قاطع الدائرة

قاطع الدائرة هو جهاز أمان كهربائي مصمم لحماية الدائرة الكهربائية من التلف الناتج عن التيار الزائد الذي يتجاوز قدرة الجهاز على تحمله بأمان . وتتمثل وظيفته الأساسية في قطع التيار لحماية الجهاز ومنع نشوب الحرائق . وعلى عكس المصهر ، الذي يقطع التيار مرة واحدة ثم يجب استبداله، يمكن إعادة ضبط قاطع الدائرة (يدويًا أو تلقائيًا) لاستئناف التشغيل الطبيعي.

تُركّب قواطع الدائرة الكهربائية عادةً في لوحات التوزيع . وإلى جانب وظيفتها في مجال السلامة، تُستخدم قواطع الدائرة الكهربائية أيضاً كمفتاح رئيسي لفصل التيار الكهربائي ("إخراج التيار من الرف") وتوصيله ("إدخال التيار من الرف") يدوياً إلى شبكة فرعية كهربائية كاملة. ^{[ 1 ]}

تُصنع قواطع الدائرة الكهربائية بقدرات تيار متفاوتة، بدءًا من الأجهزة التي تحمي الدوائر ذات التيار المنخفض أو الأجهزة المنزلية الفردية، وصولًا إلى لوحات التوزيع المصممة لحماية دوائر الجهد العالي التي تغذي مدينة بأكملها. يُطلق على أي جهاز يحمي من التيار الزائد عن طريق فصل الطاقة تلقائيًا عن النظام المعطل، مثل قاطع الدائرة أو المصهر ، اسم جهاز الحماية من التيار الزائد ( OCPD ).

وصف توماس إديسون شكلاً مبكراً من قواطع الدائرة الكهربائية في طلب براءة اختراع عام 1879، على الرغم من أن نظام توزيع الطاقة التجاري الخاص به كان يستخدم الصمامات . ^{[ 2 ]} وكان الغرض منه حماية أسلاك دوائر الإضاءة من حالات قصر الدائرة الكهربائية والأحمال الزائدة العرضية. وفي عام 1924، حصلت شركة براون، بوفيري وشركاه على براءة اختراع لقاطع دائرة كهربائية مصغر حديث مشابه للقواطع المستخدمة حالياً . ونُسب اختراع هذا القاطع إلى هوغو ستوتز، المهندس الذي باع شركته لشركة براون، بوفيري وشركاه، بموجب براءة الاختراع الألمانية رقم 458392. ^{[ 3 ]} وكان اختراع ستوتز بمثابة النواة الأولى لقاطع الدائرة الحرارية المغناطيسية الحديث المستخدم على نطاق واسع في مراكز توزيع الأحمال المنزلية حتى يومنا هذا.

تطلّب ربط مصادر توليد متعددة بشبكة كهربائية تطوير قواطع دوائر كهربائية ذات تصنيفات جهد متزايدة وقدرة أكبر على قطع تيارات قصر الدائرة المتزايدة الناتجة عن الشبكات بأمان. كانت المفاتيح اليدوية البسيطة ذات الفواصل الهوائية تُنتج أقواسًا كهربائية خطرة عند قطع دوائر الجهد العالي؛ وقد حلّت محلها موصلات مغلفة بالزيت، وأشكال مختلفة تستخدم التدفق الموجه للهواء المضغوط أو الزيت المضغوط لتبريد القوس الكهربائي وقطعه. بحلول عام 1935، استخدمت قواطع الدوائر الكهربائية المصممة خصيصًا لمشروع سد بولدر ثمانية فواصل متسلسلة وتدفق زيت مضغوط لقطع أعطال تصل إلى 2500 ميجا فولت أمبير، في ثلاث دورات تيار متردد. ^{[ 4 ]}

تشترك جميع أنظمة قواطع الدائرة في خصائص مشتركة في تشغيلها، لكن التفاصيل تختلف اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على فئة الجهد الكهربائي، وتصنيف التيار، ونوع قاطع الدائرة.

يجب على قاطع الدائرة أولاً اكتشاف حالة العطل. في قواطع الدوائر الصغيرة ذات الجهد المنخفض ، يتم ذلك عادةً داخل الجهاز نفسه. وعادةً ما تُستخدم التأثيرات الحرارية أو المغناطيسية للتيار الكهربائي. أما قواطع الدوائر للتيارات الكبيرة أو الفولتيات العالية، فتُجهز عادةً بأجهزة تحكم مرحلية وقائية لاستشعار حالة العطل وتشغيل آلية الفتح. وتتطلب هذه الأجهزة عادةً مصدر طاقة منفصل، مثل البطارية ، على الرغم من أن بعض قواطع الدوائر ذات الجهد العالي مكتفية ذاتيًا بمحولات تيار ، ومرحلات وقائية ، ومصادر طاقة داخلية.

