本發(fā)明涉及用于鐵路的斷路器和電氣設(shè)備，特別是用于使用高壓交流電流電氣化系統(tǒng)(諸如，標準15kv和25kv交流系統(tǒng))的火車。

背景技術(shù)：

存在有用于世界各地的鐵路電氣化的許多電壓系統(tǒng)。相關(guān)標準中規(guī)定的最常見的電壓被使用。對于交流電流，現(xiàn)今15kv和25kv的系統(tǒng)廣泛地分布。此外，世界上還有若干條鐵路具有高于10kv的交流電壓和若干條線路具有高于25kv電壓。在本文中，這些電壓或高于10kv的其它電壓稱為“高的”。此外，在本文中，術(shù)語“斷路器”應(yīng)指“高壓斷路器”。

通常，鐵路車廂經(jīng)由集電弓連接到電力線路，該連接可由斷路器切換。在這樣的電力分配領(lǐng)域中，斷路器通常被理解為是在維護、短路跳閘或其它異常的情況下切斷電流的裝置。然而，在火車電氣化領(lǐng)域，斷路器指的是有規(guī)律地操作的可控開關(guān)。

鐵路火車斷路器必須具有高的耐用性，因為這樣的裝置每天都要被例行地操作，而不是偶爾在異常情況下被操作?；疖嚁嗦菲骺赡苄枰谄涔ぷ鲏勖陂g執(zhí)行數(shù)十萬次切換循環(huán)，這是其它領(lǐng)域中的斷路器所需要的切換循環(huán)次數(shù)的千倍以上。

傳統(tǒng)的高交流電壓鐵路斷路器包括一對真空中的接觸件。當電路被接通時，接觸件接合在機械連接中。真空能夠?qū)崿F(xiàn)小且耐用的設(shè)備中的限制和最小化高壓電弧的高壓切換。

通常，斷路器放置在火車車廂的頂部上，并對火車空氣動力學產(chǎn)生負面影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明待解決的問題

期望提供具有簡單結(jié)構(gòu)的緊湊型高壓斷路器，其可以以低成本維護。此外，期望提高斷路器的耐用性。此外，期望提供一種這樣的斷路器：當該斷路器被安裝在火車車廂頂部(roof)時，該斷路器與具有傳統(tǒng)斷路器的火車車廂相比降低了空氣阻力，并因此提高了火車車廂的速度和能量效率。

解決上述問題的手段

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種采用如權(quán)利要求1所述的構(gòu)造的高壓斷路器。

根據(jù)本發(fā)明，使得可以減小斷路器的尺寸，并且同時提高其耐用性，同時使其具有簡單的結(jié)構(gòu)。由于減小的尺寸，斷路器具有減小的質(zhì)量和較小的氣動阻力。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種根據(jù)權(quán)利要求14所述的真空中斷器模塊。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種根據(jù)權(quán)利要求15所述的驅(qū)動模塊。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，驅(qū)動模塊的驅(qū)動構(gòu)件可以是電絕緣的桿。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，驅(qū)動模塊殼體可以填充有介電材料或包含真空，使得驅(qū)動構(gòu)件的至少一部分浸入該電介質(zhì)材料中或被真空包圍。這允許使得斷路器更緊湊、耐用和低成本的維護。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，驅(qū)動模塊和真空中斷器模塊可以是可分離的，使得能夠替換一個模塊，而不替換另一個模塊。這允許方便地維修斷路器。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，高壓斷路器可以進一步包括用于真空中斷器模塊和驅(qū)動模塊的封裝件，該封裝件具有絕緣層、導(dǎo)電層和至少兩個孔，以允許從外部電連接到所述至少兩個電接觸件。這允許斷路器相對于接地結(jié)構(gòu)的更緊湊的定位。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，封裝件具有用于至少部分地接收驅(qū)動模塊的開口。這允許方便地維修具有封裝件的斷路器。

在一優(yōu)選的構(gòu)造中，高壓中斷器包括真空中斷器模塊，該真空中斷器模塊包括真空中斷器殼體和在該真空中斷器殼體中的至少兩個電接觸件，其中，兩個電接觸件中的至少一個相對于另一個可移動，允許兩個電接觸件彼此接合和分離，以接通和斷開高壓連接；真空中斷器模塊進一步包括用于真空中斷器模塊的封裝件，該封裝具有：絕緣層；外部導(dǎo)電接地屏蔽層；至少兩個孔，以允許連接到高壓屏蔽的可分離連接器；以及開口，其用于至少部分地接收用于高壓斷路器的驅(qū)動模塊。

此外，在該優(yōu)選的構(gòu)造中，高壓斷路器包括驅(qū)動模塊，該驅(qū)動模塊包括在絕緣殼體內(nèi)的電絕緣的驅(qū)動構(gòu)件，其中，該驅(qū)動構(gòu)件不與環(huán)境空氣或濕氣接觸，以確保可靠的介電性能，電絕緣的驅(qū)動構(gòu)件將致動器機械地連接到真空中斷器的可移動的接觸件。

高壓斷路器優(yōu)選地包括致動器。然而，致動器是采用優(yōu)選的構(gòu)造或權(quán)利要求1中限定的構(gòu)造的斷路器中的可選部件。

優(yōu)選地，用于真空中斷器模塊的封裝件在驅(qū)動模塊的全部或部分上延伸，驅(qū)動模塊的未被封裝件覆蓋的任何部分被其自身的導(dǎo)電屏蔽件覆蓋。優(yōu)選地，所述至少兩個電連接孔也被導(dǎo)電屏蔽件覆蓋。優(yōu)選地，導(dǎo)電屏蔽件一起形成可以接地的連續(xù)屏蔽件。由此，優(yōu)選地，當每個孔裝配有屏蔽的可分離連接器或裝配有屏蔽的帽(該帽可以放置在死端式插塞的頂部上)時，高壓場被完全地包圍。高壓場的完全包圍允許將斷路器和屏蔽的連接器的任何部分緊密定位到接地結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于鐵路的高壓斷路器系統(tǒng)，其包括根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面的斷路器和指示致動器使所述兩個電接觸件接合或分離的控制單元。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，控制單元和/或斷路器在高壓斷路器系統(tǒng)中放置的火車車廂的頂部下方。這允許提高斷路器系統(tǒng)的耐用性。

