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隨著電力的出現,十九世紀的科學家和發明家能夠發明各種技術,來阻斷與接通電路中的電流。而這種技術當今已經廣泛應用于工業開關和家庭開關的生產和使用。高維多利亞進步時期的一個說法,稱第一個電燈開關是由英國發明家John Jeffrey Holmes于1884年發明的(6年后由Granville Woods發明了調光開關,但直到1905年電燈電路的觸發開關才被發明出來)。Holmes的“速斷技術”(其實際上立即切斷或關閉電路并保護開關觸點,免受電弧損壞)至今仍在使用。
開關電器(switching device)是一種重要的輸配電設備,它是電力系統(包括發電、輸 電、變電、供電、配電、用電等環節)以及電力拖動系統中的控制和保護設備,凡是電能生產、傳輸、變換、供應、分配和使用的場所都要使用開關電器。
開關電器的主要功能是接通和斷開電路,也就是對電路進行“開”和“關”。具體來說, 開關電器具有以下幾種主要的作用:
一、控制
根據電網或其他電能電路運行需要,把某部分設備或線路投入或退出運行, 即在正常負荷電流條件下,接通或斷開電路。這種作用稱為控制。這就要求開關電器具有一定的通斷能力,可以帶負荷操作,能夠可靠地熄滅通斷負荷電流時所產生的電弧。
斷路器(circuit - breaker) 負荷開關(load - breaking switch) 接觸器(contactor)等開關 電器具有控制作用。
二、保護
當電力線路或電氣設備發生故障時將故障部分從電網快速切除,保證電網中的無故障部分正常運行。這種作用稱為保護。電網短路時所產生的故障電流數值很大(可達到正常負荷電流的幾倍、十幾倍甚至幾十倍),危害非常嚴重,必須迅速切除。這要求開關電器既能快速動作,又具有足夠的通斷能力。
具有保護作用的開關電器包括斷路器、熔斷器(fuse)、負荷開關等。
三、隔離
退出運行或需要進行檢修的電力線路及設備從電網中切除(斷開電源)后, 還必須可靠地與電源隔離開來,使之與電源形成一個明顯的斷口,防止在誤操作和過電壓情 況下接通電源,以保證設備和檢修人員的安全。這種作用稱為隔離。具有這一作用的開關電 器只在無負荷電流或小電流的情況下接通或斷開電路,因而無需專門的滅弧裝置。但要求它在斷開時觸頭間有足夠的距離和可靠的絕緣,以保證在惡劣的氣候和環境條件下也能可靠地起隔離作用,并保證在過電壓及相間閃絡的情況下不致引起絕緣的擊穿。
具有隔離作用的開關電器包括高壓隔離開關(high - voltage disconnector)和低壓刀開關 (low - voltage knife switch) 等。
四、接地
電力線路和電力設備在檢修之前,除斷開電源和隔離電源外,還要把三相短 接接地,其作用一是對地泄放掉電力線路和電力設備上的殘余電荷;二是使電力線路和電力設備與地保持零電位,以防萬一突然來電造成人身安全事故。這可采用掛接臨時接地線的方法,但更方便的方法是采用接地開關(earthing switch)。
接地開關既有獨立結構形式的,也有與隔離開關合二為一的結構形式,稱之為隔離接地開關(如旋轉式隔離開關);還有一類是三工位(接通、隔離、接地)負荷開關。