بمجرد اكتشاف عطل، يجب أن تنفتح نقاط تلامس قاطع الدائرة لقطع التيار الكهربائي؛ ويتم ذلك عادةً باستخدام الطاقة المخزنة ميكانيكيًا داخل القاطع، مثل نابض أو هواء مضغوط لفصل نقاط التلامس. كما يمكن للقاطع استخدام التيار العالي الناتج عن العطل لفصل نقاط التلامس، عن طريق التمدد الحراري أو زيادة المجال المغناطيسي. عادةً ما يحتوي قاطع الدائرة الصغير على ذراع تحكم يدوي لإيقاف الدائرة أو إعادة ضبط القاطع بعد فصله، بينما قد تستخدم الوحدة الأكبر ملفًا لولبيًا لفصل الآلية، ومحركًا كهربائيًا لاستعادة الطاقة إلى النوابض (التي تفصل نقاط التلامس بسرعة عند فصل القاطع).

يجب أن تتحمل نقاط تلامس قاطع الدائرة تيار الحمل دون تسخين مفرط، كما يجب أن تتحمل حرارة القوس الكهربائي الناتج عند قطع الدائرة. تُصنع نقاط التلامس من النحاس أو سبائك النحاس، وسبائك الفضة، ومواد أخرى عالية التوصيل. ويُحدَّد عمر نقاط التلامس بتآكل مادة التلامس نتيجةً للقوس الكهربائي أثناء قطع التيار. عادةً ما تُستبدل قواطع الدائرة المصغرة وقواطع الدائرة ذات الغلاف المصبوب عند تآكل نقاط التلامس، بينما تتميز قواطع دوائر الطاقة وقواطع دوائر الجهد العالي بإمكانية استبدال نقاط التلامس.

عند انقطاع تيار أو جهد عالٍ، يتولد قوس كهربائي . يتناسب طول القوس عمومًا مع الجهد، بينما تتناسب شدته (أو حرارته) مع التيار. يجب احتواء هذا القوس وتبريده وإخماده بطريقة مُحكمة، حتى تتمكن الفجوة بين نقاط التلامس من تحمل الجهد في الدائرة مرة أخرى. تستخدم قواطع الدائرة المختلفة الفراغ أو الهواء أو الغاز العازل أو الزيت كوسيط لتكوّن القوس. وتُستخدم تقنيات مختلفة لإخماد القوس، منها

• إطالة أو انحراف القوس
• التبريد المكثف (في غرف النفث)
• التقسيم إلى أقواس جزئية
• إخماد نقطة الصفر (تُفتح نقاط التلامس في اللحظة التي يكون فيها التيار والجهد قريبين من الصفر في شكل موجة التيار المتردد  ، مما يؤدي فعليًا إلى قطع تيار عدم وجود حمل في وقت الفتح. يحدث عبور الصفر عند ضعف تردد الخط؛ أي 100 مرة في الثانية لتردد 50 هرتز و120 مرة في الثانية لتردد 60  هرتز للتيار المتردد.)
• توصيل المكثفات بالتوازي مع نقاط التلامس في دوائر التيار المستمر .

وأخيرًا، بمجرد إزالة حالة العطل، يجب إغلاق نقاط التلامس مرة أخرى لاستعادة الطاقة إلى الدائرة المنقطعة.

تستخدم قواطع الدائرة المصغرة ذات الجهد المنخفض ( MCB ) الهواء فقط لإخماد القوس الكهربائي. تحتوي هذه القواطع على ما يُسمى بقنوات إخماد القوس، وهي عبارة عن مجموعة من الصفائح المعدنية المتوازية المعزولة عن بعضها البعض، والتي تعمل على تقسيم القوس وتبريده. يؤدي تقسيم القوس إلى أقواس أصغر إلى تبريده مع ازدياد جهد القوس، كما يعمل كمقاومة إضافية تحد من التيار المار عبر قاطع الدائرة. توفر الأجزاء الحاملة للتيار بالقرب من نقاط التلامس انحرافًا سهلاً للقوس إلى قنوات إخماد القوس بفعل القوة المغناطيسية لمسار التيار، على الرغم من أن ملفات الإخماد المغناطيسية أو المغناطيسات الدائمة يمكنها أيضًا توجيه القوس إلى قناة إخماد القوس (المستخدمة في قواطع الدائرة ذات القدرات الأعلى). يعتمد عدد الصفائح في قناة إخماد القوس على قدرة تحمل قصر الدائرة والجهد الاسمي لقاطع الدائرة.

