KR101962247B1 - 고전압 회로 차단기, 시스템, 진공 인터럽터 모듈 및 관련 구동 모듈 - Google Patents

Abstract

고전압 회로 차단기가 제공된다. 회로 차단기는 진공 인터럽터 모듈, 구동 모듈, 및 액추에이터를 포함한다. 진공 인터럽터 모듈은 진공 인터럽터 하우징 및 상기 진공 인터럽터 하우징 내의 적어도 2개의 전기 컨택트들을 포함하고, 2개의 전기 컨택트들 중 적어도 하나는 다른 것에 대해 이동가능하여, 2개의 전기 컨택트들이 고전압을 스위치 온 및 오프하기 위해 하나의 전기 컨택트를 다른 전기 컨택트로부터 체결 및 체결해제할 수 있게 한다. 구동 모듈은 구동 모듈 하우징 및 전기 절연 구동 부재를 포함하고, 전기 절연 구동 부재가 적어도 하나의 이동가능한 컨택트와 결합된 상태로, 상기 전기 절연 구동 부재의 적어도 일 부분이 상기 일부를 주위 공기로부터 절연시키는 구동 모듈 하우징에 포함된다. 액추에이터는 상기 적어도 2개의 전기 컨택트들의 상대적인 움직임을 제공하기 위해 전기 절연 구동 부재에 결합된다.

Description

고전압 회로 차단기, 시스템, 진공 인터럽터 모듈 및 관련 구동 모듈{HIGH VOLTAGE CIRCUIT BREAKER, SYSTEM, VACUUM INTERRUPTER MODULE AND ASSOCIATED DRIVE MODULE}

본 발명은 철도(railway)들을 위한 회로 차단기 및 전기 장비에 관한 것이며, 특히 고전압 교류 전화 시스템(high voltage alternating current electrification system), 이를 테면, 표준 15kV 및 25kV AC 시스템들을 사용하는 열차들에 관한 것이다.

전 세계적으로 철도 전화를 위해 사용되는 많은 전압 시스템들이 있다. 관련 표준들에서 지정되는 가장 빈도 높은 전압들이 사용된다. 교류의 경우, 현재 15kV 및 25kV 시스템들이 널리 보급되어 있다. 또한, 세계의 여러 철도들은 AC 전압이 10kV를 초과하고 몇 개의 라인들은 전압이 25kV를 초과한다. 본 문헌에서, 이러한 전압들, 또는 10kV보다 높은 다른 전압들을 "고전압"으로 지칭한다. 또한, 본 문헌에서 용어 "회로 차단기"는 "고전압 회로 차단기"를 의미할 것이다.

일반적으로, 철도 차량은 팬토그래프를 통해 전력 라인에 연결되며, 연결은 회로 차단기에 의해 스위칭가능하다. 전력 분배와 같은 이러한 분야에서, 회로 차단기는 종종, 유지 보수, 단락 회로 트립핑(tripping), 또는 다른 비정상의 경우 전류를 스위치 오프하는 디바이스로서 이해된다. 그러나, 열차 전화의 분야에서, 회로 차단기는 오히려 규칙적으로 작동되는 제어가능한 스위치를 의미한다.

철도 열차 회로 차단기는 높은 내구성을 가져야 하는데, 이러한 디바이스가 비정상적 상황들에서만 가끔씩 작동되는 것이 아니라 일상적으로 매일 작동되어야 하기 때문이다. 열차 회로 차단기는, 수십만 회의 스위칭 사이클들을 회로 차단기들의 작동 수명 동안 수행해야 할 필요가 있을 수 있는데, 이는 몇몇 다른 분야들의 회로 차단기들에 필요한 것보다 수천 배를 초과하는 것이다.

종래의 고 AC 전압 철도 회로 차단기는 진공 상태에서 한 쌍의 컨택트들을 포함한다. 회로가 스위치 온 될 경우, 이 컨택트들은 기계식 연결로 체결된다. 고전압 아킹을 제한하고 최소화하는 소형이고 내구성있는 디바이스 내에서 진공이 고전압들의 스위칭을 가능하게 한다.

통상적으로, 회로 차단기는 열차 차량의 루프(roof)에 위치되고 열차 공기역학에 부정적인 영향을 미친다.

발명이 해결하고자 하는 과제

저비용으로 유지될 수 있는, 단순한 구조의 소형 고전압 회로 차단기를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 회로 차단기의 내구성을 개선하는 것이 바람직하다. 또한, 열차 차량 루프 상에 장착될 경우, 종래의 회로 차단기를 갖는 열차 차량과 비교하여 공기 저항을 감소시키고, 따라서 열차 차량의 속도 및 에너지 효율을 증가시키는 회로 차단기를 제공하는 것이 바람직하다.

문제를 해결하기 위한 수단

본 발명의 양상에 따르면, 청구항 제 1 항에 기재된 것을 포함하는 구성을 채택하는 고전압 회로 차단기가 제공된다.

본 발명에 따르면, 회로 차단기를 단순한 구조로 제조하면서, 회로 차단기의 크기를 감소시키는 동시에 내구성을 개선할 수 있다. 크기의 감소로 인해, 회로 차단기는 질량을 감소시키고 더 작은 공기역학 저항을 갖는다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 제 14 항에 기재된 진공 인터럽터 모듈이 제공된다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 제 15 항에 기재된 구동 모듈이 제공된다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 구동 모듈의 구동 부재는 전기 절연 로드(rod)일 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 구동 모듈 하우징은, 구동 부재의 적어도 일부가 유전체 재료 안으로 침지되거나 진공으로 둘러싸이도록, 이 유전체 재료로 충진되거나 또는 진공을 포함할 수 있다. 이는, 회로 차단기가 더욱 소형이고, 내구성있고, 유지보수 비용이 낮아질 수 있게 한다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 구동 모듈 및 진공 인터럽터 모듈은 분리가능할 수 있으므로, 하나의 모듈을 교체하지 않고 다른 모듈을 교체할 수 있다. 이는 회로 차단기의 편리한 유지보수를 가능하게 한다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 고전압 회로 차단기는, 진공 인터럽터 모듈 및 구동 모듈을 위한 캡슐화를 더 포함할 수 있고, 캡슐화는 절연층, 전도층, 및 외부로부터 적어도 2개의 전기 컨택트들로의 전기 연결을 가능하게 하는 적어도 2개의 애퍼처들을 구비한다. 이는, 접지 구조들에 대하여 회로 차단기를 더욱 소형으로 포지셔닝시킬 수 있게 한다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 캡슐화는 구동 모듈을 적어도 부분적으로 수용하기 위한 개구를 구비할 수 있다. 이는 캡슐화 상태의 회로 차단기의 편리한 유지보수를 가능하게 한다.

바람직한 구성에서, 고전압 회로 차단기는 진공 인터럽터 하우징 및 진공 인터럽터 하우징 내의 적어도 2개의 전기 컨택트들을 포함하는 진공 인터럽터 모듈을 포함하며, 2개의 전기 컨택트들 중 적어도 하나는 다른 것에 대해 이동가능하여, 2개의 전기 컨택트들이 고전압 연결을 형성하고 차단하기 위해 하나의 전기 컨택트를 다른 전기 컨택트에 체결하거나 다른 전기 컨택트로부터 체결해제할 수 있게 하고; 진공 인터럽터 모듈은 진공 인터럽터 모듈을 위한 캡슐화를 더 포함하고, 캡슐화는 절연층, 외부 전도성 그라운드 스크린 층, 고전압 스크리닝된(screened) 분리가능한 커넥터들로의 연결을 가능하게 하는 적어도 2개의 애퍼처들, 및 고전압 회로 차단기를 위한 구동 모듈을 적어도 부분적으로 수용하기 위한 개구를 더 포함한다.

또한, 바람직한 구성에서, 고전압 회로 차단기는 절연 하우징 내에 전기 절연성 구동 부재를 포함하는 구동 모듈을 포함하며, 신뢰할 수 있는 유전체 성능을 보장하기 위해서 구동 부재가 주위 공기 또는 수분과 접촉하지 않으며, 전기적 절연 구동 부재는 액추에이터를 진공 인터럽터의 이동가능한 컨택트에 기계적으로 연결한다.

고전압 회로 차단기는 바람직하게는 액추에이터를 포함한다. 그러나, 액추에이터는 바람직한 구성 또는 청구항 제 1 항에 정의된 구성을 채택하는 회로 차단기의 선택적 부분이다.

