CN110462774A - 真空开关 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是一种真空开关(1)，包括绝缘壳体(3，4)、两个导电帽(51，52)以及第一触头(101)和第二触头(102)，绝缘壳体(3，4)由适当的绝缘材料制成，两个导电帽(51，52)的每一个牢固地固定在绝缘壳体的开口处(3，4)处以形成密封真空室(2)，第一触头(101)和第二触头(102)在密封真空室(2)内部并且在打开位置和闭合位置之间相对于彼此可移动，其中在打开位置，第一触头(101)和第二触头(102)不接触，在闭合位置，第一触头(101)和第二触头(102)接触。真空开关(1)和第一和第二触头(101，102)的设计使得在所述触头(101，102)处于闭合位置时高短路电流通过所述触头(101，102)的情况下仍保持在闭合位置。本发明的真空开关特别被设计用作铁路应用下的空气或液体绝缘接地开关或断路器。

Description

真空开关
技术领域
本发明涉及一种真空开关，该真空开关设计用作接地(或触地)开关或断路器，特别是用于铁路应用。
背景技术
为了安全起见，在检查、维护、修理或更换某些电气设备，诸如电容器组、电路断路器、电路切换器等时，必须电接地(或触地)。接地开关或装置可作为独立的装置使用，或与其他电气设备，例如断路器、电路断路器及其他开关设备组合使用。接地装置通常由操作员通过手动齿轮操作器或钩形杆或机电致动器(线圈，电动机......)手动进行操作。
对于铁路应用，通常和最简单的电气接地解决方案是包括两个移动臂的空气绝缘接地开关。这些臂被设计成在打开位置和闭合位置之间移动，在闭合位置时这些臂插槽式接于连接到地面的相应的接地指。通常，这种空气绝缘接地开关设计需要满足以下电气接地的需求：
i.在打开状态下，在移动臂和接地指之间提供足够的间隙距离；
ii.提供在无负载时的关闭/打开操作，无需快速打开/关闭操作；
iii.在闭合位置可承受任何高短路(SC)电流；
iv.在发生短路电流的情况下，能够将开关保持在闭合位置。
这种空气绝缘接地开关在铁路应用中有两个主要缺点：由于臂和接地指之间需要稍大的间隙距离(25kVAC铁路车辆至少200mm)，接地开关占用很大的空间。这对于中压的应用尤其具有挑战性。并且，开关定位于露天的车辆车顶上意味着所述开关需承受恶劣的环境条件(雪，冰，灰尘，煤烟，鸟类......)。这可能导致移动臂在闭合时无法牢固地落在它们各自的接地指内，进而可能严重影响接地开关的安全运行和性能。
另一种选择是使用诸如SF6之类的气体作为封闭和密封外壳中的接地开关的绝缘材料。然而，这种气体绝缘接地开关是昂贵、复杂和精密的装置。气体压力应随时监测，因此它们不太适合用于将承受高机械应力和恶劣的环境条件的机车车顶。此外，SF6是一种与全球变暖有关的温室气体，因此应避免使用它。
配备有固体绝缘接地开关的固体绝缘开关设备是一种更环保的选择。种开关设备通常使用环氧树脂代替SF6作为绝缘材料。与气体绝缘开关设备相比，它们维护成本低并且总体上更安全，因为它们消除了任何气体泄漏的风险。然而，这种固体绝缘开关设备仍然有些笨重，非常沉重和累赘。
铁路应用中常用的另一种开关是断路器(断路器)。断路器是一种机械开关装置，它在其触头的打开位置上按照规定的要求提供隔离距离。断路器是一种可以与如断路器、接地开关等其他开关装置互锁的卸载装置。当没有或仅有可忽略不计的电流被破坏或产生时，或者当断路器的每个极的端子上没有或没有显著的电压差发生时，它通常能够打开和闭合电路。它还能够在正常电路条件下保持电流并在短路等异常条件下在一段特定时间内保持电流。因此，断路器的通常要求与上面列出的针对接地开关的需求I到IV相同，并且还包括：
v.在触头闭合位置承受永久负载电流；
vi.在电路维护期间保持触头处于打开位置。