في القواطع ذات التصنيفات الأكبر، تعتمد قواطع الدائرة الزيتية على تبخر جزء من الزيت لدفع تيار من الزيت عبر القوس الكهربائي. ^{[ 5 ]}

تقوم قواطع الدائرة الكهربائية التي تعمل بالغاز (عادةً سداسي فلوريد الكبريت ) أحيانًا بتمديد القوس باستخدام مجال مغناطيسي، ثم تعتمد على قوة العزل الكهربائي لسداسي فلوريد الكبريت (SF6 ₎ لإخماد القوس الممتد.

تتميز قواطع الدائرة الكهربائية المفرغة من الهواء بانخفاض حدوث الشرارة الكهربائية (لعدم وجود أي شيء يتأين سوى مادة التلامس). وتخمد الشرارة عند تمددها لمسافة ضئيلة جدًا (أقل من 3 مم ) . وتُستخدم قواطع الدائرة الكهربائية المفرغة من الهواء بكثرة في معدات التبديل الحديثة ذات الجهد المتوسط ​​لـ  38000 فولت .

قد تستخدم قواطع الدائرة الهوائية الهواء المضغوط لإخماد القوس الكهربائي، أو بدلاً من ذلك، يتم تحريك نقاط التلامس بسرعة إلى حجرة صغيرة محكمة الإغلاق، مما يؤدي إلى خروج الهواء المزاح وبالتالي إخماد القوس الكهربائي.

تتميز قواطع الدائرة الكهربائية بقدرتها على قطع التيار الكهربائي بسرعة فائقة، حيث ينطفئ القوس الكهربائي عادةً خلال فترة تتراوح بين 30 و150  مللي ثانية بعد فصل القاطع، وذلك تبعًا لعمر الجهاز وتصميمه. وتُحدد قيمة التيار القصوى وطاقة التيار المتسرب جودة قواطع الدائرة الكهربائية.

تُصنّف قواطع الدائرة الكهربائية بناءً على كلٍّ من التيار العادي الذي يُتوقع أن تحمله، وأقصى تيار قصر دائرة يمكنها قطعه بأمان. هذا الرقم الأخير هو سعة القطع بالأمبير ( AIC ) للقاطع.

في حالة حدوث قصر في الدائرة، قد يكون الحد الأقصى لتيار القصر المتوقع، سواءً المحسوب أو المقاس، أضعاف التيار المقنن للدائرة. عند فتح الملامسات الكهربائية لقطع تيار كبير، يميل التيار إلى التكوّن بين الملامسات المفتوحة، مما يسمح باستمرار التيار. قد تُؤدي هذه الحالة إلى تكوّن غازات متأينة موصلة ومعادن منصهرة أو متبخرة، مما قد يُسبب استمرار القوس الكهربائي أو حدوث قصر إضافي في الدائرة، وقد يُؤدي ذلك إلى انفجار قاطع الدائرة والمعدات المُثبّتة فيه. لذلك، تتضمن قواطع الدائرة ميزات متنوعة لتقسيم الأقواس الكهربائية وإخمادها.

يُحدد الحد الأقصى لتيار القصر الذي يمكن للقاطع قطعه عن طريق الاختبار. قد يؤدي استخدام قاطع في دائرة كهربائية ذات تيار قصر متوقع أعلى من قدرة القطع المقننة للقاطع إلى فشل القاطع في قطع العطل بأمان. في أسوأ الأحوال، قد ينجح القاطع في قطع العطل، لكنه ينفجر عند إعادة تشغيله.

تم تصميم قواطع الدائرة الكهربائية المنزلية النموذجية لقطع التيار الكهربائي10 كيلو أمبير  ( تيار قصر الدائرة (10000 أمبير ).

قد لا تتمتع قواطع الدائرة المصغرة المستخدمة لحماية دوائر التحكم أو الأجهزة الصغيرة بقدرة قطع كافية للاستخدام في لوحة التوزيع؛ وتسمى قواطع الدائرة هذه "حاميات الدائرة التكميلية" لتمييزها عن قواطع الدائرة من نوع التوزيع.

تُصنّع قواطع الدائرة الكهربائية بتصنيفات قياسية، باستخدام نظام أرقام مُفضّلة لتوفير مجموعة مُلائمة من التصنيفات. يتميز قاطع الدائرة المصغر بإعداد فصل ثابت؛ ويتطلب تغيير قيمة تيار التشغيل استبدال قاطع الدائرة بالكامل. أما قواطع الدائرة ذات التصنيفات الأعلى، فيمكن ضبط إعدادات الفصل فيها لتكون قابلة للتعديل، مما يسمح باستخدام عدد أقل من المنتجات القياسية، حيث يتم ضبطها وفقًا للتصنيفات الدقيقة المُناسبة عند التركيب. على سبيل المثال، قد يتم ضبط عتبة كشف التيار الزائد لقاطع دائرة بحجم إطار 400 أمبير عند 300 أمبير فقط، حيثما يكون هذا التصنيف مناسبًا.