在優(yōu)選的構(gòu)造中，分離的控制單元通過電纜連接到斷路器。此外，優(yōu)選地，控制單元被放置在火車車廂內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，斷路器可以水平地取向并在高壓斷路器系統(tǒng)中放置在火車車廂的頂部上。這允許通過頂部上的斷路器降低火車車廂的空氣阻力。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，斷路器可以放置在火車車廂的頂部上的氣動蓋下方。類似地，這允許通過頂部上的斷路器降低火車車廂的空氣阻力。

在優(yōu)選的構(gòu)造中，斷路器以任何取向(諸如垂直地或水平地)安裝在相對緊湊的設(shè)備外殼或箱體內(nèi)，該設(shè)備外殼或箱體在頂部下方的水平處定位于火車車廂的內(nèi)部或外部。這與頂部上的安裝相比允許降低火車車廂的空氣阻力、允許更有效地利用火車車廂頂部空間允許由于火車或設(shè)備箱體內(nèi)的較為溫和的環(huán)境條件提高斷路器的耐用性、以及允許更容易地通達以進行維護。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，斷路器可以安裝到具有振動隔離安裝件的火車車廂。這減少了由于操作斷路器而導(dǎo)致的傳遞到車廂中的噪音和振動。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，高壓斷路器系統(tǒng)可以包括用于測量通過所述兩個電接觸件中的任一個的電流的電流探頭和/或用于測量所述兩個電接觸件之間的偏壓的電壓探頭，其中，控制單元適于處理測量結(jié)果，以檢測真空中斷器殼體中的真空損失和/或跳閘狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，高壓斷路器系統(tǒng)可以包括以下設(shè)備中的一個或多個：電涌放電器、電流變換器、電壓變換器和軸套組件。這種設(shè)備可以直接裝配到斷路器。包括一個或多個屏蔽的電涌放電器使系統(tǒng)更安全且更耐用。一個或多個電流變換器可以用于包括過電流檢測、能量計量和真空損失檢測的目的。電流變換器可用于測量通過任意電氣連接件或通過相鄰的屏蔽的高壓電纜組件的電流。一個或多個電壓變換器可用于檢測/測量線路電壓以控制列車、能量計量和真空損失檢測。可以在適于處理測量結(jié)果的控制單元中執(zhí)行真空中斷器殼體中的真空損失檢測和/或跳閘狀態(tài)。可以使用至少一個軸套組件來將斷路器連接到非屏蔽的高壓設(shè)備，諸如集電弓、接地開關(guān)、電壓變換器、高壓母線和車廂間跨接電纜。

附圖說明

為了解釋本發(fā)明的原理，附圖被并入并形成說明書的一部分。附圖不應(yīng)被解釋為將本發(fā)明僅僅限制于所示出的和說明如何制造和使用本發(fā)明的的示例。根據(jù)本發(fā)明的類似的或?qū)?yīng)的細節(jié)具有相同的附圖標記。參照附圖，通過以下說明，本發(fā)明的其它可形的特征和優(yōu)點將變得顯而易見，在附圖中：

圖1a和1b示出了用于鐵路用的高壓斷路器的封裝的真空中斷器模塊的俯視截面圖和側(cè)視截面圖的示例；

圖2a示出了用于鐵路用的高壓斷路器的驅(qū)動模塊的側(cè)視截面圖；

圖2b示出了在前述圖中的驅(qū)動模塊中使用的電絕緣的驅(qū)動構(gòu)件的截面圖；

圖3示出了用于鐵路用的高壓斷路器的驅(qū)動模塊的另一側(cè)視截面圖；

圖4a和4b分別示出在打開狀態(tài)下的和在閉合狀態(tài)下的高壓斷路器的截面；

圖5示出包括圖3中示出的絕緣的驅(qū)動模塊的另一高也斷路器的截面；

圖6a、6b和6c示出裝配有保護箱體的斷路器的外部的俯視圖、側(cè)視圖和正視圖；

圖7a和7b示意性地示出安裝到火車車廂的高壓斷路器系統(tǒng)的側(cè)視圖和俯視圖；

圖7c示意性地示出安裝到火車車廂的另一高壓斷路器系統(tǒng)的側(cè)視圖；

圖8a、8b、8c、8d、8e和8f示出可以用于構(gòu)造模塊化高壓斷路器系統(tǒng)的各種組件；

圖9a和9b示出圖7a和7b所示的模塊化高壓斷路器系統(tǒng)的一部分的俯視圖和側(cè)視圖。

具體實施方式

將參考附圖描述本發(fā)明的所示實施例，在附圖中，相同的元件和結(jié)構(gòu)由相同的附圖標記表示。

參考圖1a和1b，其分別示出封裝的真空中斷器模塊10的俯視截面圖和側(cè)視截面圖的示例。該模塊可用作鐵路用的高壓斷路器的一部分。模塊10包括真空中斷器殼體12，兩個面式(withface)電接觸件14a和14b包括在殼體12中。這里，表達“真空中斷器外殼”被理解為可與表達“真空中斷器瓶部”互換。面式接觸件14a相對于面式接觸件14b可移動，允許這兩個電接觸件接合和分離，以接通和斷開高壓連接。在圖1a和1b中，面式接觸件14a和14b是分離的。