바람직하게는, 진공 인터럽터 모듈을 위한 캡슐화는 구동 모듈의 전체 또는 부분으로 연장되고, 캡슐화에 의해 커버되지 않은 구동 모듈의 임의의 부분은 자체 전도성 스크린으로 커버된다. 바람직하게는, 적어도 2개의 전기 연결 애퍼처들이 또한 전도성 스크린으로 커버된다. 바람직하게는, 전도성 스크린들은 그라운딩될 수 있는 연속 스크린을 함께 형성한다. 따라서, 바람직하게는, 각각의 애퍼처가 스크리닝된 분리가능한 커넥터에 의해 또는 스크리닝된 캡(캡은 데드 엔드 플러그의 상부에 배치될 수 있음)에 의해 피팅되는 경우 고전압 장이 완전히 포함된다. 고전압 장의 완벽한 봉쇄(containment)는 회로 차단기의 임의의 부분 및 스크리닝된 커넥터들을 접지 구조들에 가깝게 포지셔닝시킬 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 본 발명의 하나 또는 그 초과의 양상들에 따른 회로 차단기 및 상기 2개의 전기 컨택트들을 체결 또는 체결해제할 것을 액추에이터에 지시하는 제어 유닛을 포함하는, 철도를 위한 고전압 회로 차단기 시스템이 제공된다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 제어 유닛 및/또는 회로 차단기는 고전압 회로 차단기 시스템에서 열차 차량의 루프 아래에 배치된다. 이는 회로 차단기 시스템의 내구성을 증가시킨다.

바람직한 구성에서, 분리 제어 유닛이 전기 케이블에 의해 회로 차단기에 연결된다. 또한, 바람직하게는, 제어 유닛은 열차 차량 내에 배치된다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 회로 차단기는 고전압 회로 차단기 시스템에서 수평으로 배향되고 열차 차량의 루프 상에 배치될 수 있다. 이는 온-루프(on-roof) 회로 차단기를 이용하여 열차 차량의 공기 저항을 감소시킨다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 회로 차단기는 열차 차량의 루프 상의 공기역학 커버 아래에 배치될 수 있다. 유사하게, 이는 온-루프 회로 차단기를 이용하여 열차 차량의 공기 저항을 감소시킨다.

바람직한 구성에서, 회로 차단기는, 루프 레벨 아래의 열차 차량 바디의 내측 또는 외측에 위치되는 비교적 소형 장비 인클로저 또는 케이스 내에, 임의의 배향, 이를 테면, 수직 또는 수평으로 설치된다. 이는 온-루프 설치와 비교하여 열차 차량의 공기 저항을 감소시키고, 열차 차량 루프 공간의 보다 효율적인 사용을 허용하고, 열차 또는 장비 케이스 내부의 더욱 양호한 환경 조건들로 인해 회로 차단기의 내구성을 증가시키고, 유지보수 목적으로 더욱 용이한 액세스를 허용한다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 회로 차단기는 방진(vibration isolating) 장착부를 갖춘 열차 차량에 장착될 수 있다. 이는 회로 차단기의 동작으로 인한 소음 및 진동이 차량으로 전달되는 것을 감소시킨다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 고전압 회로 차단기 시스템은 2개의 전기 컨택트들 중 임의의 것을 통해 전류를 측정하기 위한 전류 프로브, 및/또는 2개의 전기 컨택트들 사이의 전압 바이어스를 측정하기 위한 전압 프로브를 포함할 수 있으며, 제어 유닛은 진공 인터럽터 하우징에서의 진공의 손실 및/또는 트립핑 조건을 검출하기 위해서 측정 결과들을 프로세싱하도록 적응된다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 고전압 회로 차단기 시스템은 다음 장비 : 서지 피뢰기, 전류 트랜스듀서, 전압 트랜스듀서, 및 부싱 어셈블리 중 하나 또는 그 초과의 것을 포함할 수 있다. 그러한 장비를 회로 차단기에 직접 장착할 수 있다. 하나 또는 그 초과의 스크리닝된 서지 피뢰기들을 포함하는 것은 시스템을 더욱 안전하고 더욱 내구성 있게 한다. 하나 또는 그 초과의 전류 트랜스듀서들은, 과전류 검출, 에너지 계측 및 진공 손실 검출을 포함하는 목적으로 사용될 수 있다. 전류 트랜스듀서는 전기 연결부들 중 임의의 것을 통해 또는 인접한 스크리닝된 고전압 케이블 어셈블리들을 통해 전류를 측정하는데 사용될 수 있다. 열차 제어 목적, 에너지 계측, 및 진공 손실 검출을 위해 라인 전압을 검출/측정하기 위해 하나 또는 그 초과의 전압 트랜스듀서들이 사용될 수 있다. 진공 인터럽터 하우징 내의 진공 손실의 검출 및/또는 트립핑 조건이 측정 결과들을 프로세싱하는데 적응되는 제어 유닛에서 수행될 수 있다. 팬토그래프, 접지 스위치, 전압 트랜스듀서, 고전압 버스바(busbar) 및 차량간 점퍼 케이블들과 같은 스크리닝되지 않은 고전압 장비에 회로 차단기를 연결하기 위해 적어도 하나의 부싱 어셈블리가 사용될 수 있다.

첨부 도면들은, 본 발명의 원리들을 설명할 목적으로 본 명세서의 부분에 포함되고 본 명세서의 부분을 형성한다. 도면들은, 본 발명이 어떻게 이루어지고 사용될 수 있는지에 대해 예시되고 설명되는 예들만으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명에 따른 유사하거나 또는 대응하는 세부사항들에는 동일한 참조 부호들이 제공된다. 본 발명의 추가적인 가능한 피처들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 다음 설명으로부터 명백해질 것이다:
도 1a 및 도 1b는 철도들을 위한 고전압 회로 차단기를 위한 캡슐화된 진공 인터럽터 모듈의 평면도 및 측면 단면도들의 예를 도시한다.
도 2a는 철도들을 위한 고전압 회로 차단기를 위한 구동 모듈의 단면의 측면도를 도시한다.
도 2b는 앞의 도면의 구동 모듈에서 사용되는 전기 절연 구동 부재의 단면도를 도시한다.
도 3은 철도들을 위한 고전압 회로 차단기를 위한 다른 구동 모듈의 단면의 측면도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 각각 개방 상태 및 폐쇄 상태에 있는 고전압 회로 차단기의 단면도를 도시한다.
도 5는 도 3에 도시된 절연 구동 모듈을 포함하는 다른 고전압 회로 차단기의 단면을 도시한다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 보호 케이스가 피팅된 회로 차단기의 외부의 평면도, 측면도 및 정면도를 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 열차 차량에 설치된 고전압 회로 차단기 시스템들의 측면도 및 평면도를 개략적으로 도시한다.
도 7c는 열차 차량에 설치된 다른 고전압 회로 차단기 시스템들의 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 8a, 도 8b, 도 8c, 도 8d, 도 8e 및 도 8f는 모듈형 고전압 회로 차단기 시스템을 구성하는데 사용될 수 있는 다양한 컴포넌트들을 도시한다.
도 9a 및 도 9b는 도 7a 및 도 7b에 도시된 모듈형 고전압 회로 차단기 시스템의 일 부분의 평면도 및 측면도를 도시한다.

본 발명의 예시된 실시예는 도면들을 참조하여 설명될 것이며, 동일한 엘리먼트들 및 구조들은 동일한 참조 부호들로 나타내어진다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 이들은 각각, 캡슐화된 진공 인터럽터 모듈(10)의 단면의 평면도 및 측면도의 예들을 도시한다. 모듈은 철도들을 위한 고전압 회로 차단기의 일 부분으로 사용될 수 있다. 모듈(10)은, 하우징(12) 내에 면들(14A, 14B)을 갖는 2개의 전기 컨택트들을 포함하는 진공 인터럽터 하우징(12)을 포함한다. 본원에서, "진공 인터럽터 하우징"이라는 표현은 "진공 인터럽터 보틀"이라는 표현과 상호교환가능한 것으로 이해된다. 면(14A)을 갖는 컨택트가 면(14B)을 갖는 컨택트에 대해 이동가능하여, 고전압 연결을 형성하고 차단하기 위해 2개의 전기 컨택트들이 체결 및 체결해제될 수 있게 한다. 도 1a 및 도 1b에서, 면들(14A 및 14B)을 갖는 컨택트들이 체결해제된다.

진공 인터럽터 모듈의 효율적인 사용을 위해, 진공 인터럽터 하우징 내의 가스 압력은 일반적으로 고진공 범위 또는 초고 진공 범위 내에 있다. 도 1a 및 도 1b에서, 보틀(12)은, 세라믹 섹션(12A) 및 전도성 진공 보틀 단부 캡들(12B 및 12C)을 포함한다는 점에서 통상적이다. 또한, 이는, 면(14A)을 갖는 이동 컨택트에 진공 기밀 밀봉을 제공하기 위한 벨로우즈(18)를 포함한다. 벨로우즈는 벨로우즈 플랜지(18A)를 포함하고, 전도성 재료로 이루어질 수 있다.

