CN109687310B - 一种电力高压开关柜分级泄压机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力高压开关柜分级泄压机构，包括柜顶盖、泄压通槽、铰支座、顶板、安装扣、尼龙螺栓和密封圈Ⅰ，柜顶盖正面的中部开设有泄压通槽，泄压通槽的一边内底上固定安装有铰支座；本发明通过在现有的顶板上加设二级泄压板，并通过泄压拉簧将二级泄压板安装在承压钢板上，由此可将故障气体压力分为三级，即操作人员可承受的冲击气体压力、无法切断尼龙螺栓的冲击气体压力和能够切断尼龙螺栓的冲击气体压力，对应的分别通过操作人员打开柜门泄压、顶开二级泄压板并由通气孔通过二级泄压板与顶板的间隙开口泄压、剪断尼龙螺栓并完全打开顶板泄压，从而能够对不同故障气体压力实现分级泄压，提高配电柜故障气体泄压的安全性能。

Description

一种电力高压开关柜分级泄压机构

技术领域

本发明涉及配电设备技术，具体是一种电力高压开关柜分级泄压机构。

背景技术

电力高压开关柜是高压配电设备中重要的组成部分，按照其内功能划分，主要有主母线室、断路器手车室、电缆室、仪表室、二次端子室等，其中主母线室、断路器手车室和电缆室中都运行有一次带电体，当其内部出现短路故障时，一次带电体会产生电弧，开关柜内部气压升高，需要对故障产生的高温高压气体泄压，防止高温高压气体冲破隔板，对相邻的单元室内元件造成损坏，甚至发生爆炸而威胁操作人员的人身安全，现有对泄压采取的措施是在高压配电柜的顶端设置泄压通道，通道上设密封泄压盖。

现有泄压盖的安装方式是在盖顶的一侧通过金属螺栓紧固，另一侧通过尼龙螺栓紧固，当瞬间产生高温高压气体时，泄压金属板的尼龙螺栓被拉断或剪开，金属顶板沿着金属螺栓的边沿方向弯曲变形，将泄压通道完全打开，释放压力和排放气体，以确保人员和开关柜的安全，泄压后的金属顶板也将报废，需进行更换，在实际运行中，由于金属顶板体积较大，其抗弯应力较大，金属顶板弯曲完全打开对故障高温气体压力要求高，因此将金属顶板的与柜顶安装的方式换成一侧铰接、一侧尼龙螺栓固定，即冲开尼龙螺栓后，顶板转动完全打开。

但是，也是由于金属顶板弯曲完全打开对故障高温气体压力要求很高的缘故，当故障气体压力达不到剪断尼龙螺栓所需剪切力时，故障气体即不能及时排除，易造成故障气体压力的积压，且易对即将打开封闭柜门检修的工作人员造成冲击损伤的威胁，安全性能不能完全体现，因此提出一种电力高压开关柜分级泄压机构，旨在解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力高压开关柜分级泄压机构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电力高压开关柜分级泄压机构，包括柜顶盖、泄压通槽、铰支座、顶板、安装扣、尼龙螺栓和密封圈Ⅰ，柜顶盖正面的中部开设有泄压通槽，泄压通槽的一边内底上固定安装有铰支座，铰支座的两端与顶板一条边的两端通过铰链铰接，顶板另一边的侧面固定连接有安装扣，安装扣通过尼龙螺栓与柜顶盖固定连接，尼龙螺栓与柜顶盖螺纹连接，顶板底部的边缘固定安装有密封圈Ⅰ，顶板通过密封圈Ⅰ将柜顶盖顶端开设的泄压通槽密封封口，顶板的正面开设有二级泄压槽，二级泄压槽的内部嵌设有二级泄压板，二级泄压板底端的边缘粘接有一圈矩形的密封圈Ⅱ，密封圈Ⅱ受到泄压拉簧的拉力作用带动二级泄压板挤压后，使得二级泄压板与顶板之间完成密封安装，密封圈Ⅱ的底端与二级泄压槽的内底接触，顶板的底端且位于二级泄压槽的正下方固定连接有承压钢板，二级泄压板底端的边缘且靠近二级泄压槽处设有若干个环形均布的定位套；矩形二级泄压板的每条边上至少有三个定位套，定位套的内顶固定连接有泄压拉簧，泄压拉簧的另一端与承压钢板的顶端固定连接，泄压拉簧与定位套和承压钢板的连接方式均采用焊接，承压钢板的中部开设有通气孔。