由于接地开关和断路器之间的需求非常相似，上述不方便之处仍然适用于断路器。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种开关，该开关可用作接地开关或断路器，并且避免了上述所有的缺点。本发明旨在提供一种可靠、紧凑、便宜、适用于铁路应用的电气接地或断开的解决方案，可用于露天或封闭空间，并且可用作独立设备或作为开关设备的部件或任何电路的电气保护系统。
本发明的目的是一种根据权利要求1所述的真空开关、根据权利要求14所述的真空开关在铁路应用中的使用以及根据权利要求15所述的包括所述真空开关的电路。
附图说明
从以下对仅作为非限制性示例给出并在附图中表示的本发明的特定实施例的描述，本发明的其他优点和特征将变得更加清楚。
图1示出了根据本发明的真空开关。
图2是根据本发明第一实施例的触头处于打开位置的真空开关的截面图。
图3a和3b示出了根据第一实施例的第一变型的真空开关的触头分别处于打开、闭合位置。图3c示出了在图3b的闭合位置中触头之间的电流和其引起的吸引力。
图4a和4b示出了根据第一实施例的第二变型的真空开关的触头分别处于打开、闭合位置。图4c示出了在图4b的闭合位置中触头之间的电流和其引起的吸引力。
图5示出了根据本发明第一实施例的第三变型的真空开关在其闭合位置的触头。
图6是根据本发明第二实施例的触头处于打开位置的真空开关的截面图。
图7a和7b示出了根据第二实施例的真空开关在闭合位置的触头。
图7b特别示出了处于闭合位置的触头之间的电流和引起的吸引力。
图8是根据本发明第三实施例的触头处于打开位置的真空开关的截面图。
图9a和9b示出了根据第三实施例的第一变型的真空开关的触头分别处于打开、闭合的位置。图9c示出了在图9b的闭合位置中触头之间的电流和其引起的吸引力。
图10a和10b示出了根据第三实施例的第二变型的真空开关的触头分别处于打开、闭合位置。图10c示出了在图10b的闭合位置中触头之间的电流和其引起的吸引力。
图11示出了根据本发明第三实施例的一种变型的真空开关在其打开位置的触头。
图12示出了根据本发明的真空开关作为电路中的接地开关的使用。
图13示出了根据本发明的真空开关的一种变型。
具体实施方式
本发明的目的是一种真空开关1，该真空开关1设计用于在电路中执行电接地或断开。根据本发明的真空开关1优选地布置成在高压或中压下操作。优选地，根据本发明的真空开关1设计用于铁路应用。
根据本发明的真空开关1的结构通常类似于已知的真空开关的结构，该真空开关设计成用作电路中的电流断路器。
真空开关1通常包括密封室2，在密封室2中优选地存在受控的低压空气或另一种介电流体，即真空。密封室2限定为绝缘壳体，该绝缘壳体由合适的绝缘材料制成，例如陶瓷、玻璃陶瓷或玻璃。在本发明的所示实施例中，绝缘壳体是管状的并且优选地由两个绝缘圆筒3、4形成。
导电帽51，52封闭密封室2的每个开口端。优选地，帽51、52由金属制成。可以使用任何已知技术将帽51、52有效地密封到绝缘壳体上。例如，对于陶瓷绝缘壳体，帽51、52可以通过金属化和钎焊固定在它们各自的圆筒3、4上。
由绝缘壳体3、4和导电帽51、52限定的密封室2包围一对作用触头101、102，这些作用触头在密封室2内相对于彼此可移动。触头101、102在第一打开位置和第二闭合位置之间相对于彼此可移动，在第一打开位置，触头101、102彼此不接触且电流不能从一个触头流到另一个，在第二闭合位置，触头101、102彼此接触且电流可以从一个触头流到另一个。
优选地，如图所示，称为固定触头的第一触头101是固定的并牢固地连接到其中一个帽51上。称为可移动触头的第二触头102安装在密封室2内部，以能够穿过另一个帽52移动于触头的闭合位置和打开位置之间。为了使可动触头102能够移动并保持密封腔室2内的受控真空，在可动触头102和相应的帽52之间安装密封金属波纹管16，从而确保腔室2的适当密封。金属波纹管护罩在联接到可动触头102的波纹管16的端部的水平面处可围绕密封波纹管16安装。然而，下面的描述将清楚地说明，该波纹管护罩对于根据本发明的用作接地开关或断路器时的真空开关不是必需的。
