本实用新型属于电力电子器件的保护装置，主要在柔性直流输电系统中使用。
背景技术：
目前电力系统从发电、输电、配电到用电的各个环节，都发生着日新月异的变化，随着能源利用形态的变化和供电模式的多样化，新的发电方式不断出现，如：风力发电、太阳能发电、静止励磁方式发电等等，这些发电方式往往都存在功率控制、效率改善及平衡并网等问题，因此都能找到柔性电力技术发挥作用的场所，快速真空旁路开关作为这些电力电子器件的保护装置在整个柔性输配电电力设备中起着举足轻重的作用。真空旁路开关主要用于对电力电子半导体器件进行旁路保护，旁路开关主接点与电力电子半导体器件并联连接，正常工作时旁路开关主接点为开路，当电力电子半导体器件故障时，给旁路开关线圈加电，旁路开关主接点快速闭合，旁路电力电子半导体器件，使系统依然正常运行。
因真空旁路开关在电力系统中刚起步使用，所以现在市场上用的真空旁路开关大多存在以下问题：1）真空旁路开关的合闸时间≥5ms，时间普遍较长；2）开关均采用弹簧机械保持，线圈通电合闸后采用永磁体保持，因此合闸线圈的体积较大，开关整体的体积也太大；3）真空旁路开关在合闸时会出现弹跳现象，在大电流接通的情况下会损坏真空开关管触头；4）真空旁路开关在安装完成后不方便调试，5）因采用永磁保持合闸状态，开关的触头压力较小，负载电流一般小等于1600A。
技术实现要素：
本实用新型针对上述问题，设计出一种体积小，可靠性高，合闸速度快，弹跳小甚至无弹跳、安装调试方便，可承载大电流的柔性输电用真空旁路开关。
本实用新型的技术方案：一种柔性输电用真空旁路开关，包括壳体、前连接板、真空开关管、软铜排、永磁操作机构、手动分闸操作机构、上盖、防水部件构成，前连接板、真空开关管、绝缘子、永磁操作机构、手动分闸机构均在壳体内安装，上盖与壳体扣合，上盖设有三个出口，一个出口固定接线固定头，另外两个出口分别伸出软铜排、前连接板，这两个出口与软铜排、前连接板之间的间隙用密封圈密封，前连接板下部用螺钉固定在壳体凹腔前端底部的嵌件内，前连接板中部用紧固件固定在垫板上，垫板用紧固件固定在壳体凹腔前端上部的两个嵌件上，真空开关管静端通过螺钉固定于前连接板，真空开关管的动端和软铜排下端贴合，并用套有紧固件的调节螺杆带有长螺纹一端旋入真空开关管内，并将套好的紧固件将真空开关管的动端端面和软铜排贴合面锁紧贴实，软铜排中部固定在固定块上，固定块用紧固件固定在壳体凹腔中部的两个嵌件上，调节螺杆另一端和绝缘子一端固定在一起，绝缘子另一端也设有螺纹孔，螺纹孔中装有双头螺柱的一端，双头螺柱依次套有第一个弹簧座、合闸弹簧、第二个弹簧座、调节螺母、线圈、永磁操作机构、滑块螺母，其中第一个弹簧座用螺母紧固于绝缘子，合闸弹簧两端由弹簧座支撑，第二个弹簧座紧贴在弹簧板上，弹簧板置于壳体内部的卡槽中且与卡槽是间隙配合；弹簧板通过支撑杆与所述永磁操作机构相连。
所述永磁操作机构包括永磁筒、永磁筒安装板、静铁芯、瓦片形永磁体、隔磁片，所述永磁筒和静铁芯用紧固件固定在永磁筒安装板上，瓦片形永磁体装入永磁筒和静铁芯之间的圆环区域内，并用隔磁片镶嵌于永磁筒的凹槽内以阻挡永磁体掉出圆环，所述双头螺柱的一头依次穿过静铁芯、永磁筒、永磁筒安装板、滑块螺母，滑块螺母端部用锁紧螺母锁紧。
所述手动分闸操动机构包括脱扣器支座、手动脱扣器，脱扣器支座用紧固件固定在永磁筒安装板的端面上，脱扣器支座的开口方向背对永磁筒，手动脱扣器中间孔与脱扣器支座开口处两孔对齐，再用两端带孔的销穿过该孔，销的两端的孔各穿过一个开口销，并将开口销的开口处折弯，防止开口销滑出小孔，手动脱扣器在销上自由转动，手动脱扣器正对着的壳体区域开有椭圆口，椭圆口装有防水塞。
进一步的，还设有辅开组件，辅开组件包括辅开安装板和辅助开关，所述辅助开关固定在辅开安装板上，所述辅开安装板固定在弹簧板上。