所述二级泄压板与承压钢板完成固定安装时泄压拉簧的受拉形变量为泄压拉簧初始长度的三分之一；所述通气孔为圆形孔且多个通气孔呈矩形分布在承压钢板的正中部，多个通气孔正投影至二级泄压板上的面积小于承压钢板底面积的一半；所述二级泄压板的边缘处设为L型框形边缘，密封圈Ⅱ位于该L型框形边的底部。

作为本发明的优选方案：所述尼龙螺栓的底端螺纹连接有螺丝套，螺丝套为尼龙螺栓套，且螺丝套与泄压通槽内底处的套孔过盈配合，泄压通槽内底处的套孔内壁设为凹凸波纹状。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过在现有的顶板上加设二级泄压板，并通过泄压拉簧将二级泄压板安装在承压钢板上，由此可将故障气体压力分为三级，即操作人员可承受的冲击气体压力、无法切断尼龙螺栓的冲击气体压力和能够切断尼龙螺栓的冲击气体压力，对应的分别通过操作人员打开柜门泄压、顶开二级泄压板并由通气孔通过二级泄压板与顶板的间隙开口泄压、剪断尼龙螺栓并完全打开顶板泄压，从而能够对不同故障气体压力实现分级泄压，提高配电柜故障气体泄压的安全性能。

2、本发明通过设置泄压拉簧，利用泄压拉簧在弹性形变范围内可恢复性能，使得故障气体压力在超出人能够承受的气体压力与剪断尼龙螺栓所需的气体压力临界点之间的部分，能够通过顶开二级泄压板进行泄压，并能够在泄压完成后各结构恢复原位，避免泄压机构的一次性使用更换，节省维修更换时间，降低使用成本。

3、本发明通过设置螺丝套，使得尼龙螺栓被冲击剪断后，可通过夹具如虎钳等将螺丝套同尼龙螺栓被剪断残留的部分一同取出更换，避免现有技术中，因尼龙螺栓直接与柜顶盖螺纹连接而存在可能破坏柜顶盖上的螺纹口导致无法继续紧固安装的情况发生，从而保障设备构件能够最大限度的可持续利用。

附图说明

图1为现有技术中传统高压开关柜顶部泄压装置的俯视图。

图2为本发明中泄压装置的俯视图。

图3为图2的B-B向剖视图。

图4为图3中A处的放大图。

图5为本发明故障气体的压力-压强关系函数图。

图中：1-柜顶盖，2-泄压通槽，3-铰支座，4-顶板，5-安装扣，6-尼龙螺栓，7-密封圈Ⅰ，8-二级泄压槽，9-二级泄压板，10-密封圈Ⅱ，11-承压钢板，12-定位套，13-泄压拉簧，14-通气孔，15-螺丝套。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图2-4，一种电力高压开关柜分级泄压机构，包括柜顶盖1、泄压通槽2、铰支座3、顶板4、安装扣5、尼龙螺栓6和密封圈Ⅰ7，柜顶盖1正面的中部开设有泄压通槽2，泄压通槽2的一边内底上固定安装有铰支座3，铰支座3的两端与顶板4一条边的两端通过铰链铰接，顶板4另一边的侧面固定连接有安装扣5，安装扣5通过尼龙螺栓6与柜顶盖1固定连接，尼龙螺栓6与柜顶盖1螺纹连接，顶板4底部的边缘固定安装有密封圈Ⅰ7，顶板4通过密封圈Ⅰ7将柜顶盖1顶端开设的泄压通槽2密封封口，顶板4的正面开设有二级泄压槽8，二级泄压槽8的内部嵌设有二级泄压板9，二级泄压板9底端的边缘粘接有一圈矩形的密封圈Ⅱ10，密封圈Ⅱ10受到泄压拉簧13的拉力作用带动二级泄压板9挤压后，使得二级泄压板9与顶板4之间完成密封安装，满足全封闭高压开关柜的要求，密封圈Ⅱ10的底端与二级泄压槽8的内底接触，顶板4的底端且位于二级泄压槽8的正下方固定连接有承压钢板11，二级泄压板9底端的边缘且靠近二级泄压槽8处设有若干个环形均布的定位套12，此处“若干个”的具体数量，则由二级泄压板9的实际长宽确定，原则上，矩形二级泄压板9的每条边上至少有三个定位套12，定位套12的内顶固定连接有泄压拉簧13，泄压拉簧13的另一端与承压钢板11的顶端固定连接，泄压拉簧13与定位套12和承压钢板11的连接方式均采用焊接，承压钢板11的中部开设有通气孔14。