بالنسبة لقواطع دوائر التوزيع ذات الجهد المنخفض، يُعرّف المعيار الدولي IEC 60898-1 التيار المقنن بأنه أقصى تيار مصمم القاطع لتحمله بشكل مستمر. القيم الشائعة والمفضلة للتيار المقنن هي 1  أمبير، 2  أمبير، 4  أمبير،  6 أمبير، 10  أمبير، 13  أمبير، 16  أمبير، 20  أمبير، 25  أمبير، 32 أمبير، 40  أمبير، 50 أمبير، 63 أمبير  ، 80 أمبير، 100 ^{أمبير ،} و 125 ^أمبير . يُكتب على قاطع الدائرة التيار المقنن بالأمبير مسبوقًا بحرف، يشير إلى تيار الفصل اللحظي الذي يتسبب في فصل قاطع الدائرة دون تأخير زمني مقصود، ويُعبّر عنه بمضاعفات التيار المقنن.     

يتم تصنيف قواطع الدائرة أيضًا حسب الحد الأقصى لتيار العطل الذي يمكنها قطعه؛ وهذا يسمح باستخدام أجهزة أكثر اقتصادية في الأنظمة التي من غير المرجح أن تتطور فيها تيارات قصر الدائرة العالية الموجودة، على سبيل المثال، في نظام توزيع مبنى تجاري كبير.

في الولايات المتحدة، تُصدر مختبرات Underwriters Laboratories (UL) شهادات اعتماد لتصنيفات المعدات، والتي تُسمى تصنيفات السلسلة (أو "تصنيفات المعدات المتكاملة") لقواطع الدائرة الكهربائية المستخدمة في المباني. تُصمم وتُختبر قواطع دوائر الطاقة وقواطع دوائر الجهد المتوسط ​​والعالي المستخدمة في الأنظمة الصناعية أو أنظمة الطاقة الكهربائية وفقًا لمعايير ANSI أو IEEE ضمن سلسلة C37. على سبيل المثال، يُحدد المعيار C37.16 تصنيفات التيار المفضلة لأحجام إطارات قواطع دوائر الطاقة في نطاق 600 إلى 5000 أمبير. ويمكن تعديل إعدادات تيار الفصل وخصائص التيار الزمني لهذه القواطع بشكل عام.

بالنسبة لقواطع الدائرة الكهربائية ذات الجهد المتوسط ​​والعالي المستخدمة في لوحات التوزيع والمحطات الفرعية ومحطات التوليد، يتم تصنيع عدد قليل نسبيًا من أحجام الإطارات القياسية. ويتم التحكم في هذه القواطع عادةً بواسطة أنظمة ترحيل حماية منفصلة ، ​​توفر إعدادات قابلة للتعديل لتيار الفصل ووقته، بالإضافة إلى إمكانية استخدام أنظمة حماية أكثر تعقيدًا.

يمكن تصنيف قواطع الدائرة الكهربائية إلى العديد من التصنيفات، بناءً على خصائصها مثل فئة الجهد ونوع البناء ونوع القطع والخصائص الهيكلية.

الجهد المنخفض

تُعد الأنواع ذات الجهد المنخفض (أقل من 1000 فولت _{تيار متردد} ) شائعة في التطبيقات المنزلية والتجارية والصناعية، وتشمل ما يلي:

• قاطع الدائرة المصغر (MCB) - تيار مقنن يصل إلى 125 أمبير. خصائص الفصل غير قابلة للتعديل عادةً. يعمل حراريًا أو حراريًا مغناطيسيًا. القواطع الموضحة أعلاه تندرج ضمن هذه الفئة.
• قاطع الدائرة الكهربائية المصبوب (MCCB) - تيار مقنن يصل إلى 1600 أمبير. يعمل حراريًا أو حراريًا مغناطيسيًا. يمكن ضبط تيار الفصل في الوحدات ذات القدرة الأعلى.
• يمكن تركيب قواطع دوائر الطاقة ذات الجهد المنخفض في طبقات متعددة في لوحات المفاتيح ذات الجهد المنخفض أو خزائن مفاتيح التبديل .

يتم تحديد خصائص قواطع الدائرة ذات الجهد المنخفض من خلال المعايير الدولية مثل IEC 947. غالبًا ما يتم تركيب قواطع الدائرة هذه في صناديق قابلة للسحب تسمح بإزالتها واستبدالها دون تفكيك لوحة المفاتيح.

قد تحتوي قواطع الدائرة الكهربائية الكبيرة ذات الجهد المنخفض، والمصنوعة من مواد مصبوبة، على محركات كهربائية لتشغيلها وفتحها عن بُعد. وقد تُشكل هذه القواطع جزءًا من نظام تحويل الطاقة التلقائي لتوفير الطاقة الاحتياطية.