可动触头102在打开位置和闭合位置之间移动，在打开位置，所述可动触头102不与固定触头101接触(图2、图3a、图4a、图6、图8、图9a、图10a、图11和图13)，在闭合位置，可动触头102和固定触头101接触(图3b、图3c、图4b、图4c、图5、图7a、图7b、图9b、图9c、图10b和图10c)。
优选地，紧密密封的腔室2还包括主屏蔽20，主屏蔽20围绕所述触头定位在可动触头102和固定触头101的接触区域处。在用作断路器的传统真空开关中，该主屏蔽20主要设计用于保护绝缘壳体3、4免受金属蒸汽、或在触头打开以切断负载或短路电流时在电弧放电期间可能发生的任何投射的影响。由于在接地或断开操作期间不应有电弧放电活动，根据本发明的真空开关1的主屏蔽20不需要保护绝缘壳体3、4免受蒸汽或投射的影响，因此可以被移除(同样适用于波纹管罩)。然而，当真空开关1处于其打开位置时，主屏蔽20可以用于形成电场和电位线分布。在这种情况下，对根据本发明的真空开关1的主屏蔽20的设计要求比用于电流断开的已知真空开关的传统屏蔽的要求更少。因此，诸如钢之类的低成本材料可用于主屏蔽20。
当在电路中使用根据本发明的真空开关1时，可动触头102连接到致动机构M(图12中所示)，该致动机构M设计成使所述可动触头102在打开位置和闭合位置之间移位。
在铁路应用中，致动机构M优选地由操作者通过手动齿轮操作器或钩形杆或诸如线圈或电动机的机电致动器或任何其它适当的机构手动致动。
当用作接地开关时，根据本发明的真空开关1在一个触头处连接到电路，而另一个触头连接到地。优选地，如图12所示，真空开关1的固定触头101连接到电路，而可动触头102连接到地。因此，在这种情况下，当真空开关1的固定和可动触头101、102处于闭合位置时发生电接地，而当固定和可动触头101、102处于打开位置时没有电接地。
当用作断路器时，两个触头101、102都连接到电路的端部。
根据本发明的真空开关可以是空气绝缘的或液体绝缘的。特别地，由于有绝缘壳体3、4，真空开关1可以直接放置在铁路车辆的车顶上用于铁路应用，其中所述绝缘壳体保护开关免受外部环境(灰尘，鸟类，烟灰，雪......)影响。根据本发明的真空开关也可以放置在金属包覆的封闭开关设备内，作为用于接地或断开的紧凑部件。这对于在空气中操作的传统接地开关而言是非常具有挑战性的，因为它们不适合放置在这种封闭的开关设备中。
为了执行电气接地或断开，特别是在铁路应用中，根据本发明的真空开关1必须满足以下必要的要求：
·〃介电耐受电压需通过BIL和工频测试(这些测试所需满足的条件例如BIL>170kV，25kV VCB时PF>75kV)；
·〃能在一定时间内承受触头闭合(即接地)位置的短路电流(例如，承受25kA，持续1秒)；
·〃能在高短路电流下将触头保持在闭合位置；
·〃断开连接时，在闭合位置承载标称电流。
从电接触理论可知，两个电触头之间的电流通过小的接触点传递。微电流线被限制在触头101、102的界面处的非常小的区域。电流线分布在触头之间产生排斥或击离电磁力，其倾向于将所述触头击开并使它们无法保持封闭状态。那些电磁击离力Fb与流动电流的平方成比例。
另一方面，已知接触电阻Rc与瞬时闭合力Fc的平方根成反比。瞬时闭合力Fc是当触头处于其闭合位置时由致动机构M和外部压力(大气压力)施加的外力Fext与击离力Fb之间的差：
Fc＝Fext-Fb (1)
在短路电流的情况下，这种击离力Fb的作用被放大，并且接触电阻显著增加，或者在更严重的情况下，它会将触头推开。为了使根据本发明的真空开关安全地执行接地或断开，应该限制那些击离力Fb。
根据本发明的真空开关1的触头的宏观设计适于消除或减小击离力Fb的影响。触头的几何形状以这样的方式成形，以改变通过所述触头的电流路径，从而产生电磁吸引力Fa以平衡或减小击离力Fb的影响。利用这些吸引力Fa，瞬时闭合力Fc现在可以表示为：
Fc＝Fext+Fa-Fb (2)
这个算式的附加条件是Fc>0，因为即使在短路事件(接地或断开)期间也要求触头保持在闭合位置。
图2至图11示出了根据本发明的真空开关1的不同实施例，其中可移动和固定触头102、101具有不同可能的几何形状，其可以产生吸引力Fa以满足上面的等式(2)。