为便于对分级泄压的理解，现作如下阐述：

如图5所示，图中，横坐标P表示故障气体压强值，纵坐标F表示在P的作用下产生的气压力值，P₀表示人能承受气体压力冲击的压强上限，P₁表示故障气体能够剪断尼龙螺栓6所需的剪力对应的气体压强值，G₁表示二级泄压板9的自重，G₂表示顶板4、二级泄压板9与承压钢板11的自重之和，F_弹表示P₀通过通气孔14冲击二级泄压板9产生的压力，同时F_弹表示气体使得二级泄压板9克服泄压拉簧13的拉力做正功的临界值，F_静表示P₁对承压钢板11和顶板4冲击下对顶板4产生的顶升压力值；图5中，函数F＝P·S₁为故障气体对二级泄压板9冲击的压强-压力函数线，函数F＝P·S₂为故障气体对顶板4和承压钢板11冲击的压强-压力函数线，各直线的斜率分别表示通气孔14正投影至二级泄压板9的总面积即S₁和承压钢板11与顶板4底面积除去通气孔14所占面积的总面积即S₂。当故障气体压强在P₀范围内，表示人能承受的安全气压力范围内，可通过打开柜门进行一级泄压，故障气体压强达到P₀时，故障气体开始克服二级泄压板9的重力和定位套12的拉力做功，使得密封圈Ⅱ10离开二级泄压槽8的内底，开始进行二级泄压，此时，顶板4与尼龙螺栓6均不动作，当故障气体压强达到P₁时，故障气体可通过对承压钢板11和顶板4的冲击力剪断尼龙螺栓6并带动顶板4向上绕铰支座3处铰接轴转动，进行三级泄压。

其中，二级泄压板9与承压钢板11完成固定安装时泄压拉簧13的受拉形变量为泄压拉簧13初始长度的三分之一，由一级泄压的临界条件可知，人能够承受的气体压力上限P₀即是使得泄压拉簧13开始动作的临界压强，由F_弹＝k·Δx/n(n表示泄压拉簧13的数量，且假定n个泄压拉簧13均分二级泄压板9受到的冲击力)知，此时确定的泄压拉簧13初始形变量可确定给出泄压拉簧13的刚度系数。

进一步的，所述通气孔14为圆形孔且多个通气孔14呈矩形分布在承压钢板11的正中部，多个通气孔14正投影至二级泄压板9上的面积小于承压钢板11底面积的一半，此设置是保证故障气体通过通气孔14冲击二级泄压板9的直接作用面积始终小于故障气体冲击承压钢板11与顶板4的作用面积，由图5显示的直观效果为S₂的直线斜率大于S₁的直线斜率，从而，在故障气体压强线性增长时，冲击S₂的压力增长速率高于冲击S₁的压力增长速率，从而保障故障气体压强达到P₁时，能够实现由二级泄压向三级泄压方式的转变，同时保护二级泄压板9与定位套12连锁机构的安全，使得瞬时高压气体由完全打开的顶板4排出。

在实际设计中，二级泄压板9的边缘处设为L型框形边缘，密封圈Ⅱ10位于该L型框形边的底部，L型边缘的设置，可拓宽二级泄压板9与承压钢板11的初始安装距离，使得泄压拉簧13的初始长度具备更大的选择范围，由此，可扩大泄压拉簧13的规格选择。

本发明的工作原理如下：

当故障气体压力小于泄压拉簧13伸张产生的拉力时，即故障气体压力在人能够承受的气体冲击范围内，二级泄压板9与顶板4均不动作；

当故障气体压力小于剪断尼龙螺栓6所需的剪切力时，故障气体通过通气孔14，对二级泄压板9产生冲击压力，将二级泄压板9顶开，使得密封圈Ⅱ10离开二级泄压槽8的内底，并继续推动，对泄压拉簧13进行拉伸，故障气体由二级泄压板9和顶板4之间的间隙排出，之后，二级泄压板9在泄压拉簧13的回复拉力作用下复位，密封圈Ⅱ10与二级泄压槽8的内底接触，结构完好，可继续使用；