본 발명의 진공 인터럽터 모듈이, 회로 차단기를 형성하기 위해서, 추가 부분들, 이를 테면, 본 발명의 구동 모듈과 어셈블리될 경우, 이동가능한 컨택트가 구동 부재와 결합된다. 진공 인터럽터 모듈(10)의 이동가능한 컨택트는, 커플링이 형성될 수 있게 하는 이동가능한 컨택트 스템(15A)을 갖는다. 따라서, 전기 컨택트 면(14A)이 이동가능한 컨택트의 제 1 단부에 있고, 이동가능한 컨택트 스템(15A)이 이동가능한 컨택트의 제 2 단부로 돌출된다. 이동가능한 컨택트 스템(15A)은 진공 보틀(12)로부터 돌출된다.

추가로, 진공 인터럽터 모듈(10)은, 이동가능한 컨택트 스템(15A)을 구동 부재와 기계적으로 커플링하기 위해, 그리고 컨택트 부재(16)가 슬라이딩가능하게 부착되는 연결 블록(17A)으로의 전기 연결을 위해 슬라이딩 컨택트 부재(16)를 포함한다. 이동가능한 컨택트 스템(15A)이 벨로우즈(18)에 삽입되어 이를 통해 돌출된다. 어셈블리와 벨로우즈 사이의 연결은 진공 기밀 상태이다. 또한, 슬라이딩 컨택트 부재(16)가 나사산 또는 다른 적절한 수단에 의해 이동가능한 컨택트 스템(15A)에 견고하게 부착된다. 슬라이딩 컨택트 부재(16)는 금속으로 이루어진다. 연결 블록(17A)은, 통상적으로, 전도성 재료의 하나 또는 그 초과의 부분들로 형성 될 수 있고 금속으로 이루어질 수 있는 원통형 컴포넌트이다. 연결 블록과 컨택트 부재 사이의 슬라이딩 가능한 부착물들은 리브들 및 슬롯들에 의해 실현될 수 있다.

연결 블록(17A)은, 구동 모듈의 구동 모듈 하우징, 예를 들어, 도 2a에 도시된 구동 모듈(260)의 구동 모듈 하우징(262) 또는 도 3에 도시된 구동 모듈(360)의 구동 모듈 하우징(362)과 기계적으로 체결되도록 정형된다. 예를 들어, 연결 블록 캐비티 플랜지(17F)는 구동 모듈 하우징(262 또는 362)의 수 나사부(263AT 또는 363AT)와 체결하도록 설계되는 암 나사부(17T)를 구비할 수 있다(도 2a 및 도 3 참조).

진공 인터럽터 모듈(10)에는 전기 컨택트 면(14A)과 연결 블록(17A) 사이에 적어도 하나의 전기 경로가 있다. 이는 일반적으로 슬라이딩 부재(16)를 경유하고 그리고 어셈블리(15A)와 슬라이딩 부재(16)를 경유한다. 다른 예로, 전기 경로는 어셈블리(15A) 및 벨로우즈(18)의 일 부분을 포함할 수 있다. 이 경로의 저항은, 전류에 의해 벨로우즈를 손상시키지 않도록 선택되어야 한다. 따라서, 바람직한 구성에서, 대부분의 전류 또는 모든 전류, 예를 들어, 80%를 초과하는 전류가 슬라이딩 부재를 통과한다.

본 예에 따르면, 진공 인터럽터 모듈(10)은 연결 블록(17A)에 나사체결되고 너트들(22A, 22E)에 의해 각각 제 위치에 유지되는 헤드리스 전도성 나사들(21A, 21E)을 더 포함하거나, 그렇지 않으면 나사산을 따라 적절한 포지션에서 육각형 플랫(flat)들을 포함하는 한 피스의 컴포넌트들로 구성될 수 있다. 나사들(21A 및 21E)은, 각각 연결 스터드(stud)들을 나타내는 돌출부들(23A 및 23E)을 갖는다. 이와같이, 외부 디바이스들은 면(14A)을 갖는 전기 컨택트에 전기적으로 결합될 수 있다.

면(14B)을 갖는 정전식 컨택트는 진공 보틀(12)에 의해 제 위치에 유지되는 고정 컨택트 스템(15B)을 갖는다. 고정 컨택트 스템(15B)의 진공 보틀(12)과의 연결은 진공 기밀이다. 면(14B)을 갖는 전기 컨택트는, 스크리닝된 케이블들과 같은 외부 커넥터들에 대한 연결을 용이하게 하기 위해, 진공 하우징(12) 외부의 컨택트에, 본 예에서는, 헤드리스 전도성 나사(21C)에 전기적으로 결합된다.

나사(21C)는 전도성 블록(17B)을 통해 나사체결되고, 이 블록에서 너트(22C)로 고정된다. 블록은, 각각 너트들(22B, 22D)에 의해 제 위치에 유지되는 전도성 나사들(21B, 21D)을 2개 더 수용한다. 그러나, 컨택트 면들(14A 및 14B)은, 이들이 체결되지 않을 경우, 진공에 의해 그리고 진공 인터럽터 하우징의 진공 보틀 또는 다른 부분들에 대한 재료의 선택에 의해 서로로부터 절연된다.

진공 인터럽터 모듈(10)은 구조적 절연 실린더(24)를 더 포함한다. 이는 GRP(glass-fibre reinforced polymer)로 이루어질 수 있다. 실린더(24), 진공 인터럽터 하우징(12), 컨택트 블록들(17A 및 17B) 사이의 공간은, 바람직하게는 보이드가 없는 유전체 필러(25)로 충진된다.

또한, 도 1a 및 도 1b의 진공 인터럽터 모듈(10)은 캡슐화(20)을 포함한다. 캡슐화는 절연층(28), 전도층(29), 및 면들(14A 및 14B)을 갖는 컨택트들에 대한 전기 연결들을 가능하게 하는 적어도 2개의 애퍼처들 또는 포트들(26A, 26B, 26C, 26D 및 26E로 5개가 도시되어 있음)을 갖는다. 또한, 캡슐화(20)는 회로 차단기의 구동 모듈을 적어도 부분적으로 수용하기 위한 개구(22)를 갖는다. 본 예에서, 개구는 구조적 절연 실린더(24) 및 컨택트 블록(17A)으로부터 돌출되는 캡슐화 세그먼트(20A)에 의해 형성된다. 전도층(29)은 절연층(28)에 대하여 외부 층이다. 추가로, 캡슐화는 응력 제어 층들(27A 및 27B)을 선택 부분들로서 포함한다. 캡슐화는 대개 고무로 이루어질 수 있다.

캡슐화에 의해, 진공 인터럽터 모듈(10)은 회로 차단기, 및 진공 인터럽터 모듈의 외부 표면을 고전압 전기장으로부터 스크리닝(즉, 차폐)하는데 기여할 수 있다. 또한, 회로 차단기의 다른 부분들, 이를 테면, 구동 모듈이 스크리닝에 기여할 수 있다. 스크리닝이 완성될 수 있다: 이 경우, 회로 차단기의 임의의 고전압 전도성 부분부터 회로 차단기의 외부까지의 임의의 경로는 절연 세그먼트 및 스크리닝 세그먼트를 포함한다.

진공 인터럽터 모듈은 상이한 수의 애퍼처들을 포함할 수 있다. 특히, 이 수는 2개 이상일 수 있다. 애퍼처는, 예를 들어, 고전압 부싱 및/또는 'T' 또는 직선 형태의 스크리닝된 분리가능한 커넥터를 수용할 수 있다. 애퍼처들은 연결 블록들에 대응하는 포지션들에서 편리하게 형성될 수 있다. 애퍼처들은 회로 차단기의 특정 포지셔닝을 용이하게 하기 위해서 진공 인터럽터 모듈 주위에 분포될 수 있다. 예를 들어, 진공 인터럽터 모듈(10)에서, 애퍼처(26C)는 축이다. 이러한 애퍼처는, 회로 차단기가 수평으로 포지셔닝되는 경우에 편리하게 사용될 수 있다. 또한, 진공 인터럽터 모듈은, 예를 들어 방진 장착부(vibration isolation mounting) 상에 회로 차단기를 수평으로 장착하기 위해 사용될 수 있는, 모듈의 그 길쭉한 측면 상에 애퍼처들을 구비하지 않고 형성될 수 있다. 사용되지 않은 애퍼처들은, 개구 보이드를 충진하고 전기 절연을 제공하며 그리고 전도성인 커버들과 피팅되거나 또는 전도성 스크린을 갖는, 데드 엔드 플러그(dead end plug)들 내의 나사로 폐쇄될 수 있다. 이러한 커버는 미사용 애퍼처에 대해 회로 차단기 스크린의 연속성을 보장할 것이다.