在图2至5所示的第一实施例及其变型中，可动和固定触头102、101呈现所谓的“正面闭合”几何形状。在该第一实施例中，固定触头101在其自由端呈喇叭形中空部103。固定触头101的接触表面105是平坦的，但具有与所述中空部103连通的开口107。类似地，可动触头102具有喇叭形自由端，该喇叭形自由端具有颈部104、凸缘106和平坦接触表面108，该平坦接触表面108设计成与固定触头101的接触表面105接触。优选地，在可动触头102的颈部104周围具有机械支撑元件110。该支撑元件110优选地由不锈钢制成。
在图3a至3c所示的该第一实施例的第一变型中，在第一触头101的中空部103内部具有弹簧109并且弹簧109直接放置在开口107下方。弹簧109可以由不锈钢制成并且防止中空部103在触头101、102闭合期间发生塌陷。另一种加强固定触头101中的中空部103的方法是在中空部103内部设置弹簧垫圈111，如图5中的变型所示。
在图4a和4b所示的第一实施例的第二变型中，可动触头的接触表面108还包括在其周边处的边缘108'，边缘108'设计成与固定触头101的接触表面105接触，而固定触头101的所述接触表面105包括围绕中空部103的开口107的边缘105'，边缘105'设计成与可动触头102的接触表面108接触。因此，在该变型中，在其闭合位置时(图4b、图4c和图5)，固定和可动触头101和102之间的接触限于边缘108'和105'。这有助于更好地改变和传导电流I通过处于闭合位置的触头。
如图3c和4c所示，利用根据第一实施例的几何形状，改变了处于其闭合位置的触头中的电流I，并且产生了吸引电磁力Fa，吸引电磁力Fa可以平衡或减小击离力Fb的影响。
在该第一实施例中，触头101、102之间的间隙G优选地大于所需的间隙距离。例如，16mm的间隙足以满足铁路应用中使用的25kV接地开关或断路器的要求(例如，这种要求可以是BIL>170kV且PF>75kV)。在该实施例中，可动触头102进入闭合位置的行程等于间隙G。因此，利用该第一实施例，可以得到非常紧凑的空气或液体绝缘的接地开关或断路器，比已知的空气绝缘接地开关紧凑的多，因此间隙距离和行程距离非常大(通常约200mm)。
在根据本发明的真空开关1的第二实施例中，触头呈现称为“郁金香闭合”的几何形状，如图6和图7a至7b所示。在该第二实施例中，可动触头102的自由端具有基本上为圆柱形的形状，优选地具有圆形的接触表面112，并且被设计成插入固定触头101的自由端的相应的凹部113中。凹部113因此具有类似的圆柱形形状，并具有凹圆形底部117。优选地，固定触头101的凹部113的壁是弹性的，以确保可动触头102易于插入所述凹部113中并且一旦可动触头102接触固定触头101的壁就立即电接触。如图6、图7a和图7b所示，凹部113的壁优选地由多个柔性凸耳115制成。
如图7b所示，在该第二实施例中，触头101、102中处于其闭合位置的电流I被改变，并且从固定触头101产生吸引力Fa，该固定触头101通过多个柔性凸耳115“夹紧”在固定触头101的凹部113内的可动触头102。这些吸引力Fa或在该实施例中的夹紧力可以极大地平衡和克服击离力Fb的影响。
因为固定和可动触头101、102是重叠的，所以根据第二实施例的真空开关提供非常可靠的闭合。
在该第二实施例中，触头101、102之间的间隙G也优选地大于所需的间隙距离。同第一实施例类似，16mm的间隙足以满足铁路应用中使用的25kV接地开关或断路器的要求。然而，利用该第二几何形状，可动触头102在固定触头101的凹部113内进入闭合位置的匹配行程将比间隙G长。例如，如图6所示，对于16mm的间隙G，行程为25mm。尽管如此，根据本发明第二实施例的用作接地开关或断路器的真空开关仍然比大多数行程为200mm的已知空气绝缘接地开关更紧凑。
在图8至图11所示的第三实施例中，固定和可动触头101、102呈现所谓的“圆锥闭合”几何形状。在该第三实施例中，可动触头102具有“箭头”形状的自由端，该自由端的颈部104由倒锥体114终止。该倒锥体114设计成插入固定触头的自由端的相应的凹部113中。同第一实施例中类似，固定触头101还在凹部113下方具有中空部103，凹部113具有将中空部103连接到凹部113的开口107。
