一种高压套管类设备机械式防爆结构的制作方法

本发明涉及高压绝缘套管技术领域，具体指一种高压套管类设备机械式防爆结构。

背景技术：

套管爆炸是引起变电站发生火灾的重要原因之一，尽管套管发生火灾的概率较低，但一旦因某种原因起火，往往对变电站内其它相连设备(如变压器)造成不可挽回的毁坏，甚至引起邻近其他电气设备损坏。目前高压套管内部通常采用的材料包括绝缘油、纸板等，均为易燃物，遇明火均存在持续燃烧的可能性。套管内部绝缘发生击穿的瞬间，大量气体形成的压力波会造成套管爆裂或套管底部密封结构破裂，在电气和机械两方面作用共同下导致套管剧烈爆炸，产生的巨大能量引发高危险性火灾。

为此，中国专利cn108735438a公开了一种防爆套管升高座，在升高座上设置至少一个压力释放阀，通过检测套管内部压力控制压力释放阀的开启，实现套管的防爆功能。中国专利cn108766683a公开了一种防爆型电瓷电缆终端瓷套，通过将瓷套结构上调整为外层、中层和内层，将绝缘套管外层采用高铝瓷，并在套管内部镶嵌玻璃钢，从而实现套管的防爆。中国专利cn106998053a公开了一种户外电缆终端防护装置，通过分析瓷套户外终端的击穿爆炸点、冲击力大小、方向及范围，在终端平台周边设计挡板的尺寸及结构，达到防爆的功能。上述防爆方案虽然起到了一定的防爆效果，但使其整体结构的周边环境更为复杂，在加工和维护方面增加了成本，不利于大面积推广应用。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构合理、加工简单、安全性高、便于推广的高压套管类设备机械式防爆结构。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的一种高压套管类设备机械式防爆结构,包括套管的本体和导电杆，导电杆穿设于本体内，本体的内腔中填充有绝缘介质，所述本体的上端口上设有顶部释压装置，顶部释压装置的释压腔与本体的内腔连通；所述本体的下端口上设有底部释压装置，底部释压装置的释压腔与本体的内腔连通；所述导电杆的两端分别穿设于顶部释压装置和底部释压装置。

根据以上方案，所述顶部释压装置包括半球形的屏蔽罩，屏蔽罩为中空结构且其内腔构成释压腔，屏蔽罩罩设于本体的上端口上并与其固定连接，屏蔽罩上端的穹顶中心设有通孔，导电杆上端穿过通孔并与屏蔽罩构成密封连接。

根据以上方案，所述屏蔽罩的外表面上开设有环心槽，环心槽间隔地环设在通孔的四周，环心槽的外侧连接有若干龟裂槽，龟裂槽沿屏蔽罩的径向设置。

根据以上方案，所述屏蔽罩的下端口上设有环形的支撑盘，支撑盘的中心孔与通孔之间连接有支撑管，导电杆的上端穿设于支撑管的内孔中。

根据以上方案，所述支撑盘上设有若干过压孔，若干过压孔环设于支撑管的四周，过压孔连通屏蔽罩的释压腔和本体的内腔；所述本体的上端口上设有上法兰，支撑盘与上法兰固定连接，支撑盘的底面上设有环形的密封槽，密封槽内设有密封圈。

根据以上方案，所述底部释压装置包括环形的固定底盘和分离法兰，导电杆的下端依次穿过固定底盘和分离法兰的中心孔；所述固定底盘与本体的下端口固定连接，固定底盘的外周上设有支撑环套，分离法兰穿设于支撑环套的下端口内，分离法兰与支撑环套之间连接有固定杆；所述分离法兰与固定底盘间隔设置使二者间的空隙构成释压腔，固定底盘上设有若干竖向贯通的通道口。

根据以上方案，所述分离法兰的中心孔内设有内套筒，分离法兰的外周上设有外套筒，导电杆的下端穿设于内套筒的内孔中并与其密封连接；所述外套筒穿设于支撑环套的下端口内，内套筒下端的外壁上设有插孔，支撑环套下端口的内壁上设有锁孔，固定杆的一端穿设于插孔内，固定杆的另一端穿过外套筒后插设于锁孔内。