캡슐화의 절연층은, 예를 들어, 실리콘 고무로 이루어질 수 있다. 전도층은, 예를 들어, 실리콘 전도성 코팅 또는 절연층에 지속적인 결합을 형성할 다른 전도성 중합체 또는 물질일 수 있다. 언급한 바와 같이, 캡슐화는, 전기 응력 제어를 위해, 내부에 하나 또는 그 초과의 전도 또는 반전도층(semi-conductive layer)들을 갖는 세그먼트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1a에서, 캡슐화(20)의 세그먼트(20A)는, 그 부분에서 응력 제어 층(27A)을 포함한다. 이러한 층은, 예를 들어, 고 유전율 재료들 또는 비선형 산화 아연 코팅층들에 의해 응력 제어로 이루어질 수 있다. 캡슐화는, 진공 인터럽터 모듈, 이를 테면, 구조적 절연 실린더(24)의 내부 부분들에 결합된 오버몰딩일 수 있다. 캡슐화는 하나의 피스로 이루어질 수 있거나 또는 여러 피스들로 구성될 수 있다. 도 1a에서, 캡슐화는 2개의 피스들로 구성되며, 캡슐화의 피스들(20A 및 20B) 사이에 계면(20C)이 있다. 이러한 계면은, 사용되는 경우, 유전체 그리이스(dielectric grease)를 포함할 수 있다.

도 2a를 참조하면, 이는, 구동 모듈 하우징(262) 및 구동 부재(264)를 포함하는, 구동 모듈(260)의 단면의 측면도의 예를 도시한다. 도 2b는 이러한 구동 부재를 개별적으로 도시한다. 구동 부재(264)의 부분(264B)은 구동 부재 부분(264B)의 단부들에 인접한 구동 부재의 부분들을 서로로부터 전기적으로 절연시킨다. 구동 부재 하우징은 구동 부재의 부분(예를 들어, 단부들을 제외한 구동 부재)을 주위 공기로부터 절연시킨다. 도 2a에서, 주위 공기로부터 절연된 구동 부재 부분은 전체 전기 절연 부분, 즉 부분(264B)을 포함하며; 그러한 구성이 바람직하지만 필수적인 것은 아니다. 구동 부재는 로드일 수 있고, 다양한 단면들, 이를 테면, 원형 또는 직사각형을 가질 수 있다. 전기 절연 구동 부재 부분은, 예를 들어, GRP 또는 유리 충진 나일론으로 이루어질 수 있다.

구동 모듈(260)은, 적어도, 구동 부재(264)가 면(14A)을 갖는 전기 컨택트와 기계적으로 결합가능하다는 의미에서, 도 1a 및 도 1b에 도시된 진공 인터럽터 모듈(10)과 매칭된다. 본 예에서, 이 결합은 이동가능한 컨택트 스템(15A)을 포함하게 된다. 또한, 본 예에서, 구동 모듈(260)의 구동 부재(264)와 면(14A)을 갖는 전기 컨택트 간의 결합은 진공 인터럽터 모듈의 슬라이딩 컨택트 부재(16)를 포함하게 된다. 구동 부재(264)는, 이 예에서 원통형 돌출부(264P)를 포함하는 단부 부분(264A)을 포함한다. 이 단부 부분은 슬라이딩 컨택트 부재(16)와 체결된다. 구동 부재는 나사부들을 사용하여 슬라이딩 컨택트 부재에 부착될 수 있다. 본 예에서, 구동 부재의 원통형 돌출부(264P)는, 슬라이딩 컨택트 부재(16)의 나사부와 매칭되는 나사부(264T)를 갖는다. 구동 부재의 단부 부분 및 슬라이딩 컨택트 부재는 상이한 매칭 형상들을 가질 수 있는데, 예를 들어, 슬라이딩 컨택트 부재는 구동 부재와의 계면에서 원통형 캐비티 대신 돌출부를 가질 수 있고; 구동 부재는 이 돌출부에 부착가능한 캐비티를 구비할 수 있다. 또한, 다중-램 기술이 사용될 수 있다.

도 2a의 예에서, 구동 모듈 하우징(262)은, 전기 절연 재료를 구동 모듈 하우징 내로 도입 및 압출하기 위한 밀봉가능한 그랜드(gland)(268)를 포함한다. 구동 모듈은, 균일한 압력과 소량의 누출 보충을 유지하기 위해서 외부 저장고 또는 압력 용기에 연결될 수 있다. 대안으로, 구동 모듈 하우징은 이러한 채널을 포함하지 않을 수 있다. 어떤 경우, 회로 차단기가 사용될 경우, 구동 부재 부분(264B)은 절연 유체(266), 이를 테면, 유전체 액체 또는 겔에 침지될 수 있다. 예를 들어, 구동 부재 부분(264B)은 실리콘 오일에 침지될 수 있다. 하우징으로부터 절연 재료의 누출 또는 외부로부터의 오염을 방지하기 위해서, 구동 부재는 구동 모듈 하우징에 밀봉가능하게 부착될 수 있다. 도 2a 및 도 2b의 예에서, 구동 부재(264)는 피스톤 밀봉들(271A 및 271B)을 포함한다. 이러한 밀봉은, 예를 들어, PTFE(polytetrafluoroethylene)으로 제조될 수 있다.

구동 모듈 하우징은, 진공 인터럽터 모듈, 특히 이동가능한 전기 컨택트와는 상이한 부분과 체결되거나 또는 거기에 부착하도록 정형될 수 있다. 도 2a에서, 구동 모듈 하우징(262)은 연결 블록(17A)과 체결되도록(도 1a 참조), 플랜지(263AF)를 포함한다. 이 부착은, 예를 들어, 나사부들을 사용할 수 있다. 플랜지(263AF)는 전술한 바와 같이 나사부(263AT)를 갖는다. 또한, 구동 모듈 하우징은 진공 인터럽터 모듈의 캡슐화에 피팅되는 형상을 취할 수 있다(캡슐화가 그 모듈에 포함되는 경우).

도 1a, 도 1b, 도 2a 및 도 2b의 예들에서와 같은 나사부들을 사용하면, 구동 모듈 하우징(262)이 진공 인터럽터 모듈(10) 내의 개구(22) 안으로 삽입되고 나사부(263AT)가 나사부(17T) 안으로 체결되도록 회전될 수 있다. 구동 부재(264)는, 나사부(264T)가 슬라이딩 컨택트 부재(16) 내 나사부 안으로 체결되도록 독립적으로 회전될 수 있다. 이러한 구성에서, 충분한 강도와 정확한 조정의 기계적 결합을 획득하는 것이 가능할 수 있다.

이 구동 모듈 하우징은 여러 부분들의 어레인지먼트일 수 있다. 예를 들어, 구동 모듈 하우징(262)은 하우징 바디(224), 플랜지(263AF)를 구비한 제 1 단부 피팅(263A), 제 2 단부 피팅(263B), 및 전도층(267)을 포함한다. 하우징 바디는 하우징의 단부들을 서로로부터 전기적으로 절연시킨다. 또한, 하우징 바디는 구동 부재의 단부들을 서로로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다. 하우징 바디는, 예를 들어, 플라스틱, 이를 테면, 이르탈리트(ertalyte)로 이루어질 수 있다. 대안으로, 하우징 바디는 다른 강성 절연 재료로 이루어질 수 있다. 단부 피팅들은, 전도성 재료, 예를 들어, 금속으로 이루어진다. 이러한 피팅들의 어레인지먼트는 회로 차단기의 고전압 부분들 둘레로 스크리닝을 구축하는데 도움이 될 수 있다. 단부 피팅들은, 예를 들어, 하우징 바디(224)에 본딩되거나, 크림플(crimple)되거나 또는 나사체결될 수 있다. 또한, 전도층(267)은 회로 차단기의 고전압 부분들 둘레의 스크리닝에 기여한다.

구동 부재에서, 전기 절연 부분에 인접한 부분들은 또한 전도성일 수 있다. 이러한 어레인지먼트는 회로 차단기의 고전압 부분들 둘레로 스크리닝을 구축하는데 도움이 될 수 있다. 도 2a 및 도 2b에서, 구동 부재(264)는 전술한 바와 같이 단부 부분(264A) 및 단부 부분(264C)을 갖는다. 또한, 구동 부재(264)는 피스톤 밀봉들(271A, 271B)을 갖는다. 단부 부분들(264A 및 254C)은 또한 구동 부재의 단부 피팅들로도 지칭될 수 있다. 그들은 원형일 수 있고 금속으로 이루어질 수 있다.

