电器的发展历史

在广义上，电器指所有用电的器具，但是在电气工程中，电器特指用于对电路进行接通、分断，对电路参数进行变换，以实现对电路或用电设备的控制、调节、切换、检测和保护等作用的电工装置、设备和组件。电机（包括变压器）属生产和变换电能的机械，习惯上不包括在电器之列。

最早的电器是18世纪物理学家研究电与磁现象时使用的刀开关。

19世纪后期，随着电能的推广，各种电器也相继问世。但这一时期的电器容量小，都是手动式的;电路的保护也主要采用熔断器（俗称保险丝）。

20世纪以来，由于电能的应用在社会生产和人类生活中显示出巨大的优越性，并迅速普及，适应各种不同要求的电器也不断出现。大的有电力系统中所用的二、三层楼高的超高压断路器，小的有普通家用开关。一百多年来，电器发展的总趋势是容量增大，传输电压增高，自动化程度提高。

例如，开关电器由20世纪初采用空气或变压器油作灭弧介质，经过多油式、少油式、压缩空气式，发展到利用真空作灭弧介质和六氟化硫作灭弧介质的断路器，其开断容量从初期20~30kA到现在的kA以上，工作电压提高到kV。

又如.20世纪60年代出现了晶体管继电器，接近开关，品闸管开关等∶20世纪70年代后，出现了机电一体化的智能型电器，以及六氟化硫全封闭组合电器等。这些电器的出现与电工新材料、电工制造新技术、新工艺相互依赖、相互促进，适应了整个电力工业和社会电气化不断发展的要求。

电器的分类

电器按功能可分为∶

（1）用于接通和分断电路的电器主要有刀开关、接触器、负荷开关、隔离开关、断路器等。

（2）用于控制电路的电器主要有电磁起动器、星一三角起动器、自耦减压起动器、频敏起动器、变阳器、控制继申器等（用干电机的各种起动器正越来越多地被电力电子装置所

（3）用于切换电路的电器主要有转换开关、主令电器等。

（4）用于检测电路系数的电器，主要有互感器、传感器等。

（5）用于保护电路的电器主要有熔断器、断路器、限流电抗器、避雷器等。

电器按工作电压可分为高压电器和低压电器两类。在我国，工作交流电压在0V及以下，直流电压在V及以下的属于低压电器;工作交流电压在0V以上，直流电压在V以上的属于高压电器。下面主要按工作电压的分类介绍电力系统中的高压由器和低压电器的基本结构与作用。

高压电器

高压开关设备

高压开关设备主要用于在额定电压V以上的电力系统中关合及开断正常电力线路，以及输送倒换电力负荷;从电力系统中退出故障设备及故障线段，保证电力系统安全、正常运行;将两段电力线路以至电力系统的两部分隔开∶将已退出运行的设备或线路进行可靠接地，以保证电力线路、设备和运行维修人员的安全。

高压开关设备的器件主要有断路器、隔离开关，重合器、分段器，接触器、熔断器，负荷开关和接地开关等，以及由上述产品与其他电器产品组合的产品。它们在结构上相互依托，有机地构成一个整体，如隔离负荷开关、熔断器式开关、敞开式组合电器等。

电力系统中用得最多的高压开关设备是断路器和隔离开关。断路器（Circuit-breaker）是正常电路条件下或规定的异常电路条件下（如短路），在一定时间内接通、分断线路承载电流的机械式开关电器，由导电回路、可分触头、灭弧装置、绝缘部件、底座、传动机构及操作机构等组成。

隔离开关（Diseonnector）是没有专门灭弧装置的开关电器，因此一般不能带负荷操作。隔离开关主要用于设备或线路的检修和分段进行电气隔离，使检修人员能清晰判断隔离开关处于分闸位置，达到安全操作和安全检修的目的。

随着产品成套性的提高，常将上述单个的高压开关（申电器）与其他电器产品，诸如电流互成器由压互感器，避雷器，由容器，电抗器，母线和进出线套管或电缆终端等，合理配置，有机地组合在一起，除进、出线外，所有高压电器器件完全被接地的金属外壳封闭，并配置二次监测及保护器件，组成一个具有控制、保护及监测功能的产品——金属封闭开关设备、气体绝缘金属封闭开关设备（GasInsulatedMetal-enclosedSwitchgear，简称GIS）。近年来，还出现了永磁操动机构的断路器。