تُصنع قواطع الدائرة الكهربائية ذات الجهد المنخفض أيضًا لتطبيقات التيار المستمر، مثل خطوط مترو الأنفاق. يتطلب التيار المستمر قواطع خاصة لأن القوس الكهربائي فيه مستمر - على عكس قوس التيار المتردد الذي يميل إلى الانطفاء في كل نصف دورة، يحتوي قاطع دائرة التيار المستمر على ملف إطفاء يُولّد مجالًا مغناطيسيًا يُمدد القوس الكهربائي بسرعة. تُركّب قواطع الدائرة الصغيرة إما مباشرة في المعدات أو تُرتّب في لوحات قواطع .

يُعد قاطع الدائرة المصغر الحراري المغناطيسي المثبت على سكة DIN النمط الأكثر شيوعًا في وحدات التوزيع الكهربائية المنزلية الحديثة ولوحات التوزيع الكهربائية التجارية في جميع أنحاء أوروبا . ويتضمن التصميم المكونات التالية:

1. ذراع التشغيل – يُستخدم لفصل وإعادة ضبط قاطع الدائرة يدويًا. كما يُشير إلى حالة قاطع الدائرة (تشغيل أو إيقاف/فصل). صُممت معظم قواطع الدائرة بحيث يمكنها الفصل حتى لو تم تثبيت الذراع في وضع "التشغيل". يُشار إلى هذا أحيانًا باسم "الفصل الحر" أو "الفصل الإيجابي". 
2. آلية التشغيل – تجبر نقاط التلامس على الاقتراب أو الابتعاد. 
3. الملامسات - تسمح بمرور التيار عند التلامس وتقطع التيار عند الابتعاد. 
4. المحطات
5. شريط ثنائي المعدن – يفصل نقاط التلامس استجابةً للتيارات الزائدة الصغيرة طويلة الأمد 
6. برغي المعايرة - يسمح للشركة المصنعة بضبط تيار الفصل للجهاز بدقة بعد التجميع. 
7. الملف اللولبي – يفصل التلامسات بسرعة استجابةً للتيارات الزائدة العالية 
8. فاصل القوس/مطفأة الحريق

حراري مغناطيسي

يجمع قاطع الدائرة الحراري المغناطيسي ، وهو النوع الشائع في معظم لوحات التوزيع الكهربائية في أوروبا والدول ذات أنظمة الأسلاك المماثلة، بين تقنيتين: الأولى، حيث يستجيب المغناطيس الكهربائي فورًا لارتفاعات التيار الكبيرة (مثل حالات قصر الدائرة)، والثانية، حيث يستجيب الشريط ثنائي المعدن لحالات زيادة التيار الأقل شدة ولكن طويلة الأمد. يوفر الجزء الحراري من قاطع الدائرة خاصية الاستجابة الزمنية التي تفصل القاطع مبكرًا في حالات زيادة التيار الكبيرة، بينما تسمح باستمرار الأحمال الزائدة الصغيرة لفترة أطول. وهذا يسمح بحدوث ارتفاعات مفاجئة في التيار، كما هو الحال عند تشغيل محرك أو أي حمل غير مقاوم. أما في حالة زيادة التيار الكبيرة جدًا، كما قد يحدث في حالة قصر الدائرة، فيفصل العنصر المغناطيسي القاطع دون أي تأخير إضافي مقصود. ^{[ 11 ]}

قواطع الطرق المشتركة (الجماعية)

لضمان فصل متزامن لعدة دوائر كهربائية عند حدوث عطل في إحداها، يمكن تصنيع قواطع الدائرة الكهربائية كمجموعة متصلة. يُعد هذا مطلبًا شائعًا جدًا في أنظمة التيار ثلاثي الأطوار، حيث يكون الفصل إما ثلاثي أو رباعي الأقطاب (مع حيادية صلبة أو قابلة للتبديل). توفر بعض الشركات المصنعة مجموعات توصيل تسمح بربط مجموعات من قواطع الدائرة أحادية الطور حسب الحاجة.

في الولايات المتحدة، حيث يشيع استخدام أنظمة التغذية أحادية الطور، في دائرة فرعية تحتوي على أكثر من موصل حي، يجب حماية كل موصل حي بواسطة قاطع كهربائي. ولضمان فصل جميع الموصلات الحية عند تعطل أي من القواطع، يجب استخدام مجموعة قواطع ذات فصل مشترك . قد تحتوي هذه القواطع على آليتي فصل أو ثلاث آليات داخل غلاف واحد، أو في حالة القواطع الصغيرة، تكون القواطع موصولة ببعضها خارجيًا عبر مقابض التشغيل. تُستخدم قواطع الفصل المشترك ثنائية القطب بشكل شائع في أنظمة 120/240 فولت حيث تمتد أحمال 240 فولت (بما في ذلك الأجهزة المنزلية الكبيرة أو لوحات التوزيع الإضافية) على السلكين الحيين. أما قواطع الفصل المشترك ثلاثية القطب فتُستخدم عادةً لتزويد المحركات القوية أو لوحات التوزيع الإضافية بالطاقة ثلاثية الأطوار .