구동 부재가 액추에이터에 결합되게 된다. 단부 피팅(264C)은 그러한 결합을 위해 정형될 수 있으며, 예를 들어 돌출부, 또는 특히 원통형의 캐비티, 및 나사부를 구비한다.

도 2a에서, 전기 절연성 구동 부재는 구동 모듈 하우징에 대하여 가장 우측 포지션에 있다. 구동 부재(264)가 이러한 포지션에 있고 구동 모듈(260) 및 진공 인터럽터 모듈(10)이 고전압 회로 차단기를 형성하도록 결합될 경우, 전기 컨택트 면(14A)이 전기 컨택트 면(14B)과 체결된다(도 4b를 또한 참조한다). 구동 부재(64)가 가장 좌측 포지션으로 이동될 수 있다; 이 경우, 단부 피팅(264C)이 파선(265B)에 도달할 것이다. 물론, 구동 부재의 다른 부분들도 이동할 것이다. 피팅(264A)의 좌측 에지 및 구동 부재의 절연 부분(264B)의 우측 에지가 파선(265A)에 도달할 것이다. 구동 부재(264)가 그러한 포지션을 획득할 경우, 전기 컨택트 면들(14A 및 14B)은 체결해제된다(도 4a를 또한 참조한다).

구동 모듈(260) 및 진공 인터럽터 모듈이 회로 차단기를 형성하도록 결합되고, 진공 인터럽터 모듈이 캡슐화를 갖는 경우, 캡슐화는 구동 모듈의 추가적인 단부, 예를 들어, 스크리닝 피팅, 이를 테면, 도 2a의 단부 피팅(263B)까지 연장되지 않을 수 있다. 이는, 전도층(267)이 스크리닝을 형성하는 기여도를 증가시킬 것이다. 전도층은 반-전도성 "어스(earth)-스크린" 페인트의 층일 수 있다. 구동 모듈 하우징과 캡슐화 사이의 계면은 트래킹 내성 전기 밀봉을 제공하기 위해 그리이싱될 수 있다.

절연 드라이버 모듈은 유지보수없이 250,000회의 사이클들을 초과하여 동작하도록 설계될 수 있다. 그것은 25kV 레일 고전압 절연 요건들에 적합하도록 200kV 또는 그 초과의 BIL(basic insulation level) 등급을 가질 수 있다. 이는, 진공 인터럽터 모듈 및 액추에이터와의 선택된 기계식 연결들로 인해, 교체가능할 수 있다.

도 3을 참조하면, 이것은 고전압 회로 차단기를 위한 다른 구동 모듈(360)의 단면 예를 도시한다. 구동 모듈(360)은 또한 진공 인터럽터 모듈(10)과 결합가능할 수 있다. 구동 모듈(360)은 구동 모듈 하우징(362) 및 전기 절연 구동 부재(364)를 포함한다. 구동 모듈 하우징(362)은 도 2a의 플랜지(263AF)와 유사한 플랜지(363AF)를 포함한다. 또한, 구동 모듈 하우징(362)은 도 2a의 돌출부(264P)와 유사한 돌출부(364P)를 포함한다. 추가로, 나사부들(363AT 및 364T)은 도 2a의 각각의 나사부들(263AT 및 264T)과 유사하다. 따라서, 구동 모듈(360)은 진공 인터럽터 모듈(10)과 결합될 수 있다.

구동 부재(364)는 부분들(364A, 364B 및 364C)을 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 구동 부재 부분(364B)은 부분들(364A 및 364C)을 서로로부터 전기적으로 절연시킨다. 또한, 구동 부재의 부분, 특히 절연 부분(364B), 단부 부분(364A)의 섹션(364AF) 및 단부 부분(364C)의 섹션(364CF)으로부터 구성되는 부분은 주위 공기로부터 절연된다. 이를 위해, 구동 모듈 하우징(362)은 섹션들(364AF 및 364CF)에 단단히 부착된 벨로우즈들(371A 및 371B)을 포함한다. 벨로우즈들은 스테인레스 스틸로 이루어질 수 있다. 구동 부재(364)가 가장 좌측 포지션으로 이동할 경우, 구동 부재(364)는 부분(364A)의 두꺼운 섹션이 파선(365A)에 그리고 부분(364C)이 파선(365B)에 도달한다(도 5). 절연 부분(364B) 및 섹션들(364AF 및 364CF)이 파선(365B)의 방향으로 동일한 거리를 이동한다.

주위 공기로부터 절연된 구동 부재(364)의 부분은 절연 재료(366), 이를 테면, 가스에 침지될 수 있거나, 또는 진공 인터럽터 모듈 내의 진공과는 상이한 진공으로 둘러싸여질 수 있다. 가스는 육플르오르화황(SF₆)일 수 있다. 이는, 주위 공기압을 초과하는 압력 하에 있을 수 있다. 구동 모듈 하우징 내의 진공은 진공 인터럽터 모듈 내의 진공보다 높은 가스 압력을 가질 수 있다(즉, 구동 모듈 내의 진공 레벨은 진공 인터럽터 모듈 내의 진공 레벨보다 더 높을 수 있다).

구동 모듈 하우징(362)은 세라믹일 수 있는 절연 바디(324)를 추가로 포함한다. 또한, 이는 캡들(322A 및 322B)을 포함하며, 이는, 예를 들어, 금속으로 이루어져 전도성일 수 있다. 이는, 절연 또는 유전 충진제(325), 바람직하게는, 로드, 즉 구동 부재(364)를 위한 보이드가 없는 전기 절연 튜빙(334) 및 가이드 칼라들(368, 369)을 더 포함한다. 단부 피팅들(363A 및 363B)은 단부 피팅들(263A 및 263B)과는 상이한 형상이지만, 이들은 마찬가지로 예를 들어 금속으로 이루어져 전도성일 수 있다. 층(267)과 유사한 전도층이 단부 피팅(363B) 근처의 튜빙(334)에 추가될 수 있다.

도 4a 및 도 4b를 참고하면, 그것들은 철도들을 위한 고전압 회로 차단기(400)의 측면도를 도시한다. 회로 차단기(400)는 구동 모듈(260)과 체결되는 진공 인터럽터 모듈(10), 및 전기 컨택트들(14A 및 14B)를 체결하거나 또는 체결해제하기 위한 구동 모듈의 구동 부재와 결합되는 액추에이터(490)를 포함한다. 도 4a에서, 컨택트들이 체결해제된다. 도 4b에서, 이들 컨택트들이 체결된다.

본 예에서, 액추에이터는 케이싱(494) 내에 있는 컨택트 압력 스프링(492)을 통해 구동 부재와 결합된다. 액추에이터에는 바디(499)와 샤프트(489)를 갖는다. 바디는 구동 모듈의 하우징에 대하여 고정 포지션에 있다. 이 포지션은, 나사들 또는 볼트(497A 및 497B)에 의해 구동 모듈 하우징에 부착되는 고정 브래킷(496)에 의해 유지된다. 액추에이터는 샤프트 포지션을 결정하기 위한 포지션 센서를 포함할 수 있다. 액추에이터는 제어 신호들을 수신하기 위한 소켓을 포함할 수 있다.

회로 차단기는 베이스 플레이트, 이를 테면, 베이스 플레이트(498) 상에 장착될 수 있다. 회로 차단기는 방진 장착부를 갖춘 열차 차량에 장착될 수 있다.

도 5를 참조하면, 그것은 구동 모듈(360)과 체결된 진공 인터럽터 모듈(10)을 포함하는 고전압 회로 차단기(500)를 도시한다. 전기 컨택트들(14A, 14B)도 마찬가지로 체결된다.

도 6a, 도 6b 및 도 6c를 참조하면, 그것들은 보호 케이스가 피팅된 회로 차단기의 회로 차단기(600)의 외부의 평면도, 측면도 및 정면도를 도시한다. 회로 차단기(600)는 열차 차량의 루프, 또는 루프 외측, 또는 공기역학 커버 아래에 수평으로 장착될 수 있다. 회로 차단기는 190mm를 초과하지 않는 높이, 애퍼처들이 없는 영역들에서는 185mm를 초과하지 않는 너비, 그리고 애퍼처들이 있는 영역들에서는 260mm를 초과하지 않는 너비를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 회로 차단기는 바람직하게는 980mm를 초과하지 않는 길이를 가질 수 있다. 회로 차단기의 스크리닝은 접지되거나 그라운딩되어야 하고, 회로 차단기는 접지된 구조들에 닿을 수 있다.