为了使高压开关设备的成套性进一步提高.近年来。人们将容量不是很大的整个变由站（包括电力变压器在内）制作成为一个整体，在制造厂预制、调试好出厂后整体运送到现场，这样可显著地降低在运行现场的安装及调试工作量，使安装调试周期大为缩短，减少在现场安装，调试工作中的失误及偏差，提高了设备在运行中的可靠性这类成套设备所需的占批面积和常规设备相比，也显著减少。特别是在建筑稠密的地区.如居民小区，商业区等，采用无人值守的小型箱式变电站代替传统的土建结构变电所，不仅可以节省建设和维护费用，还可以改善环境。

为了适应智能电网的需要，最近还出现了各种智能开关设备，这类设备不仅具有高性能和高可靠性，还具有一定的自诊断性能和自动控制功能，并具有网络通信的能力。

互感器

互感器是电力系统中供测量和保护用的设备，分为电压互感器和电流互感器两大类。互感器的作用是∶

（1）向测量、保护和控制装置传递信息。

（2）使测量、保护和控制装置与高电压之间隔离。

（3）有利于仪器、仪表和保护、控制装置小型化、标准化。

常用的电流互感器是按电磁变换原理工作的，结构与变压器相同，称为电磁式电流互感器。而电压互感器除了电磁式以外，还有电容式的。

避雷器

电力系统输变电和配电设备在运行中受到四种电压的作用∶

①长期作用的工作电压;

②由于接地故障、甩负载、谐振以及其他原因产生的暂时过电压;

③雷电过电压;

④操作过电压。

雷电过电压和操作过电压可能有非常高的数值，单纯依靠提高设备绝缘水平来承受这两种过电压，不仅在经济上不合理，而且在技术上也常常是不可行的。一般是采用避雷器将过电压限制在一个合理的水平上，过电压过去之后，避雷器立即恢复截止状态，电力系统随即恢复正常状态。避雷器的保护特性是被保护设备绝缘配合的基础，改善避雷器的保护特性，可以提高被保护设备的运行安全可靠性，也可以降低设备的绝缘水平，从而减轻其重量，降低造价。

目前常用的避雷器主要有碳化硅阀式避雷器和金属氧化物避雷器。

低压电器

低压电器通常是指交流电压0V、直流V及以下配电和控制系统中的电器设备。它对电能的产生、输送、分配起着开关，控制.保护.调节，检测及显示等的作用。

低压电器广泛应用于发电厂、变电所以及工矿企业、交通运输、农村、建筑等电力系统中。发电厂发出的电能，80%以上要通过各种低压电器传送与分配。据统计，每增加1万千瓦发电设备，大约需要4万件以上各类低压电器配套。所以.随着电气化程度的提高.低压电器的用量会急剧增加。

继电器（Relay）是现代自动控制系统中最基本的电器元件之—.广泛用于由力系统保护装置、生产过程自动化装置、各类远动、遥控和通信装置。继电器种类繁多，简单地可分为电气量继电器其输入量可为电流、电压、频率、功率等）和非申气量继电器其输入量可为温度压力、速度等）等，但继电器都有一个共同的特点，即它是一种当输入的物理量达到规定值时，其电气输出电路被接通或阳断的自动电器。

接触器（Contactor）是用于远距离、频繁地接通和分断交、直流主电路和大容量控制电路的电器。其主要的控制对象为电动机，也可用作控制电热设备、电照明、电焊机和电容器组等电力负载。接触器!上有较高的操作频率.最高操作频率可达每小时次接触器的寿命很长，机械寿命一般为数百万次至一千万次，电寿命一般为数十万次至数百万次。

低压电器根据它在电气线路中所处的地位和作用，可归纳为低压配电电器和低压控制电器两大类。由于这两类低压电器在电路中所处的地位与作用不同，对它们的性能要求也有较大的差异。内电电器一般不需要频繁操作.对承担保护功能的配电电器应有较高的分断能力

控制电器则一股不分断大电流.血其动作则相对频繁.因此要求书制电器有较高的操作寿命低压电器按照它的动作方式可分为机械动作电器（即有触点开关电器）和非机械动作电器。机械动作电器又可分为自动切换电器和非自动切换电器。自动切换电器在完成接通分析动作时.依靠本身参数的变化或外来信号而自动进行工作.非自动切换电器依靠外力完成动作。

目前，世界各国都十分重视低压电器的发展，并注意将微电子等新技术以及新工艺、新材料应用于低压电器的改进与新产品开发，特别是在低压电器智能化模块化，组合化、电子化、多功能化等方面已取得了很大进展。