為了有效地利用真空中斷器模塊，真空中斷器殼體中的氣體壓力通常處于高真空范圍或超高真空范圍內(nèi)。在圖1a和1b中，瓶部12是常規(guī)的，其包括陶瓷部分12a和導(dǎo)電真空瓶部端帽12b和12c。此外，其還包括波紋管18，用于為與面14a的運動接觸提供真空密封。波紋管包括波紋管凸緣18a，并且其可以由導(dǎo)電材料制成。

當本發(fā)明的真空中斷器模塊與本發(fā)明的附加部件(諸如驅(qū)動模塊)組裝以形成斷路器時，可移動的接觸件與驅(qū)動構(gòu)件聯(lián)接。真空中斷器模塊10中的可移動的接觸件具有可移動的接觸桿15a，可以與該可移動的接觸桿15a形成聯(lián)接。由此，電接觸面14a位于可移動的接觸件的第一端處，可移動的接觸桿15a突出到可移動的接觸件的第二端?？梢苿拥慕佑|桿15a從真空瓶部12突出。

此外，真空中斷器模塊10包括滑動接觸構(gòu)件16，用于將可移動的接觸桿15a與驅(qū)動構(gòu)件機械地聯(lián)接，并且用于電連接到連接塊17a，接觸構(gòu)件16可滑動地附接到到連接塊17a。可移動的接觸桿15a插入波紋管18中并穿過它突出。組件和波紋管之間的連接是真空密封的。此外，滑動接觸構(gòu)件16通過螺紋或其它合適的方式牢固地附接到可移動的接觸桿15a?；瑒咏佑|構(gòu)件16由金屬制成。連接塊17a通常為圓柱形部件，該圓柱形部件可由導(dǎo)電材料的一個或多個零件形成并且可以由金屬制成。連接塊和接觸構(gòu)件之間的可滑動附件可以用肋和槽來實現(xiàn)。

連接塊17a成形為用于與驅(qū)動模塊的驅(qū)動模塊殼體機械地接合，該驅(qū)動模塊殼體例如是圖2a所示的驅(qū)動模塊260的驅(qū)動模塊殼體262或圖3所示的驅(qū)動模塊360的驅(qū)動模塊殼體362。例如，連接塊空腔凸緣17f可以具有內(nèi)螺紋17t，其被設(shè)計成與驅(qū)動模塊外殼262或362的外螺紋263at或363at接合(見圖2a和3)。

在真空中斷器模塊10中，在電接觸面14a和連接塊17a之間存在至少一個電氣路徑。這通常經(jīng)過滑動構(gòu)件16和組件15a和滑動構(gòu)件16。在另一示例中，電氣路徑可以包括波紋管18和組件15a的一部分。該路徑的電阻應(yīng)被選擇為不會通過電流損壞波紋管。因此，在優(yōu)選的構(gòu)造中，大部分或全部電流(例如大于80％的電流)通過滑動構(gòu)件。

根據(jù)本示例，真空中斷器模塊10還包括螺紋連接到連接塊17a中并且分別由螺母22a和22e保持在位的無頭導(dǎo)電螺釘21a和21e，或者可以包括單體部件，這些單體部件在沿著螺紋的合適位置處包括六角平面部。螺釘21a和21e分別具有突出部分23a和23e，突出部分23a和23e具有連接螺柱。由此，外部裝置可以電聯(lián)接到面式電接觸件14a。

面式靜電接觸件14b具有通過真空瓶部12而被保在位的固定接觸桿15b。固定接觸桿15b與真空瓶部12的連接是真空密封的。面式電接觸件14b電聯(lián)接到真空殼體12的外部接觸件，在本示例中電聯(lián)接到無頭導(dǎo)電螺釘21c，以便于連接到外部連接器(諸如屏蔽的電纜)。

螺釘21c被旋擰穿過導(dǎo)電塊17b，并用螺母22c固定在該塊中。該塊容納分別由螺母22b和22d保持在位的兩個導(dǎo)電螺釘21b和21d。然而，當接觸面14a和14b不被接合時，它們通過真空和通過用于真空瓶部或真空中斷器殼體的其它零件的材料的選擇而彼此絕緣。

真空中斷器模塊10還包括結(jié)構(gòu)絕緣筒24。它可以由grp(glass-fibrereinforcedpolymer：玻璃纖維增強聚合物)制成。筒24、真空中斷器殼體12、接觸塊17a和17b之間的空間填充有介電填料25(其優(yōu)選地為無空隙的)。

此外，圖1a和1b中的真空中斷器模塊10包括封裝件20。封裝件具有絕緣層28、導(dǎo)電層29以及至少兩個孔或由26a、26b、26c、26d和26e示出的五個端口，以允許電連接到面式接觸件14a和14b。此外，封裝件20具有用于至少部分地接收斷路器的驅(qū)動模塊的開口22。在本示例中，開口由從結(jié)構(gòu)絕緣筒24和接觸塊17a突出的封裝部段20a形成。導(dǎo)電層29是相對于絕緣層28的外層。此外，封裝件包括作為可選部件的應(yīng)力控制層27a和27b。封裝件大部分可以由橡膠制成。

通過該封裝件，真空中斷器模塊10可以有助于真空中斷器模塊的外表面和斷路器屏蔽高壓電場。此外，斷路器的其它零件(諸如驅(qū)動模塊)可有助于屏蔽。屏蔽可以是完全的；在這種情況下，從斷路器的任何高壓導(dǎo)電部分到斷路器外部的任何路徑包括絕緣部段和屏蔽部段。