진공 인터럽터 모듈, 구동 모듈 및 액추에이터와 같은 이러한 회로 차단기 부분들이 기계적으로 결합되는 동안, 회로 차단기는 유선을 통해 및/또는 무선으로 제어 유닛에 연결될 수 있다. 와이어 연결이 사용되어야 할 경우, 회로 차단기는 액추에이터를 제어 유닛에 연결하기 위해 커넥터가 있는 소켓 또는 와이어를 포함한다. 제어 유닛은 이동가능한 컨택트를 체결하거나 또는 체결해제할 것을 액추에이터에 지시한다. 따라서, 이 기술은, 예를 들어, 상술된 바와 같은 구성들 중 하나의 회로 차단기 및 제어 유닛을 포함하는 고전압 회로 차단기 시스템을 제공한다. 제어 유닛은 열차로부터의 신호들을, 이동가능한 컨택트를 체결하거나 또는 체결해제하기 위해 액추에어터를 제어하는 신호들에 대해 적응시킨다.

도 7a를 참조하면, 회로 차단기(700), 및 진공 인터럽터 모듈에서 전기 컨택트들을 체결하거나 또는 체결해제할 것을 회로 차단기의 액추에이터에 지시하는 제어 유닛(710)을 포함하는 회로 차단기 시스템(750A)이 개략적으로 도시된다.

또한, 도 7a는, 회로 차단기가 열차 차량의 루프(790) 상에 배치될 수 있고, 제어 유닛(710)이 열차 차량의 루프 아래에 배치될 수 있다는 것을 도시한다. 본 예에서, 제어 유닛은 회로 차단기 제어 연결부(712)를 통해 회로 차단기에 제어 신호들을 전송한다. 제어 유닛(710)은 열차 제어 연결부(714)를 통해 열차로부터 신호들을 수신한다. 또한, 도 7a는 회로 차단기가 온-루프로 포지셔닝될 경우 수평으로 배향될 수 있음을 도시한다.

또한, 도 7a는, 회로 차단기가, 본 예에서 접지 스위치(740)를 통해 팬토그래프(pantograph)(730)에 연결되는 것을 개략적으로 도시한다. 접지 스위치 및 팬토그래프는 회로 차단기 시스템의 부분들로 간주될 수 있다.

회로 차단기로부터의 고전압이, 스크리닝된 고전압 케이블(784)을 통해 언더플로어 트랙션 트랜스포머(760)로 전달될 수 있다. 또한, 이는 차량간 점퍼(770)를 통해 다른 차량으로 전달될 수 있다.

팬토그래프 및 접지 스위치로부터 보호되지 않은 연결이 종료하는 높이가 높이 H로 마킹된다. 이는, 간극(clearance)에 의해 허용되는 접지 구조들까지의 최소 거리보다 짧지 않을 수 있다. 회로 차단기(700)가, 케이블 종단 부싱(706)을 포함하는 부싱 어셈블리(701)를 통해 접지 스위치(740)에 연결된다. 부싱 어셈블리는 바람직하게는 강성 종단 부싱 어셈블리이다.

선택으로서, 회로 차단기는 파선(780)으로 개략적으로 도시되는 커버에 의해 보호될 수 있다. 커버는, 회로 차단기 시스템의 공기 저항을 감소시키는 공기역학일 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로, 이는 기계적 보호로서 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 이는, 열차 차량의 루프 상에 배치되는 스크리닝된 케이블(784)의 그 부분을 보호할 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로, 커버는 오염, 태양 또는 비에 의해 야기된 것과 같은 환경적인 영향들로부터 회로 차단기를 보호할 수 있다.

도 7b를 참조하면, 회로 차단기 시스템(750A)의 평면도가 도시된다(그러나, 상술된 부분들 모두가 도시되지 않는다; 예를 들어, 제어 유닛(710)은 도 7b에 도시되지 않았다). 도 7b에서, 시스템(750A)은 전류 트랜스듀서들(893A, 893B 및 893C), 스크리닝된 서지 피뢰기들(890A 및 890B), 및 스크리닝된 전압 트랜스듀서들 또는 프로브들(895A 및 895B)를 추가로 포함한다는 것을 알 수 있다. 전류 트랜스듀서(893A)는 회로 차단기(700)를 통해 전체 전류를 측정하는데 유용하다. 전류 트랜스듀서들(893B 및 893C)은 상이한 회로 브랜치들로 흐르는 전류들을 측정하는데 유용하다. 특히, 전류 트랜스듀서(893B)는 차량간 점퍼(intercar jumper)(770)를 통해 흐르는 전류를 측정하는데 유용하며, 전류 트랜스듀서(893C)는 언더플로어 트랙션 트랜스포머(760)로 흐르는 전류를 측정하는데 유용하다. 그러한 분기는 더블 스택 케이블 종단(803)으로 배열된다(물론, 다른 분기들이 회로 차단기의 상이한 애퍼처들에서 시작할 수 있다). 더블 스택 케이블 종단은 2개의 분리가능한 케이블 스크리닝된 커넥터들로 구성될 수 있다. 회로 차단기 시스템에서 사용될 수 있는 엘리먼트들의 보다 상세한 도시들이 도 8a 내지 도 8e에 도시된다.

도 7c를 참조하면, 그것은 회로 차단기 시스템의 부분들이 열차 차량에서 분배될 수 있는 방법에 대한 예들을 2가지 더 개략적으로 도시한다. 시스템(750B)은 스크리닝된 케이블들(784A 및 784B)을 통해 각각 언더플로어 트랙션 트랜스포머(760)에 연결된 2개의 회로 차단기들(700A 및 700B)을 포함한다.

도 7c의 회로 차단기(700A) 및 제어 유닛(710A)의 포지션들로부터, 회로 차단기 및 이와 연관된 제어 유닛 둘 모두가 열차 차량의 루프 상에 배치될 수 있다는 것을 알 수 있다. 선택적으로서, 이들은 루프가 만곡되어 있는 경우 루프 외곽선 또는 커버(782) 아래에 배치될 수 있다.

또한, 회로 차단기(700B) 및 제어 유닛(710B)의 포지션들로부터, 회로 차단기 및 이와 연관된 제어 유닛 둘 모두가 열차 차량의 루프 아래에 배치될 수 있다는 것을 알 수 있다. 회로 차단기 및 제어 유닛은 컴파트먼트(722)과 같은 동일한 컴파트먼트에 배치될 수 있다. 회로 차단기는 루프 부싱(716) 및 스크리닝된 케이블(784C)을 통해 팬토그래프에 연결될 수 있다. 팬토그래프에 대한 회로 차단기의 연결은 접지 스위치를 포함하지 않을 수 있다. 회로 차단기는 수직으로 배향될 수 있다. 컴파트먼트는 회로 차단기를 전자기적으로 차폐할 필요가 없는데, 즉, 이는 유전체 벽을 가질 수 있다. 회로 차단기부터 그러한 벽까지의 거리는 높이 H보다 짧을 수 있으며, 심지어 0일 수 있다.

도 6a 내지 도 6c를 참조하여 상술된 회로 차단기의 기하학적 파라미터들에 기초하여, 회로 차단기가 내부에 배치될 수 있는 컴파트먼트의 최대 치수(D1)는 120 센티미터보다 작을 수 있는 것으로 추정될 수 있다. 제 2 최대 치수는 100, 50 또는 심지어 35 센티미터 미만일 수 있다. 제 3 최대 치수(D3)는 80, 40 또는 심지어 20 센티미터 미만일 수 있다. 최소 치수들은 조합으로 달성될 수 있다.

또한, 회로 차단기 시스템은, 예컨대 본원에 설명된 바와 같은 고전압 회로 차단기, 및 예를 들어, 접지 디바이스, 서지 어레스터, 전류 트랜스포머, 전류 트랜스듀서, 전압 트랜스듀서, 안전 접지 스위치에 연결하기 위한 부싱 어셈블리 중 적어도 하나로부터 형성될 수 있다.

도 8a 내지 도 8f를 참조하면, 회로 차단기 시스템, 이를 테면, 시스템(750A 또는 750B)에 사용될 수 있는 몇몇 디바이스들 및 컴포넌트들이 도시되어 있다.

도 8a에는 고전압 케이블 종단(802)이 도시되어 있다. 이 종단은 또한 케이블 스크리닝된 분리가능한 커넥터로도 지칭될 수 있다. 이 종단의 단부(802A)는 회로 차단기의 하나 또는 그 초과의 애퍼처들과 매칭된다. 전압 케이블 종단은 RSTI-CC-68 모델일 수 있다.

도 8b에는 더블 스택 고전압 케이블 종단(803)이 도시되어 있다. 전압 케이블 종단은 RSTI-CC-68 모델일 수 있다.

