量电流值，故测量线圈不存饱和问题，测量范围更大，也更准确。断路器的脱扣器不但能实现过载长延时L参数、短路短延时S参数和短路瞬时I参数的保护设定，还能实现单相接地故障G参数保护设定。同时，断路器脱扣器还能完成电参量的测量，包括测量三相和中性线运行电流、三相电压、相位、功率因数、有功功率和无功功率、有功电度和无功电度等等。我们看下图：>
从图24-1中我们正真看到，各项保护参数十分全面，且精度很高。我们从图24-2中看到框架断路器的安秒特性，比热磁式断路器的安秒特性多了绿色的短路短延时S参数，可调范围也大多了。
那么针对图21的系统，该如何运用框架断路器？我们第一步要弄清楚控制逻辑。
图21中三台断路器QF1、QF2和QF3之间任何情况下只能闭合两台，避免电力变压器并列运行。因此，三台断路器的合闸存在互锁关系：
图25、图26和图27摘自我的书《低压成套开关设备的原理及其控制技术》第三版，书中有详细说明，以及备自投（手头手复、手投自复、自投手复和自投自复}四种控制方式的解读，还有与发电机互投时利用PLC实现市电与发电机互投的备自投程序，此书可供参考。
图29中，自备发电机的进线侧断路器的任务是执行发电机授电管控，对紧急负载和特需负载开关设备母线中，市电/自备电互投切换互投断路器的任务当然就是供电方式的切换了。
图29中，馈电断路器的任务是执行馈电电能的控制，并对下接电缆实施线路保护。需要说明的是，进线断路器与馈电断路器之间有短路保护协调配合关系。
当发生短路时，我们不期望主进线断路器跳闸，因为进线断路器跳闸会引起大面积停电，造成事故扩大化。为此，在执行短路保护时，让上级断路器的短路保护动作时间略长，这样就能实现选择性保护关系。为实现此目的，一般进线断路器采用LSI脱扣器保护，这里的S是短路短延时参数，目的是为了加长短路保护动作时间，馈电断路器则采用LI脱扣器保护方式。
一般地，上级断路器的保护动作电流门限值是下级断路器的1.5倍，保护动作时间比下级断路器长70毫秒，就可以在一定程度上完成选择性保护关系。
图29的终端控制断路器的任务就是对负载侧用电设备实施线路保护。按最终负载的不同，可分为照明、电机和电热控制，具体要看负载类型来确定断路器的选型方案。
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