根据以上方案，所述固定底盘的底面上环设有定位圈，定位圈下端口与分离法兰抵触设置，定位圈上开设有若干横向贯通的通道口。

根据以上方案，所述本体的下端口上设有下法兰，固定底盘与下法兰固定连接，固定底盘的上端面上设有环形的密封槽，密封槽内设有密封圈。

根据以上方案，所述绝缘介质包括硅油和聚异丁烯，密封圈的材质包括乙丙橡胶和硅橡胶。

本发明还提供了一种高压套管，包括所述的高压套管类设备机械式防爆结构。

本发明有益效果为：本发明结构合理，在不改变现有套管类设备本体结构的基础上，利用材质的机械强度耐受力对冲击能量进行泄能，防止套管本体爆炸对周围物体的破坏性影响，达到防爆的功能；结构易于安装，便于现有套管类设备快速更换，具有良好的工程应用和推广价值。

附图说明

图1是本发明的整体外部结构示意图；

图2是本发明的顶部释压装置剖面立体视角结构示意图；

图3是本发明的底部释压装置一侧剖面结构示意图。

图中：

1、本体；2、顶部释压装置；3、底部释压装置；4、密封槽；11、导电杆；12、绝缘介质；13、上法兰；14、下法兰；21、屏蔽罩；22、通孔；23、环心槽；24、龟裂槽；25、支撑盘；26、支撑管；27、过压孔；31、固定底盘；32、支撑环套；33、定位圈；34、锁孔；35、分离法兰；36、外套筒；37、内套筒；38、插孔；39、固定杆；41、密封圈。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。

如图1所示，本发明所述的一种高压套管类设备机械式防爆结构,包括套管的本体1和导电杆11，导电杆11穿设于本体1内，本体1的内腔中填充有绝缘介质12，所述本体1的上端口上设有顶部释压装置2，顶部释压装置2的释压腔与本体1的内腔连通；所述本体1的下端口上设有底部释压装置3，底部释压装置3的释压腔与本体1的内腔连通；所述导电杆11的两端分别穿设于顶部释压装置2和底部释压装置3；本发明通过本体1两端的顶部释压装置2和底部释压装置3的结构强度实现爆炸临界度控制，当套管内的爆炸压力超过临界值时，顶部释压装置2和底部释压装置3变形实现冲击能量的泄能，防止套管本体1爆炸对周围物体的破坏性影响达到防爆的功能；不需要改变现有的套管结构，，超压损坏的套管仅需要更换顶部释压装置2和底部释压装置3，结构易于安装，便于现有套管类设备快速更换。

所述顶部释压装置2包括半球形的屏蔽罩21，屏蔽罩21为中空结构且其内腔构成释压腔，屏蔽罩21罩设于本体1的上端口上并与其固定连接，屏蔽罩21上端的穹顶中心设有通孔22，导电杆11上端穿过通孔22并与屏蔽罩21构成密封连接；所述屏蔽罩21用于承受套管本体1上端的爆炸冲击力，本体1内的压力超过屏蔽罩21的机械强度时屏蔽罩21崩裂使能量从本体1上端口泄出，进而通过控制屏蔽罩21的材质强度可以有效保证套管本体1在安全，防止本体1爆炸对周围物体的破坏性影响。

所述屏蔽罩21的外表面上开设有环心槽23，环心槽23间隔地环设在通孔22的四周，环心槽23的外侧连接有若干龟裂槽24，龟裂槽24沿屏蔽罩21的径向设置，所述球形的屏蔽罩21可以最大面积承受来自下方的爆炸冲击能量，使冲击能均匀分布在屏蔽罩21的内壁上，若干龟裂槽24围绕环心槽23将屏蔽罩21表面划分成多个扇形龟甲，在承受爆炸冲击时，屏蔽罩21可沿环心槽24和龟裂槽24分裂，从而使屏蔽罩21对冲击能量的响应更加敏感，同时环心槽23和若干龟裂槽24控制了屏蔽罩21在爆炸时的分解形态，防止屏蔽罩21碎片的飞溅对周围产生影响。

所述屏蔽罩21的下端口上设有环形的支撑盘25，支撑盘25的中心孔与通孔22之间连接有支撑管26，导电杆11的上端穿设于支撑管26的内孔中；所述支撑盘25和支撑管26用于构建屏蔽罩21的支撑结构，支撑盘25连接屏蔽罩21的下端口并将其固定在本体1上端口上，支撑管26上端连接通孔22进而与屏蔽罩21的穹顶连接成一体，在承受爆炸冲击时，屏蔽罩21沿环心槽24和龟裂槽24分裂，环心槽24区域内的屏蔽罩21部分与支撑管26连接不会飞溅，而环心槽24区域外的屏蔽罩21部分沿龟裂槽24分裂但仍旧连接在支撑板25上，从而防止屏蔽罩21整体分解产生爆炸碎片影响周边设备。