凹部113的内壁是固定触头101的接触表面105，其设计成与可动触头102的接触表面108接触，接触表面108是倒锥体114的外壁。
优选地，在可动触头102的颈部104周围存在机械支撑元件110.该支撑元件110优选地由不锈钢制成。
在图9a至图9c所示的该第三实施例的第一变型中，在第一触头101的中空部103内部具有弹簧109并且弹簧109直接放置在开口107下方。弹簧109可以由不锈钢制成并且可以在触头101和102闭合期间防止中空部103发生自身塌陷。另一种加强固定触头101的中空部103的方法是在中空部103内设置弹簧垫圈111，如图11中的变型所示。
在图10a至图10c所示的第三实施例的第二变型中，可动触头102的接触表面108还包括在其周边处的边缘108'，边缘108'设计成与固定触头101的接触表面105接触，而固定触头101的所述接触表面105包括围绕中空部103的开口107的边缘105'，边缘105'设计成与可动触头102的接触表面108接触。因此，在该变型中，在其闭合位置时(图10b、图10c)，固定触头101和可动触头102之间的接触限于边缘108'和105'。这有助于更好地改变和传导电流I通过处于闭合位置的触头。
如图9c和图10c所示，利用根据第三实施例的几何形状，改变了触头处于其闭合位置时的电流I，并且产生了吸引电磁力Fa，吸引电磁力Fa可以平衡或减小击离力Fb的影响。
同其他实施例类似，在该第三实施例中，触头101、102之间的间隙G优选地大于所需的间隙距离。例如，16mm的间隙足以满足铁路应用中使用的25kV接地开关或断路器的要求(例如，这种要求可以是BIL>170kV且PF>75kV)。然而，利用该第三几何形状，可动触头102在固定触头101的凹部113内进入闭合位置的匹配行程将比间隙G长。尽管如此，根据本发明第三实施例的用作接地开关或断路器的真空开关仍然比大多数行程为200mm的已知空气绝缘接地开关更紧凑。
如上所述，根据本发明的用于电气接地或作为断路器时的真空开关可以非常紧凑，甚至比用于电流中断的传统真空开关更紧凑，因为不需要电弧触头。例如，根据本发明的用于在铁路应用中接地或断路的真空开关的的总直径可小至60mm或以下。
使用根据本发明的作为接地开关或断路器的真空开关还有更多优点。虽然，根据本发明的真空开关与传统真空开关的基本原理相同，但是当用作接地开关或断路器时，它不需要中断电流或在负载下关闭。因此，根据本发明的真空开关的整体设计可比传统的真空开关更简单、更经济。
如上所述，触头的几何形状可以非常简单。虽然必须满足上述接地开关要求，但不需要特殊的几何形状来产生横向或轴向磁场(TMF或AMF)以控制触头打开期间产生的真空电弧，特别是在短路情况下。
也不需要昂贵的CuCr触头，可以使用更经济有效的材料代替触头。例如，触头可以由铜或铁制成，或铜和铁的一种制成。铁或任何其他铁磁材料可用于触头中的一个或两个，以增强具有上述所有几何形状的触头之间的吸引力或夹紧力Fa。例如，使用上述第二实施例的郁金香形闭合几何形状时，已经发现，一种有利的配置对应于具有郁金香形状的铜制可动触头和铁或铁磁材质的固定触头。
如前所述，使用根据本发明的真空开关进行接地操作或作为断路器的另一个优点是，在触头打开期间，固定触头101和可动触头102之间不期望有电弧放电活动。因此，围绕固定和可动触头101、102之间的接触区域的主屏蔽20可以被移除或者可以设计成仅满足介电目的。在最后一种情况下，它可以由低成本材料制成，例如不锈钢。
而且，根据本发明的真空开关的绝缘壳体可以由陶瓷或玻璃陶瓷制成，如用于电流断开的传统真空开关类似，但也可以简单地由玻璃制成。绝缘壳体可以是透明的(玻璃、陶瓷或玻璃陶瓷)，并具有透明或半透明的主屏蔽20，甚至根本不使用主屏蔽，由此操作员可以直观地确认真空开关的状态(打开或闭合)。图13示出了这样的接地开关，其具有透明绝缘壳体和主屏蔽20，主屏蔽20被制成由适当材料制成的准透明网格，以形成满足所需介电目的的法拉第笼(当触头处于打开位置时，形成电场和电位线分布)。