لا يجوز استخدام قواطع دوائر منفصلة للتيار الحي والسلك المحايد، لأنه في حال فصل السلك المحايد مع بقاء السلك الحي موصولاً، تنشأ حالة خطيرة للغاية: تبدو الدائرة وكأنها غير موصلة بالتيار (الأجهزة لا تعمل)، لكن الأسلاك تبقى موصلة بالتيار، وقد لا تفصل بعض أجهزة الحماية من التيار المتبقي (RCDs) إذا لمس أحدهم السلك الحي (لأن بعض أجهزة الحماية من التيار المتبقي تحتاج إلى طاقة للفصل). لهذا السبب، يجب استخدام قواطع الدائرة ذات الفصل المشترك فقط عند الحاجة إلى فصل السلك المحايد.

جهد متوسط

يمكن تجميع قواطع الدائرة الكهربائية متوسطة الجهد، المصنفة بين 1 و72  كيلوفولت، في مجموعات مفاتيح كهربائية معدنية مغلقة للاستخدام الداخلي، أو يمكن تركيبها كمكونات فردية في محطات فرعية خارجية . حلت قواطع الدائرة الكهربائية الهوائية محل الوحدات المملوءة بالزيت في التطبيقات الداخلية، ولكنها تُستبدل الآن بقواطع الدائرة الكهربائية الفراغية (حتى 40.5  كيلوفولت تقريبًا). ومثل قواطع الدائرة الكهربائية عالية الجهد الموضحة أدناه، تُشغل هذه القواطع أيضًا بواسطة مرحلات حماية حساسة للتيار تعمل عبر محولات التيار . تُحدد خصائص قواطع الجهد المتوسط ​​وفقًا للمعايير الدولية مثل IEC 62271. تستخدم قواطع الدائرة الكهربائية متوسطة الجهد دائمًا تقريبًا مستشعرات تيار ومرحلات حماية منفصلة بدلًا من الاعتماد على مستشعرات التيار الزائد الحرارية أو المغناطيسية المدمجة.

يمكن تصنيف قواطع الدائرة الكهربائية ذات الجهد المتوسط ​​حسب المادة المستخدمة لإخماد القوس الكهربائي:

• قواطع الدائرة الكهربائية المفرغة من الهواء - ذات تيار مقنن يصل إلى 6300  أمبير، وأعلى لتطبيقات قواطع دوائر المولدات (حتى 16000  أمبير و140  كيلو أمبير). تقطع هذه القواطع التيار عن طريق تكوين وإخماد القوس الكهربائي في حاوية مفرغة من الهواء . صُممت المنافيخ طويلة العمر لتقطع مسافة 6-10 مم اللازمة لانفصال الملامسات. تُستخدم هذه القواطع عادةً مع فولتيات تصل إلى حوالي 40500 فولت، ^{[ 14 ]} وهو ما يتوافق تقريبًا مع نطاق الجهد المتوسط ​​لأنظمة الطاقة. تتميز قواطع الدائرة الكهربائية المفرغة من الهواء بعمر افتراضي أطول بين عمليات الصيانة مقارنةً بقواطع الدائرة الكهربائية الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، فإن تأثيرها على الاحتباس الحراري أقل بكثير من قواطع الدائرة الكهربائية التي تعمل بغاز _سادس فلوريد الكبريت (SF6 ) .   
• قواطع الدائرة الهوائية - تيار مقنن يصل إلى 6300  أمبير وأكثر لقواطع دوائر المولدات. غالبًا ما تكون خصائص الفصل قابلة للتعديل بالكامل، بما في ذلك عتبات الفصل والتأخيرات القابلة للتكوين. عادةً ما يتم التحكم بها إلكترونيًا، على الرغم من أن بعض الطرازات يتم التحكم بها بواسطة معالج دقيق عبر وحدة فصل إلكترونية مدمجة. تُستخدم غالبًا لتوزيع الطاقة الرئيسية في المصانع الصناعية الكبيرة، حيث يتم ترتيب القواطع في حاويات قابلة للسحب لتسهيل الصيانة.
• تقوم قواطع الدائرة الكهربائية SF ₆ بإخماد القوس الكهربائي في حجرة مملوءة بغاز سداسي فلوريد الكبريت .