所述支撑盘25上设有若干过压孔27，若干过压孔27环设于支撑管26的四周，过压孔27连通屏蔽罩21的释压腔和本体1的内腔；所述本体1的上端口上设有上法兰13，支撑盘25与上法兰13固定连接，支撑盘25的底面上设有环形的密封槽4，密封槽4内设有密封圈41；所述上法兰13为现有的管套结构，支撑盘25作为现有法兰盖的替换结构，将屏蔽罩21连接到本体1上端口上，改装很方便，同时支撑盘25通过过压孔27使本体1内的压力可以传导到屏蔽罩21上，支撑盘25与上法兰13之间的连接面通过密封圈41实现密封。

如图3所示，所述底部释压装置3包括环形的固定底盘31和分离法兰35，导电杆11的下端依次穿过固定底盘31和分离法兰35的中心孔；所述固定底盘31与本体1的下端口固定连接，固定底盘31的外周上设有支撑环套32，分离法兰35穿设于支撑环套32的下端口内，分离法兰35与支撑环套32之间连接有固定杆39；所述分离法兰35与固定底盘31间隔设置使二者间的空隙构成释压腔，固定底盘31上设有若干竖向贯通的通道口；所述固定底盘31和分离法兰35之间通过支撑环套32连接，释压腔处于三者之间，通道口将释压腔与本体1内腔连通，从而使本体1内的压力可以传导给分离法兰35，当本体1内的爆炸压力超过临界点时，分离法兰35与支撑环套32之间的固定杆39产生形变，从而断开分离法兰35与支撑环套32之间的连接，分离法兰35脱离支撑环套32使释压腔内的压力泄出，进而防止本体1内压过高产生爆炸对外部设备造成影响。

所述分离法兰35的中心孔内设有内套筒37，分离法兰35的外周上设有外套筒36，导电杆11的下端穿设于内套筒37的内孔中并与其密封连接；所述外套筒36穿设于支撑环套32的下端口内，内套筒37下端的外壁上设有插孔38，支撑环套32下端口的内壁上设有锁孔34，固定杆39的一端穿设于插孔38内，固定杆39的另一端穿过外套筒36后插设于锁孔34内；所述内套筒37用于装配导电杆11并在二者间构成密封配合，密封配合可采用机械配合密封和密封件方式实现；所述本体1内的爆炸能量从通道口传递给分离法兰35，压力在外套筒36和支撑环套32之间产生剪切力，该剪切力使固定杆39产生形变，从而使其外端从锁孔34中脱出，因此，底部释压装置3的临界值在于固定杆39的抗压强度，通过对固定杆39的直径尺寸和材料强度进行测定，可以有效保证本体1内出现爆炸情况时，固定杆39能优先形变使分离法兰35脱离，从而使冲击能量从本体1下端口泄出，保证本体1不会因爆炸出现分解情况，避免对外界设备产生影响。

所述固定底盘31的底面上环设有定位圈33，定位圈33下端口与分离法兰35抵触设置，定位圈33上开设有若干横向贯通的通道口，所述定位圈33从分离法兰35内侧对其定位，使固定杆39能对准锁孔34。

所述本体1的下端口上设有下法兰14，固定底盘31与下法兰14固定连接，固定底盘31的上端面上设有环形的密封槽4，密封槽4内设有密封圈41；所述下法兰14为现有套管结构，通过固定底盘31替换现有的法兰盖，将分离法兰35安装到本体1的下端口构建释压腔，通过密封槽4和密封圈41保证释压腔的密封性，进而通过固定杆39的形变强度控制爆炸应力临界点，保证本体1在爆炸时不会产生分解情况。

所述绝缘介质12包括硅油和聚异丁烯，密封圈41的材质包括乙丙橡胶和硅橡胶，所述绝缘介质12与密封圈41的材质为对应关系，套管内部的绝缘介质12为硅油时，可选用乙丙橡胶作为密封圈41的材料，套管内部绝缘介质12为聚异丁烯时，可选用硅橡胶作为密封圈41的材料。

本发明还提供了一种高压套管，包括所述的高压套管类设备机械式防爆结构。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。