根据本发明的真空开关还可以包括任何合适的检测机构，其能够向操作者显示开关的状态和触头的位置：打开或闭合。这在某些应用中可能是有用的，例如，当开关放置在金属包覆的封闭式开关设备内时。
图12示出了根据本发明的真空开关1用于铁路应用的电路中的电接地的使用。真空开关1保持在电路的主电路断路器的框架7内。致动机构M和附接到真空开关1的可动触头102并连接到地面的外部导体61、62在该图中是特别可见的。在根据本发明的真空开关1的闭合位置，流过外部导体61、62的电流可用于在短路期间在固定触头101和可动触头102之间提供额外的吸引力Fca。
在触头的闭合位置，流过由致动机构M的推杆63保持就位的外部导体61、62的电流将提供更多的击合力(吸引力)Fca，其是导体61和62之间的排斥力，将这些导体61、62彼此推开。因此，这些击合力Fca趋向于将第一和第二触头101、102保持在其闭合位置。同击离力Fb类似，这些力Fca与电流的平方成比例。
利用这些额外的吸引力Fca，瞬时闭合力Fc现在可以表示为：
Fc＝Fext+Fa+Fca-Fb (3)
这个算式的附加条件是Fc>0，因为即使在短路情况(接地或断开)期间也要求触头保持在闭合位置。
图12示出了示例，其中由导体61、62形成的环路受机械盒约束。当短路电流发生时，环路中的电流在触头上提供额外的吸引力Fca。利用这种类型的布置，即使在完全短路电流期间，也只需要从致动机构M处获得满足接地要求的非常小的、闭合接触弹簧力。
在变型中，根据本发明的真空开关可以单独使用，或者两个或更多个这种真空开关也可以串联使用。串联使用两个或多个真空开关可以在操作期间提供更大的安全性，因为这样的一系列真空开关的总间隙(到极限触头的闭合/打开位置的距离)是该系列每个真空开关的每个间隙的总和。因此，可以增大连接到电路每端的触头之间的间隙，而不需要构建更大、更昂贵的真空开关。
一般而言，本发明提供一种真空开关，其包括绝缘壳体，该绝缘壳体由合适的绝缘材料制成，并且在其端部由两个导电帽封闭以形成密封真空室。在密封真空室内，真空开关包括第一和第二触头，第一和第二触头在第一打开位置和第二闭合位置之间相对于彼此可移动，在第一打开位置，触头不接触，在第二闭合位置，触头接触。真空开关，特别是第一和第二触头，被设计成当电路中的高短路电流通过真空开关时仍可以保持在闭合位置。特别地，真空开关和触头的设计使得在电路中的高短路电流在第一和第二触头处于闭合位置时通过真空开关在第一和第二触头之间产生并趋向于使触头移开的电磁排斥力最小化或降低。
优选地，通过调整第一和第二触头的几何形状以产生与所述排斥力相反并在触头位于其闭合位置时推动触头的电磁吸引力来减小电磁排斥力。
由此产生的真空开关可用作接地开关或断路器，并且高度可靠、紧凑、耐用且具有经济效益，因为当真空开关被用于切断电路中的电流时，它不需要昂贵的材料来承受负载下的电路打开或关闭。此外，根据本发明的真空开关可被用作主电路中的空气或液体绝缘接地开关或断路器，特别是被用于铁路应用：根据本发明的真空开关的绝缘壳体提供了良好的保护，可以对抗机车顶部的恶劣环境条件并使接地开关经久耐用。

Claims (15)

1.一种真空开关(1)，包括绝缘壳体(3，4)、两个导电帽(51，52)以及第一触头(101)和第二触头(102)，所述绝缘壳体(3，4)由绝缘材料制成，所述两个导电帽(51，52)的每一个牢固地固定在所述绝缘壳体(3，4)的开口处以形成密封真空室(2)，所述第一触头(101)和所述第二触头(102)位于所述密封真空室(2)内部并且在打开位置和闭合位置之间相对于彼此可移动，其中在所述打开位置，所述第一和第二触头(101，102)不接触，在所述闭合位置，所述第一和第二触头(101，102)接触，其特征在于，所述真空开关(1)和所述第一和第二触头(101，102)的设计使得在所述触头(101，102)处于闭合位置时高短路电流通过所述触头(101，102)的情况下仍保持在闭合位置。