يمكن توصيل قواطع الدائرة الكهربائية متوسطة الجهد بالدائرة عبر وصلات ملولبة بقضبان التوصيل أو الأسلاك، خاصة في محطات التوزيع الخارجية. غالبًا ما تُصنع قواطع الدائرة الكهربائية متوسطة الجهد في مجموعات لوحات التوزيع بنظام قابل للسحب، مما يسمح بإزالة القاطع دون التأثير على توصيلات دائرة الطاقة، وذلك باستخدام آلية تعمل بمحرك أو يدوية لفصل القاطع عن غلافه.

الجهد العالي

تُحمى شبكات نقل الطاقة الكهربائية وتُتحكم بها بواسطة قواطع الجهد العالي. يختلف تعريف الجهد العالي ، ولكن في مجال نقل الطاقة، يُعتبر عادةً 72.5  كيلوفولت أو أعلى، وفقًا لتعريف حديث صادر عن اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC). تعمل قواطع الجهد العالي دائمًا تقريبًا بواسطة ملفات لولبية ، مع مرحلات حماية استشعار التيار التي تعمل عبر محولات التيار . في المحطات الفرعية، قد يكون نظام مرحلات الحماية معقدًا، حيث يحمي المعدات والوصلات من أنواع مختلفة من الأحمال الزائدة أو أعطال التأريض.

تُصنف قواطع الجهد العالي بشكل عام حسب الوسط المستخدم لإخماد القوس الكهربائي:

• زيت سائب
• الحد الأدنى من النفط
• نفخة هواء
• مكنسة
• SF ₆
• _ثاني أكسيد الكربون

بسبب المخاوف البيئية والتكاليف المتعلقة بعزل انسكابات الزيت، تستخدم معظم قواطع الدائرة الجديدة غاز SF6 _لإخماد القوس الكهربائي.

يمكن تصنيف قواطع الدائرة الكهربائية إلى نوعين: قواطع الدائرة الكهربائية ذات الخزان الحي ، حيث يكون الغلاف الذي يحتوي على آلية الفصل موصولاً بجهد الخط، وقواطع الدائرة الكهربائية ذات الخزان الميت ، حيث يكون الغلاف موصولاً بجهد الأرض. وتتوفر قواطع الدائرة الكهربائية عالية الجهد للتيار المتردد بشكل روتيني بقدرات تصل إلى 765  كيلوفولت.  وقد أطلقت شركة سيمنز قواطع بقدرة 1200 كيلوفولت في نوفمبر 2011، ^{[ 15 ]} وتبعتها شركة ABB في أبريل من العام التالي. ^{[ 16 ]}

يمكن ترتيب قواطع الدائرة الكهربائية ذات الجهد العالي المستخدمة في أنظمة النقل للسماح بفصل قطب واحد من خط ثلاثي الأطوار، بدلاً من فصل جميع الأقطاب الثلاثة؛ بالنسبة لبعض أنواع الأعطال، فإن هذا يحسن استقرار النظام وتوافره.

لا تزال قواطع الدائرة الكهربائية ذات التيار المستمر عالي الجهد مجالًا للبحث حتى عام 2015. وستكون هذه القواطع مفيدة لربط أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد. ^{[ 17 ]}

قاطع الدائرة الذكي هو جهاز إلكتروني للحماية من التيار الزائد، يدمج مستشعرات عالية التردد وتقنية إنترنت الأشياء (IoT) لتوفير تحكم ذكي ومراقبة فورية للدوائر الكهربائية. على عكس قواطع الدائرة التقليدية، تستخدم القواطع الذكية المنطق الرقمي والاتصالات لتعزيز أدائها. تُستخدم بروتوكولات مثل Wi-Fi وZigbee وشبكات الهاتف المحمول لجمع ونقل بيانات كهربائية دقيقة، بما في ذلك الجهد والتيار وجودة الطاقة ^{[ 24 ]} . تُنفذ هذه الأجهزة إما كمكونات معيارية تحل محل القواطع القياسية في مركز توزيع متوافق، أو كعناصر أساسية في لوحة كهربائية ذكية شاملة ^{[ 25 ]} . تُحوّل هذه التقنية صندوق القواطع إلى "مركز طاقة" نشط، قادر غالبًا على اتخاذ القرارات وقياس استهلاك الطاقة بدقة على مستوى الدائرة ^{[ 26 ] .}