当故障气体压力瞬时提高到能够剪断尼龙螺栓6所需的剪切力时，故障气体会即会在还未来得及通过通气孔14传出的情况下，对承压钢板11和顶板4的底部冲击，将顶板4冲击顶开并剪断尼龙螺栓6，使得顶板4带动二级泄压板9整体绕铰支座3处的铰接轴转动，将泄压通道完全打开，完成泄压后，需要检修人员通过虎钳等夹具将螺丝套15夹瘪拔出，重新打入新的螺丝套15，并通过新的尼龙螺栓6将顶板4安装紧固，重新使得密封圈Ⅰ7受压产生密封效果，将柜顶盖1上的泄压通道重新密封安装。

实施例2：

在实施例1的基础之上，所述尼龙螺栓6的底端螺纹连接有螺丝套15，螺丝套15为尼龙螺栓套，且螺丝套15与泄压通槽2内底处的套孔过盈配合，泄压通槽2内底处的套孔内壁设为凹凸波纹状，由于螺丝套15采用尼龙螺栓套，过盈配合后，仍能够保证尼龙螺栓6剪断而不脱离螺丝套15，且再更换时，可通过虎钳等夹具将螺丝套15夹瘪拔出，进行重新打入螺丝套15完成更换，与现有技术相比，可避免柜顶盖1上的螺纹丝口损坏而无法重复使用。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种电力高压开关柜分级泄压机构，包括柜顶盖(1)、泄压通槽(2)、铰支座(3)、顶板(4)、安装扣(5)、尼龙螺栓(6)和密封圈Ⅰ(7)，其特征在于，所述柜顶盖(1)正面的中部开设有泄压通槽(2)，泄压通槽(2)的一边内底上固定安装有铰支座(3)，铰支座(3)的两端与顶板(4)一条边的两端通过铰链铰接，顶板(4)另一边的侧面固定连接有安装扣(5)，安装扣(5)通过尼龙螺栓(6)与柜顶盖(1)固定连接，尼龙螺栓(6)与柜顶盖(1)螺纹连接，顶板(4)底部的边缘固定安装有密封圈Ⅰ(7)，顶板(4)通过密封圈Ⅰ(7)将柜顶盖(1)顶端开设的泄压通槽(2)密封封口，顶板(4)的正面开设有二级泄压槽(8)，二级泄压槽(8)的内部嵌设有二级泄压板(9)，二级泄压板(9)底端的边缘粘接有一圈矩形的密封圈Ⅱ(10)，密封圈Ⅱ(10)受到泄压拉簧(13)的拉力作用带动二级泄压板(9)挤压后，使得二级泄压板(9)与顶板(4)之间完成密封安装，密封圈Ⅱ(10)的底端与二级泄压槽(8)的内底接触，顶板(4)的底端且位于二级泄压槽(8)的正下方固定连接有承压钢板(11)，二级泄压板(9)底端的边缘且靠近二级泄压槽(8)处设有若干个环形均布的定位套(12)；定位套(12)的内顶固定连接有泄压拉簧(13)，泄压拉簧(13)的另一端与承压钢板(11)的顶端固定连接，承压钢板(11)的中部开设有通气孔(14)，所述通气孔(14)为圆形孔且多个通气孔(14)呈矩形分布在承压钢板(11)的正中部，多个通气孔(14)正投影至二级泄压板(9)上的面积小于承压钢板(11)底面积的一半。

2.根据权利要求1所述的一种电力高压开关柜分级泄压机构，其特征在于，所述矩形二级泄压板(9)的每条边上至少有三个定位套(12)。

3.根据权利要求1所述的一种电力高压开关柜分级泄压机构，其特征在于，所述泄压拉簧(13)与定位套(12)和承压钢板(11)的连接方式均采用焊接。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种电力高压开关柜分级泄压机构，其特征在于，所述二级泄压板(9)与承压钢板(11)完成固定安装时泄压拉簧(13)的受拉形变量为泄压拉簧(13)初始长度的三分之一。

5.根据权利要求4所述的一种电力高压开关柜分级泄压机构，其特征在于，所述二级泄压板(9)的边缘处设为L型框形边缘，密封圈Ⅱ(10)位于该L型框形边的底部。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种电力高压开关柜分级泄压机构，其特征在于，所述尼龙螺栓(6)的底端螺纹连接有螺丝套(15)，螺丝套(15)为尼龙螺栓套，且螺丝套(15)与泄压通槽(2)内底处的套孔过盈配合，泄压通槽(2)内底处的套孔内壁设为凹凸波纹状。

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