도 8c에는 스크리닝된 서지 피뢰기(890)가 도시되어 있다. 서지 피뢰기의 접지 리드(892)는 그라운딩되게 된다. 서지 피뢰기(890)는 서지 피뢰기들(890A 및 890B)과 유사하게 도시된다(도 7b 참조); 이러한 서지 피뢰기들은 동일한 모델 또는 상이한 모델들일 수 있다. 예를 들어, 서지 피뢰기들은 RSTI-SA-10 모델일 수 있다.

도 8d에는 강성 종단 부싱 어셈블리(801)가 도시되어 있다. 어셈블리는 RSTI-CC-68 모델일 수 있다.

도 8e에는 전류 트랜스듀서(893)의 측면도 및 평면도가 도시되어 있다. 이는 전류 트랜스듀서들(893A, 893B 및 893C)(도 7b 참조)과 유사하게 도시되었지만, 이들 전류 트랜스듀서들은 상이한 전류들을 측정하는데 사용될 수 있기 때문에 상이할 수 있다.

도 8f에는 스크리닝된 전압 트랜스듀서 또는 프로브(895)가 도시되어 있다. 이는 스크리닝된 전압 프로브들(895A 및 895B)과 유사하게 도시되어 있지만, 이들 전압 프로브들(도 7b 참조)은 상이한 전압들을 측정하기 위해 사용되기 때문에 상이할 수 있다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 이들은 도 7a 및 도 7b에 도시된 회로 차단기 시스템(750A)의 부분의 평면도 및 측면도를 도시한다(도 9a 및 도 9b는, 예를 들어, 제어 유닛(710)을 도시하지 않는다). 회로 차단기(700)는 그 측면들에 5개의 애퍼처들을 갖는다. 상부의 길쭉한 부분 위와 저부면의 길쭉한 부분 위에는 애퍼처들이 없다. 회로 차단기(700)는 하드 쉘(hard shell)(711)에 패킹된다(이러한 엘리먼트는 "보호 케이스"로도 지칭되며, 회로 차단기(600) 및 도 6을 참조한다).

추가로, 상기 언급된 부분들에 관하여 다음을 주의해야 한다. 제어 유닛은, 제어 유닛을 열차 전원 공급장치에 연결하기 위한 소켓을 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 제어 유닛은 그 자신의 전원 공급장치, 예를 들어, 배터리 및/또는 태양열 전력 발전기에 연결될 수 있다.

제어 유닛을 구비하는 회로 차단기 시스템에서, 2개 또는 그 보다 많은 전기 컨택트들 중 임의의 것을 통해 전류를 측정하기 위한 전류 트랜스듀서(또는 프로브), 및/또는 2개 또는 그보다 많은 전기 컨택트들 사이의 전압 바이어스를 측정하기 위한 전압 트랜스듀서(또는 프로브)가 유리하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛은 진공 인터럽터 하우징에서의 진공의 손실 및/또는 트립핑 조건을 검출하기 위해서 측정 결과들을 프로세싱할 수 있다. 회로 차단기 시스템은 고전압 프로브를 제어하기 위한 전자 유닛을 포함할 수 있다.

일부 경우들에서, 전압 및/또는 전류 프로브가 제어 유닛에 연결될 필요는 없다. 예를 들어, 이러한 디바이스들은 에너지를 계측하는데 사용될 수 있으며, 에너지 계측은 제어 유닛에 의해서뿐만 아니라 에너지 계측기에 의해서도 수행될 수 있다. 또한, 측정들의 결과들이 기록될 수 있다. 이러한 데이터는 서비스 이력, 상태 모니터링, 및 오류 분석을 위해 사용될 수 있다.

또한, 전압 프로브는 열차 시스템 제어(안전 연동장치들)를 위한 신호들, 및/또는 결함 회로 차단기 검출, 및/또는 전압 사이클에 대한 회로 차단기 동작의 정확한 타이밍, 및/또는 고조파 전압 모니터링을 신규 열차 테스팅 동안 제공하는데 사용될 수 있다. 전압 프로브 신호들은, 회로 차단기 제어 유닛으로 전송될 경우, 예를 들어 전력 손실 또는 제어 카드 오류에 반응하도록, 진공 인터럽터 모듈의 이동가능한 컨택트를 체결해제하는데 사용될 수 있다.

상기 예시된 회로 차단기들, 진공 인터럽터 모듈들, 및 구동 모듈들은 다음과 같은 이유들로 인해 유리할 수 있다. 종래의 고 AC 전압 철도 회로 차단기가 진공에서 컨택트를 이동시키기 위한 구동 로드를 가지는 한편, 그러한 로드의 길이는, 예를 들어 공기에서의 표면 연면 경로 길이 요건(surface creepage path length requirement)들로 인해 상당하다. 그러나, 이러한 길이더라도 종래의 로드는 공기 습도로 인한 표면 응축으로 인해 전기 플래시오버를 일으키기 쉽다. 또한, 본 발명에 따르면, 종래의 로드에서 이러한 전기 플래시오버 위험의 존재는, 로드가 주위 공기에 노출되는 것을 제거함으로써, 디바이스의 내구성을 실제로 증가시킬 수 있다. 또한, 종래의 상대적으로 긴 로드의 길이는, 로드를 더 짧게 제작함으로써 회로 차단기의 크기를 감소시킬 수 있다. 전기 절연 구동 부재가 그 자신의 하우징에 배치되는 동안, 그러한 하우징은 약간의 공간을 차지하고, 일반적으로 회로 차단기의 크기를 증가시킬 것이다. 그러나, 본 기술에 따르면, 추가되는 하우징으로 인한 디바이스의 크기의 증가는 로드, 즉, 구동 부재의 크기의 감소에 의해 과잉보상될 수 있다. 따라서, 구동 부재는 30 센티미터보다 더 짧을 수 있다. 예를 들어, 그것은 20 센티미터보다 더 짧을 수 있다.

회로 차단기의 개선된 내구성 및 더욱 단순한 유지보수는 철도들의 개발 추세로 인해 상당한 이점을 유도할 수 있다. 새로운 트랙들 및 분기들의 구성, 고 AC 전압의 보다 광범위한 사용뿐만 아니라, 열차들의 일반적으로 더 빠른 속도 및 더욱 빈번한 사용과 같은 그러한 인자들은 회로 차단기가 기능해야 하는 사이클들 수에 대한 새로운 요구들을 설정한다.

또한, 진공 인터럽터 모듈에 결합될 수 있고 구동 모듈에 결합되지 않을 수 있거나 또는 적어도 구동 모듈의 부분에 대해 성형되지 않을 수 있는 캡슐화는, 로드가 더 짧게 제작될 경우 기계적 결함의 위험을 감소시킬 수 있다. 사실상, 로드가 더 짧게 제조되지만 주위 공기로부터의 보호가 실현되지 않는 경우, 회로 차단기의 부분들은 감소된 내전압 능력을 부분적으로 보상하기 위해서 더욱 단단하게 제작될 필요가 있을 것이다. 그러나, 이는, 특히 고무 부분들이 존재하는 경우 피로 또는 분리/결합해제 고장의 위험을 증가시킬 것이다. 또한, 이러한 고장의 위험은 철도 차량 장비(rolling stock equipment), 특히 고속 열차들의 경우 더 높다.

그러나, 전기 절연 구동 부재를 갖는 구동 모듈이 오버몰딩(overmoulding) 프로세스 이전에 진공 인터럽터 모듈에 부착되는 구성도 가능하다. 이 경우 캡슐화가 영구적으로 구동 모듈에 결합되고, 구동 모듈은, 종래의 로드 어셈블리보다 적은 공간을 차지하지만 교체가능하지 않다.

어떤 경우든, 캡슐화는 접지된 구조들로부터 회로 차단기까지의 최소 거리들을 감소시킬 수 있다. 즉, 접지된 구조들, 이를 테면, 열차 루프, 또는 캐비넷 벽들 또는 문들, 또는 공기역학 커버에 대한 전기 공기 간극(electrical air clearance) 요건들이 폐지될 수 있다. 회로 차단기의 루프을 벗어난 배치는, 외부 영향들, 기계 및 환경으로부터의 디바이스의 향상된 보호로 인해 디바이스 내구성을 훨씬 더 증가시키는데 도움이 된다.

회로 차단기를 더 작게 제작하는 것 전기 공기 간극들 요건들을 폐지하는 것은, 회로 차단기의 배치를 위해 요구되는 공간의 치수들, 특히 높이를 감소시킬 수 있다. 달성가능한 감소는 철도 개발의 특정 트렌드들으로 인해 특히 중요한 이점을 유도한다. 예를 들어, 달성가능한 감소는 열차 차량 내부의 회로 차단기를, 특히 첨단 고속 열차 차량들의 다소 작은 컴파트먼트들에; 또는 회로 차단기에 피팅된 공기역학 커버 아래의 열차 루프 상에; 그리고/또는 수평으로 배열할 수 있게 한다.