يُعدّ تحسين أنظمة إدارة الطاقة المنزلية (HEMS)، لا سيما تلك التي تتضمن ألواح الطاقة الشمسية وشواحن السيارات الكهربائية ووحدات تخزين البطاريات، أحد الاستخدامات الرئيسية لقواطع الدائرة الذكية في البيئات السكنية ^{[ 27 ]} . فمن خلال تطبيقات الهاتف المحمول، يُمكن للمستخدمين تشغيل الدوائر عن بُعد، وجدولة الأحمال عالية الكثافة للعمل خلال ساعات انخفاض الطلب لتوفير التكاليف، وتطبيق نظام تخفيف الأحمال الديناميكي لإعطاء الأولوية للأجهزة الأساسية أثناء انقطاع التيار الكهربائي. ويُمكن أن يُحقق استخدام هذه الأنظمة فوائد كبيرة في تقليل دورات شحن البطاريات وزيادة سعة الطاقة للخدمة الكهربائية الحالية ^{[ 28 ]} . أما في البيئات التجارية والصناعية، فتُدمج قواطع الدائرة الذكية مع أنظمة إدارة المباني (BMS) لتمكين وظائف متقدمة مثل الفوترة الآلية للمستأجرين، والمشاركة في الاستجابة للطلب، والصيانة التنبؤية من خلال اكتشاف الحالات الشاذة. ومن خلال الإدارة الذكية للطلب، تُتيح هذه الأنظمة للمنشآت توسيع نطاق البنية التحتية كثيفة الاستهلاك للطاقة دون الحاجة إلى ترقيات مكلفة لخدمات المرافق.

الأنواع التالية موصوفة في مقالات منفصلة.

• قواطع كهربائية للحماية من الأعطال الأرضية الصغيرة جدًا بحيث لا تفصل جهاز التيار الزائد:
  • جهاز التيار المتبقي (RCD)، أو قاطع دائرة التيار المتبقي (RCCB) - يكشف عن عدم توازن التيار، ولكنه لا يوفر حماية من التيار الزائد. في الولايات المتحدة وكندا، تُسمى هذه الأجهزة قواطع دائرة الأعطال الأرضية (GFCI).
  • قاطع الدائرة الكهربائية للتيار المتبقي مع الحماية من التيار الزائد ( RCBO ) - يجمع بين وظائف قاطع التيار المتبقي (RCD) وقاطع الدائرة المصغر (MCB) في وحدة واحدة. في الولايات المتحدة وكندا، تُسمى هذه القواطع بقواطع التيار الأرضي (GFCI).
  • قاطع دائرة التسرب الأرضي (ELCB) - يكشف هذا القاطع التيار في سلك التأريض مباشرةً بدلاً من كشف عدم التوازن. لم يعد يُستخدم في التركيبات الجديدة لأنه لا يستطيع كشف أي حالة خطرة يعود فيها التيار إلى الأرض عبر مسار آخر ، مثل مروره عبر شخص على الأرض أو عبر أنابيب المياه. (يُسمى أيضاً VOELCB في المملكة المتحدة). 
• قاطع دائرة الأعطال القوسية (AFCI) أو جهاز الكشف عن الأعطال القوسية (AFDD) - يكشف عن الأقواس الكهربائية من أمثال الأسلاك المفكوكة.
• قاطع إعادة التوصيل - نوع من قواطع الدائرة الكهربائية التي تغلق تلقائيًا بعد فترة تأخير. تُستخدم هذه القواطع في أنظمة توزيع الطاقة الكهربائية العلوية ، لمنع الأعطال قصيرة المدة من التسبب في انقطاعات طويلة الأمد.
• مفتاح متعدد (صمام متعدد) - جهاز صغير يوصف عادةً بأنه صمام إعادة ضبط تلقائي بدلاً من قاطع الدائرة.

• قدرة التحمل
• محلل قواطع الدائرة
• الحد الأقصى للدائرة (CTL)
• لوحة التوزيع (لوحة قواطع الدائرة)
• نظام التأريض
• قاطع دائرة العطل الأرضي (GFCI)
• وحدة مفاتيح كهربائية هجينة
• جهاز مراقبة العزل
• مركز التحكم في المحركات (MCC)
• حامي الشبكة
• مركز توزيع الطاقة (PDC)
• حماية نظام الطاقة
• نظام رفوف عن بعد
• وحدة التوزيع الرئيسية الحلقية
• الانتقائية (قواطع الدائرة)
• ستاب-لوك - نوع شائع من قواطع الدائرة الكهربائية تم تصنيعه من عام 1950 إلى عام 1990، ويُعتبر الآن على نطاق واسع غير آمن
• قاطع دائرة سداسي فلوريد الكبريت
• صمام زينر الثنائي - صمام ثنائي يسمح بمرور التيار في الاتجاه المعاكس (أي ينقطع عند مستوى معين من الجهد، وهو تأثير معاكس)

• BS EN 60898-1. الملحقات الكهربائية - قواطع الدائرة الكهربائية للحماية من التيار الزائد للمنازل والمنشآت المماثلة. مؤسسة المعايير البريطانية ، 2003.

• تمت أرشفة قاطع الدائرة بتاريخ 27 سبتمبر 2022 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) .