真空中斷器模塊可以包括不同數(shù)量的孔。特別地，該數(shù)量可以是兩個或更多?？卓梢越邮绽绺邏狠S套和/或“t”形或直的形狀的屏蔽的可分離連接器?？梢栽趯?yīng)于連接塊的位置處方便地制造孔?？卓梢試@真空中斷器模塊分布，以便于斷路器的具體定位。例如，在真空中斷器模塊10中，孔26c是軸向的。在斷路器水平定位的情況下，可以方便地使用這種孔。此外，真空中斷器模塊可被制造為在模塊的細長側(cè)上沒有孔，該細長側(cè)例如可以用于將斷路器水平地安裝在振動隔離安裝件上。未被使用的孔可以用填充孔空隙的死端插塞中的螺釘封閉，死端插塞提供電絕緣并裝配有導(dǎo)電的或具有導(dǎo)電屏蔽的蓋。這樣的蓋將確保斷路器屏蔽件在未被使用的孔之上的連續(xù)性。

封裝件的絕緣層可以例如由硅橡膠制成。導(dǎo)電層可以例如是硅樹脂導(dǎo)電涂層或?qū)⑿纬膳c絕緣層的持久結(jié)合的其它導(dǎo)電聚合物或物質(zhì)。如上所述，封裝件可以包括在內(nèi)側(cè)具有一個或多個導(dǎo)電或半導(dǎo)電層的部段，用于電應(yīng)力控制。例如，在圖1a中，封裝件20的部段20a在它的部分中包括應(yīng)力控制層27a。這種層例如可以由具有高介電常數(shù)材料或非線性氧化鋅涂層的應(yīng)力控制件制成。封裝件可以是結(jié)合到真空中斷器模塊的內(nèi)部零件(例如結(jié)構(gòu)絕緣筒24)的包覆模制件。封裝件可以制成單個部件，也可以由多個部件組成。在圖1a中，封裝件由兩個部件構(gòu)成，在封裝件的部件20a和20b之間具有連接面20c。如果使用這樣的連接面，該連接面可以包括介電油脂。

參考圖2a，其示出了驅(qū)動模塊260的側(cè)視截面圖的示例，其包括驅(qū)動模塊殼體262和驅(qū)動構(gòu)件264。圖2b單獨地示出了該驅(qū)動部件。驅(qū)動構(gòu)件264的部分264b使驅(qū)動構(gòu)件的與驅(qū)動構(gòu)件部分264b的端部相鄰的部分彼此電絕緣。驅(qū)動構(gòu)件殼體將驅(qū)動構(gòu)件的一部分(例如，除了其端部之外的驅(qū)動構(gòu)件)與環(huán)境空氣絕緣。在圖2a中，與環(huán)境空氣絕緣的驅(qū)動構(gòu)件部分包括整個電絕緣部分，即部分264b；這種構(gòu)造是優(yōu)選的，但不是必需的。驅(qū)動構(gòu)件可以是桿，并且可以具有各種截面，例如圓形或矩形的截面。電絕緣的驅(qū)動構(gòu)件部分可以例如由grp或玻璃填充尼龍制成。

驅(qū)動模塊260與圖1a和1b中所示的真空中斷器模塊10匹配，至少在驅(qū)動構(gòu)件264可與電接觸面14a機械地聯(lián)接的意義上。在本示例中，聯(lián)接包括可移動的接觸桿15a。此外，在本示例中，驅(qū)動模塊260的驅(qū)動構(gòu)件264與面式電接觸件14a之間的聯(lián)接將包括真空中斷器模塊的滑動接觸構(gòu)件16。驅(qū)動構(gòu)件264包括端部264a，其在該示例中包括柱形突起部264p。該端部與滑動接觸構(gòu)件16接合。驅(qū)動構(gòu)件可以使用螺紋附接到滑動接觸構(gòu)件。在本示例中，驅(qū)動構(gòu)件的柱形突起部264p具有與滑動接觸構(gòu)件16中的螺紋匹配的螺紋264t。驅(qū)動構(gòu)件的端部和滑動接觸構(gòu)件可以具有不同的匹配形狀，例如，滑動接觸構(gòu)件可以在與驅(qū)動構(gòu)件的連接面處具有突起部而不是柱形空腔；驅(qū)動構(gòu)件可以具有可附接到該突起部的空腔。此外，可以使用多層技術(shù)。

在圖2a的示例中，驅(qū)動模塊殼體262包括用于將電絕緣材料引入和擠壓到驅(qū)動模塊殼體中的可密封壓蓋268。驅(qū)動模塊可以連接到外部儲存器或壓力容器，以保持均勻的壓力和微小的滲漏補充。替代地，驅(qū)動模塊殼體可以不包括這樣的通道。在任何情況下，當使用斷路器時，驅(qū)動構(gòu)件部分264b可以浸入諸如介電液體或凝膠的絕緣流體266中。例如，驅(qū)動構(gòu)件部264b可以浸入硅油中。驅(qū)動構(gòu)件可以可密封地附接到驅(qū)動模塊殼體，以防止絕緣材料從殼體泄漏或防止其來自外部的污染。在圖2a和2b的示例中，驅(qū)動構(gòu)件264包括活塞密封件271a和271b。這樣的密封件可以例如由聚四氟乙烯(ptfe)制成。

驅(qū)動模塊殼體可以被成形為與真空中斷器模塊接合或附接到該真空中斷器模塊、特別是與可移動的電接觸件不同的部分。在圖2a中，驅(qū)動模塊殼體262包括凸緣263af，以便與連接塊17a(見圖1a)接合。附接例如可以使用螺紋。凸緣263af有螺紋263at，如上所述。此外，如果封裝件被包括在真空中斷器模塊中，則驅(qū)動模塊殼體可采取適合于真空中斷器模塊的封裝件的形狀。