따라서, 달성가능한 감소는, 높은 고도, 추운 날씨, 높은 습도 또는 높은 공기 오염 지역들을 통과하여 진행되는 열차 노선들에 사용하도록 열차 차량들을 구축하거나 또는 적응시킬 수 있다. 추가로, 그러한 열차 차량들은 여유공간이 더 좁은 터널을 통과하거나 여유공간이 더 좁은 다리들 아래로 진행할 수 있다. 또한, 더블 데커 열차들을 구축하는 것은, 회로 차단기를 배치하는데 필요한 공간이 더 작은 경우에 용이하다.

따라서, 다시 말해서, 본 발명은, 모든 고전압 컴포넌트들이 절연체로 전적으로 캡슐화되고, 그라운딩될 수 있는 스크린으로 둘러싸여지는 소형 회로 차단기 및 연관된 연결 시스템을 제공한다; 이는 종래의 열차 회로 차단기들에 요구되는 큰 전기 공기 간극을 필요로 하지 않고 열차 차량 구조 내 또는 그 아래에 안전한 설치를 허용하고, 따라서 임의의 인클로징 캐비넷, 케이스 또는 커버의 크기 및 무게의 현저한 감소를 실현하는, 노출된 고전압 표면들 또는 외부 전기장들이 없음을 의미한다.

또한, 본 발명은, 오염, 침전 또는 공기압에 의해 영향을 받지 않는 전기 절연 특성들을 가지며, 따라서 유지보수가 요구되지 않고 극한 조건들에서 동작될 수 있는 완전 캡슐화된 시스템을 제공한다.

본원에 설명된 기술에 따른 회로 차단기 시스템을 포함하는 열차 차량(넓은 의미에서, 예를 들어, 기관차를 포함함)은 또한 본 발명에 의해 인에이블되는 것으로 간주된다는 것을 주목해야 한다. 특히, 열차 차량은, 루프를 벗어난 포지션에 있거나, 또는 커버로 보호되고, 그리고/또는 수평으로 장착되는 회로 차단기를 포함할 수 있다. 열차 차량은 회로 차단기 시스템에 연결되는 팬토그래프를 포함할 수 있다.

또한, 회로 차단기를 포함하고, 회로 차단기와 임의의 접지 컴포넌트 사이의 최소 거리가 현재 공기 간극보다 더 작은 열차 차량이 또한 본 기술과 관련되는 것으로 간주된다.

본 발명이 그것에 따라 구성되는 그 물리적 실시예들에 대하여 설명되었지만, 본 발명의 다양한 수정들, 변경들 및 개선들이 상기 교시들에 비추어 이루어질 수 있고 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 첨부된 청구항들의 범위 내에 있을 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

이외에도, 당업자에게 익숙한 것으로 여겨지는 그러한 영역들은, 본원에 설명된 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해서 본원에서 설명되지 않았다. 따라서, 본 발명이 특정 예시된 실시예들로 제한되지 않으며, 첨부된 청구항들의 범위에 의해서만 제한된다는 것을 이해해야 한다.

Claims (15)

1. 고전압 회로 차단기(400, 500, 600, 700, 700A, 700B)로서,
   진공 인터럽터 하우징(12) 및 상기 진공 인터럽터 하우징(12) 내의 적어도 2개의 전기 컨택트들(14A, 14B)을 포함하는 진공 인터럽터 모듈(10) ―상기 2개의 전기 컨택트들(14A, 14B) 중 적어도 하나(14A)는 다른 하나에 대해 이동가능하여, 상기 2개의 전기 컨택트들(14A, 14B)은 고전압을 스위치 온 및 오프하기 위해 하나의 전기 컨택트를 다른 전기 컨택트로부터 체결 및 체결해제할 수 있게 함―;
   구동 모듈 하우징(262, 362) 및 전기 절연 구동 부재(264, 364)를 포함하는 구동 모듈(260, 360) ―상기 전기 절연 구동 부재(264, 364)의 적어도 일 부분(264B, 364B)은 주위 공기로부터 상기 일 부분(264B, 364B)을 절연시키는 상기 구동 모듈 하우징(262, 362)에 포함되고, 상기 전기 절연 구동 부재(264, 364)는 적어도 하나의 이동가능한 컨택트(14A)와 결합됨―; 및
   상기 적어도 2개의 전기 컨택트들(14A, 14B)의 상대적인 움직임을 제공하기 위해 상기 전기 절연 구동 부재(264, 364)에 결합된 액추에이터(490)
   를 포함하고,
   상기 전기 절연 구동 부재는 전기 절연 로드이고,
   상기 구동 모듈 하우징(262, 362)은 유전체 재료(266, 366)로 충진되거나 진공을 포함하여, 상기 전기 절연 구동 부재의 적어도 일 부분(264B, 364B)이 상기 유전체 재료(266, 366)에 침지되거나 또는 상기 진공으로 둘러싸여지고,
   상기 고전압 회로 차단기는 상기 진공 인터럽터 모듈(10)과 상기 진공 인터럽터 모듈(10)과 결합되는 구동 모듈(260, 360) 중 한 편(one piece of)을 위한 캡슐화(20)를 더 포함하고, 상기 캡슐화는 절연층, 전도층, 및 외부로부터 적어도 2개의 전기 컨택트들(14A, 14B)로의 전기 연결을 가능하게 하는 적어도 2개의 애퍼처들(26A, 26B, 26C, 26E, 26D)을 구비하는,
   고전압 회로 차단기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 구동 모듈(260, 360)과 상기 진공 인터럽터 모듈(10)은 분리가능하므로, 하나의 모듈을 교체하지 않고 다른 모듈을 교체할 수 있는, 고전압 회로 차단기.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 캡슐화(20)는 상기 구동 모듈(260, 360)을 적어도 부분적으로 수용하기 위한 개구(22)를 갖는, 고전압 회로 차단기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 회로 차단기(700, 700A, 700B, 400, 500, 600) 및 상기 2개의 전기 컨택트들을 체결하거나 또는 체결해제할 것을 상기 액추에이터에 명령하는 제어 유닛(710, 710A, 710B)을 포함하는, 철도들을 위한 고전압 회로 차단기 시스템(750A, 750B).
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제어 유닛(710, 710B) 또는 상기 회로 차단기(700B, 400, 500, 600) 중 적어도 하나는 열차 차량의 루프(790) 아래에 배치되는, 철도들을 위한 고전압 회로 차단기 시스템(750A, 750B).
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 회로 차단기(700, 700A, 700B, 400, 500, 600)는 케이블 종단 부싱(706, 806) 또는 루프를 절연하기 위한 부싱(716), 또는 접지 스위치(740) 중 적어도 하나를 통해 열차 차량의 팬토그래프(730)에 연결되는, 철도들을 위한 고전압 회로 차단기 시스템(750A, 750B).
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 회로 차단기(700, 700A, 400, 500, 600)는 수평으로 배향되고 열차 차량의 루프(790) 상에 배치되는, 철도들을 위한 고전압 회로 차단기 시스템(750A, 750B).
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 회로 차단기(700, 700A, 400, 500, 600)는 상기 열차 차량의 상기 루프 상의 공기역학 커버(780, 782) 아래에 배치되는, 철도들을 위한 고전압 회로 차단기 시스템(750A, 750B).
9. 제 4 항에 있어서,
   상기 2개의 전기 컨택트들(14A, 14B) 중 임의의 것을 통과한 전류를 측정하기 위한 전류 프로브, 또는 상기 2개의 전기 컨택트들(14A, 14B) 사이의 전압 바이어스를 측정하기 위한 전압 프로브(895) 중 적어도 하나를 더 포함하고, 상기 제어 유닛은 상기 진공 인터럽터 하우징(12)에서의 진공의 손실 또는 트립핑(tripping) 조건 중 적어도 하나를 검출하기 위해서 측정 결과들을 프로세싱하도록 적응되는, 철도들을 위한 고전압 회로 차단기 시스템(750A, 750B).
10. 제 4 항에 있어서,
    접지 스위치(740), 서지 어레스터(890, 890A, 890B), 전류를 측정하기 위한 전류 트랜스듀서(893, 893A, 893B, 893C), 케이블 종단 부싱을 포함하는 부싱 어셈블리(701, 801) 중 하나 또는 그 초과의 것을 더 포함하는, 철도들을 위한 고전압 회로 차단기 시스템(750A, 750B).
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