弹簧板通过压板、固定板进行稳定，左右两个压板通过紧固件固定在壳体凹腔中部上端的左右两个嵌件内和弹簧板上端的左右两个螺纹孔内，固定板通过紧固件固定在壳体凹腔中端下部的两个嵌件上和弹簧板中端的螺纹孔上。
所述软铜排为多层紫铜带压制而成，中部为圆弧过渡区，两端镀锡。
所述线圈为导磁金属材料，其上设有金属凹腔，金属凹腔内壁粘贴有聚脂薄膜，漆包线绕制在金属凹腔内。
所述绝缘子为热压成型件，外形为圆柱形，圆柱中部设有凸起环。
本实用新型取得的有益效果：本实用新型采用的壳体是一体通腔结构，这样可以将真空开关管、绝缘子和永磁操作机构装配成一体后一起装入壳体中，弹簧板和壳体的卡槽为间隙配合，大大提高了装配效率；采用永磁操作机构，安全、节能、无污染；线圈为导磁金属材料，线圈金属凹腔内壁粘贴有聚脂薄膜，漆包线绕制在金属凹腔内，保证了线圈具有较高的耐压，该结构线圈既具有电磁线圈的功能还具有动铁芯的作用；开关在正常工作状态时为断开状态，该状态由永磁体保持，此时，大弹簧储存很大的能量，当电力电子器件发生故障时，旁路开关线圈加电，永磁体和线圈分离，大弹簧储存的强大能量瞬间释放带动真空开关管动触头与静触头快速闭合，闭合后大弹簧还储备较大能量，确保真空开关管动静触头具有足够的终端压力，合闸状态稳定、可靠，还可以大幅减小合闸时的弹跳；软铜排采用紫铜带层压而成，中部圆弧过渡区可以自由转动，两端压紧后镀锡，传统结构一般由两部分构成，铜排和软联结，这种传统结构连接面有2个，大大增加了接触电阻，温升普遍较高，尤其是大电流负载的时候，温升很难达标，本实用新型采用的软铜排只有一个接触面，减少了接触电阻（通常可以减小至30μΩ以下），使温升轻松达标，甚至优于国家标准。采用防水塞和密封圈，可以有效减少恶劣环境时外界污染物对真空旁路开关内部零部件的侵蚀，达到国家盐雾试验标准的要求；绝缘子采用热压成型技术，纵向中间凸起，在较小的体积下可有效增加爬电距离和电气间隙。绝缘子两端的嵌件具有严格的同轴度和垂直度要求，保证了整体机构具有良好的同轴度；分闸方式采用手动分闸方式，手动分闸口设置在真空旁路开关后部，也可以设置在真空旁路开关侧面。真空旁路开关工作温升低。在电流为2500A rms时，温升≤55K；在电流为2200A rms时，温升≤40K。
附图说明
图1是本实用新型的结构剖视图；
图中：1-壳体、2-上盖、3-接线固定头、4-支撑杆、5-辅开安装板、6-辅助开关、7-压板、8-双头螺柱、9-固定块、10-密封圈、11-软铜排、12-真空开关管、13-前连接板、14-垫板、15-调节螺杆、16-绝缘子、17-弹簧座、18-合闸弹簧、19-固定板、20-调节螺母、21-弹簧板、22-线圈、23-隔磁片、24-瓦片形永磁体、25-永磁筒、26-静铁芯、27-永磁筒安装板、28-脱扣器支座、29-手动脱扣器、30-滑块螺母、31-防水塞。
具体实施方式
如图所示，一种柔性输电用真空旁路开关，主要由壳体1、前连接板13、真空开关管12、软铜排11、永磁操作机构、手动分闸操作机构、上盖2、防水部件构成。防水部件有防水塞、密封圈等。前连接板13、真空开关管12、绝缘子16、永磁操作机构、手动分闸机构均在壳体1内安装。真空开关管12的外壳采用绝缘三氧化二铝陶瓷。上盖2与壳体1扣合，上盖2设有三个出口，一个出口固定接线固定头3（用来安装线路，同时防水密封），另外两个出口分别伸出软铜排11、前连接板13，这两个出口与软铜排11、前连接板13之间的间隙用密封圈10密封，前连接板13下部用内六角螺钉固定在壳体1凹腔前端底部的嵌件内，前连接板13中部用六角螺钉固定在垫板14上，垫板14用螺钉固定在壳体1凹腔前端上部的两个嵌件上，真空开关管12静端通过螺钉固定于前连接板13，真空开关管12的动端和软铜排11下端贴合，并用套有螺母的调节螺杆15带有长螺纹一端旋入真空开关管12内，并将套好的螺母将真空开关管12的动端端面和软铜排11贴合面锁紧贴实，软铜排11中部固定在固定块9上，固定