使用如圖1a、1b、2a和2b的示例中的螺紋，驅(qū)動模塊殼體262可以插入真空中斷器模塊10中的開口22中并旋轉(zhuǎn)，以使得螺紋263at將接合到螺紋17t中。驅(qū)動構(gòu)件264可以獨立地旋轉(zhuǎn)，使得螺紋264t將接合到滑動連接構(gòu)件16中的螺紋中。在這種構(gòu)造中，使得可以獲得具有足夠的強度和正確的調(diào)節(jié)的機械聯(lián)接。

驅(qū)動模塊殼體可以是多個零件的布置。例如，驅(qū)動模塊殼體262包括殼體主體224、具有凸緣263af的第一端配件263a、第二端配件263b和導(dǎo)電層267。殼體主體將殼體的端部彼此電絕緣。此外，殼體主體可以使驅(qū)動構(gòu)件的端部彼此電絕緣。殼體主體可以例如由塑料(諸如聚酯)制成。替代地，殼體主體可以由另一剛性絕緣材料制成。端配件由導(dǎo)電材料制成，例如金屬。這種配件的布置可以幫助圍繞斷路器的高壓零件建立屏蔽。端配件例如可以結(jié)合、壓接或擰緊到殼體主體224。此外，導(dǎo)電層267有助于圍繞斷路器的高壓零件的屏蔽。

在驅(qū)動部件中，與電絕緣部分相鄰的部分也可以是導(dǎo)電的。這種布置可以有助于圍繞斷路器的高壓零件建立屏蔽。在圖2a和2b中，驅(qū)動構(gòu)件264具有如上所述的端部264a和端部264c。驅(qū)動構(gòu)件264也具有活塞密封件271a和271b。端部件264a和254c也可以稱為驅(qū)動構(gòu)件的端配件。它們可以是圓形的，并由金屬制成。

驅(qū)動構(gòu)件將被聯(lián)接到致動器。端配件264c可以被成形為用于這種聯(lián)接，例如，具有特別是柱形的突起部或空腔、以及螺紋。

在圖2a中，電絕緣的驅(qū)動構(gòu)件相對于驅(qū)動模塊殼體處于其最右側(cè)的位置中。當驅(qū)動構(gòu)件264處于這樣的位置時，并且驅(qū)動模塊260和真空中斷器模塊10被連結(jié)以形成高壓斷路器時，電接觸面14a與電接觸面14b接合(還參見圖4b)。驅(qū)動構(gòu)件64可以移動到最左側(cè)的位置：在這種情況下，端配件264c將到達虛線265b。當然，驅(qū)動部件的其它部分也將移動。配件264a的左邊緣和驅(qū)動構(gòu)件的絕緣部分264b的右邊緣將到達虛線265a。當驅(qū)動構(gòu)件264占有這樣的位置時，電接觸面14a和14b脫離(還參見圖4a)。

當驅(qū)動模塊260和真空中斷器模塊連結(jié)以形成斷路器、并且真空中斷器模塊具有封裝件時，封裝件可以不延伸到驅(qū)動模塊的較遠端，該較遠端例如屏蔽配件(諸如圖2a中的端配件263b)。這將增加導(dǎo)電層267對屏蔽所起的作用。導(dǎo)電層可以是半導(dǎo)電“地屏”涂料層。驅(qū)動模塊殼體和封裝件之間的連接面可以是潤有油脂的，以提供抗漏電痕的電氣密封。

絕緣的驅(qū)動器模塊可以被設(shè)計為操作25萬個以上的周期，而不需要維護。它可能具有200kv或更高的基本絕緣水平(bil)額定值，以適應(yīng)25kv的軌道高壓絕緣要求。由于與真空中斷器模塊和致動器的選擇的機械連接件，它可以是可替換的。

參考圖3，其示出了用于高壓斷路器的另一個驅(qū)動模塊360的截面的示例。驅(qū)動模塊360也可與真空中斷器模塊10聯(lián)接。驅(qū)動模塊360包括驅(qū)動模塊殼體362和電絕緣的驅(qū)動構(gòu)件364。驅(qū)動模塊殼體362包括類似于圖2a中的凸緣263af的凸緣363af。此外，驅(qū)動模塊殼體362包括類似于圖2a中的突起部264p的突起部364p。另外，螺紋363at和364t類似于圖2a中的相應(yīng)的螺紋263at和264t。由此，驅(qū)動模塊360可以與真空中斷器模塊10聯(lián)接。

驅(qū)動構(gòu)件364可以被認為包括部分364a、364b和364c。驅(qū)動部件364b使部分364a、364c彼此電絕緣。此外，驅(qū)動構(gòu)件的一部分，特別是由絕緣部分364b、端部364a的部段364af和端部364c的部段364cf構(gòu)成的部分，與環(huán)境空氣絕緣。為此，驅(qū)動模塊殼體362包括緊密地附接到部段364af和364cf的波紋管371a和371b。波紋管可以由不銹鋼制成。在圖5中，當驅(qū)動構(gòu)件364移動到其最左側(cè)位置時，其通過其部分364a的厚部段到達虛線365a、并通過其部分364c到達虛線365b。絕緣部分364b和部段364af和364cf沿虛線365b的方向移動相同的距離。

驅(qū)動構(gòu)件364的與環(huán)境空氣絕緣的部分可以浸入諸如氣體的絕緣材料366中，或者可以被與真空中斷器模塊中的真空不同的真空包圍。氣體可以是六氟化硫(sf6)。它可以處于超過大氣壓的壓力之下。驅(qū)動模塊殼體中的真空可以具有比真空中斷器模塊中的真空更高的氣體壓力(即，驅(qū)動模塊中的真空度可高于真空中斷器模塊中的真空度)。

