CN202026085U - 一种遥测数字地震仪数据传输电缆防雷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种遥测数字地震仪数据传输电缆防雷装置，包括金属外壳，金属外壳内设有电缆防雷单元，金属外壳的两端分别通过传输电缆安装有防水式快速插头和防水式快速插座，金属外壳两端的传输电缆分别通过电缆紧固件进入金属外壳内与电缆防雷单元电气连接。本实用新型变传统落后的提前剥皮断线或退缩在设备机壳内置防雷元件的慢速低效安装方式为先进的在电缆线路中使用相同的插头插座提前串接、快速插拔安装方式，不仅防雷效果好，还增加了快速机动性，率先为需要经常转移的野外移动式油气勘探作业提供了移动式轻便快速的防雷装置；在传输电缆线路中提前设置防雷装置，可以做到提前拦截泄放，多一级泄放，残压更低，防雷效果更好。

Description

一种遥测数字地震仪数据传输电缆防雷装置

技术领域

本实用新型涉及雷电防护安全技术领域，具体是一种遥测数字地震仪数据传输电缆防雷装置。

背景技术

石油和天然气是国家重要的能源和战略资源，我国的油气勘探作业目前主要依靠使用进口的遥测数字地震仪(如法国产408UL型)来完成，该仪器配套安装有一套庞大的铺设在野外的数据采集和传输电缆网络，工作地域大多在荒山野岭。由于一台地震仪的传输电缆网络(分三维和二维)一般由十多条30～50公里长的4芯传输电缆组成，每条电缆测线中间隔50米和2400米分别串联一个数据采集站和一个直流12V电源站；此外，还有大量的检波器和将每条电缆测线连成网络状的交叉线，如图1所示。如此庞大的数据传输电缆网络常年布置在广大的高山峡谷、旷野、树林和村镇等多雷地区，感应雷甚至直击雷害问题非常严重。

国外遥测数字地震仪传输电缆防雷现状：

法国、美国等西方发达国家的油气勘探装备研制技术处于世界领先水平，装备性能先进；经济实力雄厚，经济承受能力高；油气勘探装备数量多、已勘探多年，可勘探或未勘探面积小；人员工作条件要求高，雷暴天气条件下一般不进行野外油气勘探作业。故雷击问题不是特别突出，未引起足够重视，也未投入很多人力、物力、财力和技术力量去研制开发生产遥测数字地震仪传输电缆专用配套防雷设备或装置。

国内遥测数字地震仪传输电缆防雷现状：

我国的油气勘探装备研制技术比较落后，起步较晚，2005年才开始将遥测数字地震仪或遥测地震网络系统列入国家十五重大技术装备研制计划项目。我国目前的油气勘探装备主要依赖进口，数量约200套，每套价值高达约7000万元。我国油气勘探领域整体防雷技术水平低，配套防雷设备和装置研制开发工作近年刚刚起步，装备防雷功能普遍缺乏，暂时无暇和无能力顾及进口遥测数字地震仪配套机动式防雷设备或装置的研制开发。

由于我国经济实力有限，经济承受能力不强，油气勘探装备数量相对较少、勘探效率较低，待勘探或未勘探面积还很大，且大多位于大山深处多雷区；人员多，工作条件要求低，野外油气勘探作业多在夏天进行，在大山深处布置的庞大的传输电缆网络无法快速在雷暴天气来临前及时撤收，雷击问题特别突出，雷击已经造成了巨大的经济损失。长期以来，因缺乏有效的专用防雷设备或装置，很多地震仪遭受了雷电的严重侵害，大量的采集站和传输电缆被烧坏，往往一次雷击可烧坏几百个采集站和近千米传输电缆，每次雷击事故都造成了少则几十万多则几百万元的直接经济损失。全国仅数百台套进口的遥测地震仪每年累计经济损失巨大。因此，研制开发具有机动能力的遥测数字地震仪传输电缆专用配套防雷装置非常必要。

发明内容

本实用新型针对现有技术的缺陷，为国内外的各种遥测数字地震勘探仪提供一种体积小、重量轻、安装撤收和维修方便、可移动和重复使用的遥测数字地震仪数据传输电缆防雷装置，可以解决当前石油天然气勘探数据采集站经常大量遭受雷击损坏且完全依靠进口或国外维修更换的防雷难题，减小经济损失，提高油气勘探装备的雷电防护能力、使用寿命和全天候工作能力。

一种遥测数字地震仪数据传输电缆防雷装置，包括金属外壳，金属外壳内设有电缆防雷单元，金属外壳的两端分别通过传输电缆安装有防水式快速插头和防水式快速插座，金属外壳两端的传输电缆分别通过电缆紧固件进入金属外壳内与电缆防雷单元电气连接。

本实用新型变传统落后的提前剥皮断线或退缩在设备机壳内置的慢速低效安装方式为先进的在电缆线路中提前串接、快速插拔安装方式，不仅防雷效果好，还增加了快速机动性，率先为需要经常转移的野外移动式油气勘探作业提供了移动式轻便快速的防雷装置；在传输电缆线路中提前设置增加防雷装置，可以做到提前泄放，多一级泄放，残压更低，防雷效果更好。