块9用螺钉固定在壳体1凹腔中部的两个嵌件上，调节螺杆15另一端和绝缘子16一端固定在一起，绝缘子16另一端也设有螺纹孔（M8螺纹孔），螺纹孔中装有双头螺柱8的一端，双头螺柱8依次套有第一个弹簧座17、合闸弹簧18、第二个弹簧座17、调节螺母20、线圈22、永磁操作机构、滑块螺母30，其中第一个弹簧座17用螺母紧固于绝缘子16，合闸弹簧18两端由弹簧座17支撑，第二个弹簧座17紧贴在弹簧板21上，弹簧板21置于壳体1内部的卡槽中且与卡槽是间隙配合；弹簧板21通过四个支撑杆4与所述永磁操作机构相连。
永磁操作机构包括永磁筒25、永磁筒安装板27、静铁芯26、瓦片形永磁体24、隔磁片23，所述永磁筒25和静铁芯26用螺钉固定在永磁筒安装板27上，瓦片形永磁体24装入永磁筒25和静铁芯26之间的圆环间隔区域内，并用隔磁片23镶嵌于永磁筒25的肩台式凹槽内以阻挡永磁体24掉出圆环，所述双头螺柱8的一头依次穿过静铁芯26、永磁筒25、永磁筒安装板27、滑块螺母30，滑块螺母30端部用锁紧螺母锁紧。真空开关管动端、调节螺杆15、绝缘子16、双头螺柱8、弹簧板21、线圈22、静铁芯26、永磁筒安装板27的中心轴均处于同一轴线上。
手动分闸操动机构包括脱扣器支座28、手动脱扣器29，脱扣器支座28用紧固螺钉固定在永磁筒安装板27的端面上，脱扣器支座28的开口方向背对永磁筒25，手动脱扣器29中间孔与脱扣器支座28开口处两孔对齐，再用两端带孔的销穿过该孔，销的两端的孔各装入开口销阻止销的滑出，手动脱扣器29在销上自由转动，手动脱扣器29正对着的壳体1区域开有椭圆口，椭圆口装有防水塞31。当手动操作时取下防水塞31，扳动手动脱扣器29，向上扳时旁路开关合闸，向下扳时旁路开关分闸。
进一步的，还设有辅开组件，辅开组件包括辅开安装板5和辅助开关6，所述辅助开关6固定在辅开安装板5上，所述辅开安装板5固定在弹簧板21上。辅助开关和真空旁路开关处于连锁状态，当真空开关管在≤3.5ms的时间内完成合闸时，辅助开关可在≤7ms内将真空旁路开关主电路合闸状态信号反馈出来。
弹簧板21通过压板7、固定板19进行稳定，左右两个压板7通过紧固螺钉固定在壳体1凹腔中部上端的左右两个嵌件内和弹簧板21上端的左右两个螺纹孔内，固定板19通过紧固螺钉固定在壳体1凹腔中端下部的两个嵌件上和弹簧板21中端的螺纹孔上。
软铜排11为多层紫铜带叠放压制而成，中部为圆弧过渡区，两端镀锡。圆弧过渡区可以自由活动，接触电阻小，通常整机接触电阻可以减小至30μΩ以下，使开关温升优于于国家标准。软铜排11下部由螺母压紧在动端面，在真空开关管12接通和断开两种状态下，不会影响真空旁路开关主电路参数。
线圈22为导磁金属材料，其上设有金属凹腔，金属凹腔内壁粘贴有聚脂薄膜，漆包线绕制在金属凹腔内，耐压水平高，该线圈即有电磁线圈的作用还具有动铁芯的作用。
绝缘子16为热压成型件，采用热压成型技术，外形为圆柱形，圆柱中部设有凸起环，在较小的体积下可有效增加爬电距离和电气间隙。前连接板13的设置可抑制合闸弹跳，提高旁路开关的稳定性。
本实用新型的工作过程为：真空开关管12处于分闸状态时，线圈22贴紧在永磁筒25和静铁芯26的表面。当线圈22通过合闸大直流时，线圈的轴向会产生磁场，该磁场方向与瓦片形永磁体24的磁场方向相反，克服永磁力使线圈22和静铁芯分离、合闸弹簧18储存的强大能量瞬间释放，带动真空旁路开关动端（包括绝缘子16、软铜排11下端、线圈等）使真空开关管动静触头快速闭合，同时辅助开关6由常开转化为常闭，及时向系统反馈合闸信号；在合闸弹簧18较大的终端压力下，合闸时无弹跳。具有合闸时间短，合闸无弹跳，载流能力强，抗盐雾性能优越等特点。采用永磁操作机构，安全、节能、无污染。采用了防水部件——防水塞和密封圈，可以有效减少恶劣环境时外界污染物对真空旁路开关内部零部件的侵蚀，达到国家盐雾试验标准的要求。