驅(qū)動模塊殼體362還包括可以是陶瓷的絕緣主體324。而且，它包括帽322a和322b，帽322a和322b可以是導(dǎo)電的，例如由金屬制成。它還包括用于桿(即驅(qū)動構(gòu)件364)的絕緣或介電填料325(優(yōu)選地無空隙的)、電絕緣管334和引導(dǎo)軸環(huán)368和369。端配件363a和363b的形狀與端配件263a和263b的形狀不同，但是它們也可以是導(dǎo)電的，例如由金屬制成。類似于層267的導(dǎo)電層可以被添加到管道334的靠近端配件363b處。

參考圖4a和4b，其示出了用于鐵路的高壓斷路器400的側(cè)視圖。斷路器400包括與驅(qū)動模塊260接合的真空中斷器模塊10、以及與驅(qū)動模塊的驅(qū)動構(gòu)件聯(lián)接的致動器490，用于使電接觸件14a和14b接合或分離。在圖4a中，接觸件是分離的。在圖4b中，這些接觸件是接合的。

在本示例中，致動器經(jīng)由保持在殼體494中的接觸壓力彈簧492與驅(qū)動構(gòu)件聯(lián)接。致動器具有主體499和軸489。主體相對于驅(qū)動模塊的外殼處于固定位置。該位置通過保持支架496保持，該保持支架496通過螺釘或螺栓497a和497b附接到驅(qū)動模塊外殼。致動器可以包括用于確定軸位置的位置傳感器。致動器可以包括用于接收控制信號的插座。

斷路器可以安裝在諸如基板498的基板上。斷路器可以安裝到具有振動隔離安裝件的火車車廂。

參考圖5，其示出了包括與驅(qū)動模塊360接合的真空中斷器模塊10的高壓斷路器500。電接觸件14a和14b也被接合。

參考圖6a、6b和6c，它們示出了裝配有保護殼體的斷路器600的外部的俯視圖、側(cè)視圖和正視圖。斷路器600可以水平地安裝在火車車廂的頂部上、或離開頂部、或在氣動蓋的下方。斷路器優(yōu)選地可以具有不超過190mm的高度、在沒有孔的區(qū)域中的不超過185mm的寬度、并且在具有孔的區(qū)域中的不超過260mm的寬度。此外，電路斷路器可以優(yōu)選地具有不超過980mm的長度。斷路器中的屏蔽是接地的，且斷路器可接觸接地結(jié)構(gòu)。

雖然諸如真空中斷器模塊、驅(qū)動模塊和致動器的這樣的斷路器零件被機械地聯(lián)接，但是斷路器可以通過有線和/或無線連接到控制單元。如果要使用有線連接，則斷路器包括用于將致動器連接到控制單元的連接器的電線或插座?？刂茊卧甘局聞悠魇箍梢苿拥慕佑|件接合或分離。由此，該技術(shù)提供了一種高壓斷路器系統(tǒng)，其例如包括控制單元和在如上所述的構(gòu)造中的一個中的斷路器?？刂茊卧獙碜曰疖嚨男盘栒{(diào)整為控制致動器的信號，用于使可移動的接觸件接合或分離。

參考圖7a，其示意性地示出了包括斷路器700和控制單元710的斷路器系統(tǒng)750a，控制單元710指示斷路器的致動器使真空斷路器模塊中的電接觸件接合或分離。

此外，圖7a示出了斷路器可以放置在火車車廂的頂部790上，并且控制單元710可以放置在火車車廂的頂部的下方。在本示例中，控制單元經(jīng)由斷路器控制連接件712將控制信號發(fā)送到斷路器。控制單元710經(jīng)由火車控制連接件714從火車接收信號。此外，圖7a示出了當斷路器定位于頂部上時，該斷路器可以水平地取向。

另外，圖7a示意性地示出了斷路器連接到集電弓730，在本示例中經(jīng)由接地開關(guān)740連接到集電弓730。接地開關(guān)和集電弓可視為斷路器系統(tǒng)的一部分。

來自斷路器的高電壓可以通過屏蔽的高壓電纜784傳輸?shù)降匕逑路降臓恳儔浩?60。此外，其也可以經(jīng)由車廂間跨接線770傳輸?shù)搅硪卉噹?/p>

從集電弓和接地開關(guān)端部的未受保護的連接部的高度被標記為高度h。它可以不小于間隙所允許到接地結(jié)構(gòu)的最小距離。斷路器700經(jīng)由包括電纜端接軸套706的軸套組件701連接到接地開關(guān)740。軸套組件優(yōu)選地是剛性端接軸套組件。

作為選擇，斷路器可以由蓋保護，該蓋由虛線780示意性地示出。蓋可以是空氣動力學的，這降低了斷路器系統(tǒng)的空氣阻力。另外或替代地，它可以用作機械保護。例如，它可以保護放置在火車車廂頂部的屏蔽的電纜784的部分。另外或替代地，蓋可以保護斷路器免受諸如由污染、太陽或雨造成的環(huán)境影響。

參考圖7b，示出了斷路器系統(tǒng)750a的頂視圖(然而，不是上述所有零件都被看到，例如，圖7b中未示出控制單元710)。在圖7b中可以看出，系統(tǒng)750a另外包括電流變換器893a、893b和893c，屏蔽的浪涌放電器890a和890b，以及屏蔽的電壓變換器或探頭895a和895b。電流變換器893a對于測量通過斷路器700的總電流是有用的。電流變換器893b和893c對于測量流入不同電路分支中的電流是有用的。特別地，電流變換器893b對于測量流過車廂間跨接線770的電流是有用的，電流變換器893c對于測量流到地板下方的牽引變壓器760的電流是有用的。這種分支布置有雙堆疊電纜終端803(當然，其它分支可以在斷路器中的不同孔處開始)。雙堆疊電纜終端可以由兩個可分離的屏蔽的電纜連接器組成?？梢栽跀嗦菲飨到y(tǒng)中使用的元件的更仔細的視圖在圖8a-8e中示出。