2.根据权利要求1所述的真空开关(1)，其特征在于，所述第一和第二触头(101，102)的设计使得在所述触头(101，102)处于闭合位置时高短路电流通过所述触头(101，102)期间产生并且倾向于将所述触头(101，102)彼此移开的电磁排斥力(Fb)被最小化或被抵消。
3.根据前述权利要求中任一项所述的真空开关(1)，其特征在于，所述第一和第二触头(101，102)的设计使得在所述触头(101，102)处于闭合位置时高短路电流通过所述触头(101，102)期间在所述触头(101，102)之间产生电磁吸引力(Fa)，所述电磁吸引力(Fa)趋于将所述触头(101，102)保持在闭合位置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的真空开关(1)，其特征在于，所述第一触头(101)在其自由端呈喇叭形中空部(103)，所述中空部具有带有孔(107)的平坦接触表面(105)，所述孔(107)与所述中空部(103)连通，所述第二触头(102)具有相应的喇叭形自由端，喇叭形自由端具有颈部(104)、凸缘(106)和平坦接触表面(108)，所述接触表面(108)被设计在所述闭合位置与所述第一触头(101)的所述接触表面(105)接触。
5.根据权利要求4所述的真空开关(1)，其特征在于，在所述中空部(103)内部具有弹性元件(109，111)，以防止所述中空部在所述触头(101、102)闭合时塌陷。
6.根据权利要求4或5所述的真空开关(1)，其特征在于，在所述第二触头(102)的所述颈部(104)周围具有支撑元件(110)。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的真空开关(1)，其特征在于，所述第二触头(102)的自由端整体呈圆柱形或圆锥形，并且所述第一触头(101)在其自由端处呈现为凹部(113)，所述凹部(113)被设计成在所述闭合位置接收所述第二触头的自由端。
8.根据权利要求7所述的真空开关(1)，其特征在于，所述第一触头(101)的所述凹部(113)具有由多个柔性凸耳(115)制成的弹性壁。
9.根据前述权利要求中任一项所述的真空开关(1)，其特征在于，所述触头(101，102)在其闭合位置之间的接触表面限于所述第一和第二触头(101，102)的自由端上存在的边缘(105'，108')。
10.根据前述权利要求中任一项所述的真空开关(1)，其特征在于，所述绝缘壳(3，4)由陶瓷、玻璃陶瓷或玻璃制成。
11.根据前述权利要求所述的真空开关(1)，其特征在于，所述绝缘壳体(3，4)是透明的。
12.根据前述权利要求中任一项所述的真空开关(1)，其特征在于，所述第一和第二触头(101，102)中的两个或一个由铜、铁或任何其他铁磁材料制成。
13.根据前述权利要求中任一项所述的真空开关(1)，其特征在于，还包括主屏蔽(20)，所述主屏蔽(20)围绕所述第一和第二触头(101、102)定位在密封真空室(2)内，所述主屏蔽(20)设计为准透明网格，所述第一和第二触头(101、102)的位置通过所述准透明网格可见。
14.一种根据前述权利要求中任一项所述的真空开关(1)的使用，所述真空开关(1)被用作铁路应用下的空气或液体绝缘接地开关或断路器。
15.一种电路，包括根据权利要求1至14中任一项所述的真空开关(1)，其特征在于，所述第二触头(102)通过布置在回路中的至少两个导体(61、62)连接到地，并且调整所述导体(61、62)的长度和所述导体(61、62)之间的距离，使得在所述真空开关(1)的所述触头(101、102)的闭合位置时，流过所述真空开关(1)和所述导体(61、62)的电流产生第二吸引力(Fca)，在电路中发生短路电流时，所述所述第二吸引力(Fca)倾向于将所述导体(61、62)相互推开，从而倾向于使得所述第一和第二触头(101、102)保持在其闭合位置。
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