參考圖7c，其示意性地示出了斷路器系統(tǒng)的零件可以如何在火車車廂中分布的兩個示例。系統(tǒng)750b包括分別經(jīng)由屏蔽的電纜784a和784b連接到地板下方的牽引變壓器760的兩個斷路器700a和700b。

從圖7中的斷路器700a和控制單元710a的位置可以看出，斷路器和與其相關(guān)聯(lián)的控制單元都可以放置在火車車廂的頂部上。作為選擇，如果頂部是彎曲的，它們可以被放置在蓋782或頂部輪廓的下方。

此外，從斷路器700b和控制單元710b的位置看，斷路器和與其相關(guān)聯(lián)的控制單元都可以放置在火車車廂的頂部下方。斷路器和控制單元可以放置在相同的隔間中，諸如隔間722。斷路器可以經(jīng)由頂部軸套716和屏蔽的電纜784c連接到集電弓。斷路器與集電弓的連接可以不包括接地開關(guān)。斷路器可以垂直地取向。隔間不需要電磁地屏蔽斷路器，即它可以具有介電壁。從斷路器到這種壁的距離可以小于高度h，并且可以甚至為零。

基于上面參考圖6a-6c討論的斷路器的幾何參數(shù)，可以估計可將斷路器放置到其中的隔間的最大尺寸d1可小于120厘米。第二大尺寸可小于100、50、或者甚至35厘米。第三大尺寸d3可以小于80、40、或者甚至20厘米。可以組合地實現(xiàn)最小的尺寸。

此外，斷路器系統(tǒng)可以例如由本文所述的高壓斷路器和例如用于連接到安全接地開關(guān)的接地裝置、電涌放電器、電流互感、電流傳感器、電壓變換器、襯套組件中的至少一個形成。

參考圖8a-8f，其示出了可以用在諸如系統(tǒng)750a或750b的斷路器系統(tǒng)中的若干裝置和部件。

在圖8a中示出了高壓電纜終端802。該終端也可以稱為電纜屏蔽的可分離連接器。該終端的端部802a匹配斷路器的一個或多個孔。電壓電纜終端可以是rsti-cc-68型號。

在圖8b中，示出了雙堆疊高壓電纜終端803。電壓電纜終端可以是rsti-cc-68型號。

在圖8c中示出了屏蔽的電涌放電器890。電涌放電器的接地引線892要接地。電涌放電器890與890a和890b(見圖7b)類似地繪制；這些電涌放電器可能具有相同的型號或不同的型號。例如，電涌放電器可以是rsti-sa-10型號。

在圖8d中，示出了剛性端接軸套組件801。該組件可以是rsti-cc-68型號。

在圖8e中示出了電流變換器893的側(cè)視圖和俯視圖。其與電流變換器893a、893b和893c(參見圖7b)類似地繪制，但是這些電流變換器可以是不同的，因為它們可以用于測量不同的電流。

在圖8f中，示出了屏蔽的電壓變換器或探頭895。其與屏蔽的電壓探頭895a和895b類似地繪制，但是這些電壓探頭(見圖7b)可以是不同的，因為它們用于測量不同的電壓。

參見圖9a和9b，其示出了圖7a和7b所示的斷路器系統(tǒng)750a的一部分的俯視圖和側(cè)視圖(圖9a和9b例如未示出控制單元710)。斷路器700在其側(cè)面上具有五個孔。其在其頂部細長部分和底部細長部分上沒有孔。斷路器700被包裝到硬殼711中(這種元件也稱為“保護殼體”，其中，參考斷路器600和圖6)。

另外，關(guān)于上述部分，應(yīng)注意以下內(nèi)容?？刂茊卧梢园ㄓ糜趯⒖刂茊卧B接到火車電源的插座。附加地或替代地，控制單元可以連接到其自己的電源，例如電池和/或太陽能發(fā)電機。

在具有控制單元的斷路器系統(tǒng)中，可以有利地使用用于測量通過兩個或更多個電接觸件中的任何一個的電流的電流變換器(或探頭)和/或用于測量兩個或更多個電接觸件之間的偏壓的電壓變換器(或探頭)。例如，控制單元可以處理測量結(jié)果以檢測真空中斷器殼體中真空度的損失和/或跳閘狀態(tài)。斷路器系統(tǒng)可以包括用于控制高電壓探頭的電子單元。

在某些情況下，電壓和/或電流探頭不必連接到控制單元。例如，這些裝置可以用于計量能量，計量能量可不僅由控制單元實行，而且可以用能量計來實行。此外，可以記錄測量結(jié)果。這樣的數(shù)據(jù)可以用于服務(wù)記錄、狀態(tài)監(jiān)測和故障分析。

此外，電壓探頭可用以提供用于火車系統(tǒng)控制(安全互鎖)、和/或故障斷路器檢測、和/或斷路器操作相對于電壓周期的精確定時、和/或新火車測試期間的諧波電壓監(jiān)測的信號。電壓探測器信號在發(fā)送到斷路器控制單元時可用于例如使真空中斷器模塊中的可移動的接觸件分離，例如以便對功率損失或控制卡故障作出反應(yīng)。

由于以下原因，上述斷路器、真空中斷器模塊和驅(qū)動模塊可為有利的。雖然常規(guī)的高交流電壓鐵路斷路器具有用于使接觸件在真空中移動的驅(qū)動桿，但是由于空氣中的表面爬電路徑長度要求，這種桿的長度例如是相當大的。然而，即使具有這樣的長度，常規(guī)的桿由于來自空氣濕度的表面冷凝而容易發(fā)生電氣擊穿。此外，根據(jù)本發(fā)明，在常規(guī)的棒中存在這種電氣擊穿風險實際上允許通過消除桿對環(huán)境空氣的暴露而提高裝置的耐用性。此外，通過使桿更短，常規(guī)桿的相對大的長度允許減小斷路器的尺寸。當電絕緣的驅(qū)動構(gòu)件放置在其自己的殼體中時，這種殼體占據(jù)一定的空間并且通常會增加斷路器的尺寸。然而，根據(jù)本技術(shù)，由于增加的殼體而導(dǎo)致的裝置尺寸的增加可由于桿(即驅(qū)動構(gòu)件)的尺寸的減小而被過度補償。因此，驅(qū)動構(gòu)件可以短于30厘米。例如，其可以短于20厘米。

由于鐵路的發(fā)展趨勢，斷路器的耐用性和更加簡單的維護導(dǎo)致了顯著的優(yōu)勢。諸如新軌道和分支的建設(shè)、更廣泛地使用高交流電壓、以及整體地更高的速度和更頻繁地使用火車等因素對斷路器必須運行的周期次數(shù)提出了新的要求。

此外，當桿被制造為更短時，可以結(jié)合到真空中斷器模塊、并且可以不結(jié)合到驅(qū)動模塊或至少可以不模制到驅(qū)動模塊的一部分的封裝件可以降低機械故障的風險。實際上，如果使桿更短，但是沒有實現(xiàn)抵抗環(huán)境空氣的保護，則需要使斷路器的零件制造得更剛硬以部分地補償降低的電壓耐受能力。然而，這將增加疲勞或脫離/脫粘失效的風險，特別是在存在橡膠零件的情況下。此外，這種故障的風險對于機車車輛設(shè)備、特別是高速火車更高。

然而，這樣的構(gòu)造也是可行的：在該構(gòu)造中，在包覆模制工序之前，將具有電絕緣的驅(qū)動構(gòu)件的驅(qū)動模塊附接到真空中斷器模塊。在這種情況下，封裝件永久地結(jié)合到驅(qū)動模塊，并且驅(qū)動模塊不可更換，盡管它比常規(guī)的桿組件占用較少的空間。

在任何情況下，封裝件允許減少從接地結(jié)構(gòu)到斷路器的最小距離。換句話說，可以提升對接地結(jié)構(gòu)(諸如火車頂部、或柜壁或門、或氣動蓋)的電氣空氣間隙要求。斷路器的離開屋頂?shù)姆胖糜捎诟倪M了對裝置抵抗外部影響(機械的和環(huán)境的)的保護而有助于進一步增加設(shè)備的耐用性。

使斷路器更小并提升電氣空氣間隙要求，允許減小放置斷路器所需空間的尺寸，特別是在高度方面。由于鐵路發(fā)展中的某些趨勢，可實現(xiàn)的減小帶來特別顯著的優(yōu)勢。例如，可實現(xiàn)的減少允許將斷路器布置在：火車車廂內(nèi)，特別是在高速火車車廂狀態(tài)的相當小的隔間內(nèi)；或在火車頂部上，在裝配到斷路器的氣動蓋下放；和/或水平地。

由此，可實現(xiàn)的減少允許建立或調(diào)整用于穿過高海拔、寒冷天氣、高濕度或高空氣污染地區(qū)的火車路線上的火車車廂。此外，這種火車車廂可以通過更緊湊的間隙隧道或在更緊湊的間隙橋梁下方通過。此外，當放置斷路器所需的空間較小時，便于建立雙層火車。

由此，換句話說，本發(fā)明提供了一種緊湊型斷路器和相關(guān)聯(lián)的連接系統(tǒng)，其中，所有高壓部件完全被絕緣地封裝并被可接地的屏蔽件封閉；這意味著沒有暴露的高壓表面或外部電場，允許安全地安裝在火車車廂結(jié)構(gòu)的內(nèi)部或下方，而不需要常規(guī)火車斷路器所需的大的電氣空氣間隙，因此實現(xiàn)了任何包括在內(nèi)的機柜、外殼或蓋子的尺寸和重量的大量減小。

此外，本發(fā)明提供一種完全封裝的系統(tǒng)，其電絕緣性能不受污染、降水或空氣壓力的影響，因此其可以在極端條件下操作，而無需維護。

應(yīng)當注意，包括根據(jù)本文描述的技術(shù)的斷路器系統(tǒng)的火車車廂(廣義上的，例如包括機車)也被認為是通過本發(fā)明實現(xiàn)的。特別地，火車車廂可以包括在離開頂部的位置中的、或用蓋保護的、和/或水平地安裝的斷路器?；疖囓噹梢园ㄟB接到斷路器系統(tǒng)的集電弓。

此外，包括斷路器的火車車廂、以及斷路器和任何接地部件之間的最小距離小于當前的空氣間隙，也被認為與本技術(shù)相關(guān)。

雖然已經(jīng)關(guān)于與本發(fā)明一致地構(gòu)造的物理實施例描述了本發(fā)明，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，可以根據(jù)上述教導(dǎo)和在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)進行本發(fā)明的各種修改、變化和改進，而不脫離本發(fā)明的范圍。

此外，對于認為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟悉的那些領(lǐng)域，沒有進行說明，以便不會不必要地模糊本文所述的發(fā)明。因此，應(yīng)當理解，本發(fā)明不受所示的具體實施例的限制，而是僅受所附權(quán)利要求的范圍限制。

附圖標記列表