附图说明

图1是现有技术法国产408UL型遥测数字地震仪勘测工作状态示意图；

图2是本实用新型遥测数字地震仪数据传输电缆防雷装置的结构示意图，包括电缆防雷元7；

图3是本实用新型遥测数字地震仪数据传输电缆防雷装置的使用安装示意图；

图4是图2中电缆防雷元7的电路原理图。

图中：1-防水式快速插头，2-传输电缆，3-金属外壳，4-电缆紧固件，5-防水式快速插座，6-填充料，7-电缆防雷单元，8-专用接地线及快速接头，9-轻质接地极，10-采集站，11-雷电流，12-雷电袭击符号。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图2所示为本实用新型遥测数字地震仪数据传输电缆防雷装置的结构示意图，所述遥测数字地震仪数据传输电缆防雷装置包括金属外壳3，金属外壳3内设有电缆防雷单元7。金属外壳3的两端分别通过传输电缆2安装有防水式快速插头1和防水式快速插座5。金属外壳3两端的传输电缆2分别通过电缆紧固件4进入金属外壳3内与电缆防雷单元7电气连接。具体的，电缆防雷单元7安装在充满填充料6的金属外壳3内，填充料6可以起密封防水防震作用；电缆防雷单元7通过专用接地线及快速接头8引接到金属外壳3外与轻质接地极9(一种比较轻的铜包铝接地桩)电气连接，能实现快速有效的接地泄流并且能移动和重复使用。

野外数据传输电缆一般为四芯电缆线，其中二根为12V直流电源线，另外二根为12V信号线，通常这四芯电缆线容易遭受直击雷(大约占15％)、感应雷、侵入波及地电位反击(大约占85％)等损害。对此，本实用新型在这四根传输电缆中每隔一段距离设计安装一套主要包含三级雷电浪涌吸收泄放电路和轻型铜包铝接地桩电缆防雷装置(如图4)，亦即在线缆中设计串联接入针对12V直流电源线路和12V直流信号线路防雷的三级雷电浪涌吸收泄放电路及其接地泄流装置，使野外传输电缆上遭受的直击雷或感应雷电流或雷电浪涌能被逐级吸收泄放于大地中。

野外传输电缆线路上必须针对性地设计安装能逐级有效拦截和泄放雷电流的轻便激动型防雷接地装置。具体的防雷布置方法是：如图3所示，在传输电缆线路中，每间隔一段距离(如200米)串联接入一个本实用新型防雷装置，具体的，本实用新型防雷装置一端的防水式快速插头1与其左侧的采集站10延伸出的防水式快速插座5插接，本实用新型防雷装置另一端的防水式快速插座5与其右侧的采集站10延伸出的防水式快速插头1插接，其他的防雷装置的连接方式与此相同。

当传输电缆上遭受雷电袭击时(如图2中雷电袭击符号12所示)，其上会产生很大的雷电流或很高的雷击过电压，只要在一定的电缆厂度范围内设计安装一个或几个本实用新型的防雷装置，所述防雷装置内设置的电缆防雷单元7可以通过专用接地线及快速接头8和轻质接地极9及时地逐级有效地泄放雷电流(如图2中雷电流11所示)进入大地，从而保护相邻其它的大部分采集站和传输电缆免遭雷击毁坏。

本实用新型中电缆防雷电路单元7的电路原理图如图4所示，其电路工作原理说明如下：

所述电缆防雷电路单元7有4个接口J1、J2、J3和J4，其中J1和J3为输入端接口，J2和J4为输出端接口，J1和J3分别与输入端的四芯传输电缆2中的12V直流电源线和12V信号线连接，J2和J4分别与输出端的四芯传输电缆2中的12V直流电源线和12V信号线连接。

所述电缆防雷电路单元7内部元件采用对称结构，可应用于多节点串联电缆线路的双向防雷保护。前级设计采用压敏电阻(MOV)串联陶瓷气体放电管(GDT)，并配以可靠接地(GND)，对电缆线路上的大部分雷电浪涌进行吸收泄放入地；第二级采用瞬态抑制二极管(TVS)串联半导体放电管(TSS)，再次对雷电浪涌进行吸收泄放入地；第三级即末级采用TVSArrays对信号电压进行精确嵌位，将残余浪涌吸收泄放入地，确保数据采集传输电缆信号电压达到正常值，使系统电路正常工作。串联在电路中的热保险丝(FUSE)、自恢复保险丝(PTC)和电感(L)起到退耦和过流保护作用。

实际制造时还须针对传输电缆所传输的数据信号频率、电压、电缆等参数对信号电压各器件参数做精确的选择，确保器件不影响信号参数。

值得注意的是，野外布设如此大面积的测网主要靠人工来进行，人工负重能力非常有限的，因此防雷装置的重量和体积要求至关重要，一定要体积小、重量轻，故除将插头和机壳分别使用塑料和铝材外，还特地将轻质接地极9设计为长1米多的铜包铝合金杆。每套防雷装置因考虑其机动性只配备3根轻质接地极9，即只为单套电缆防雷装置设计了基本的泄流能力，较强的泄流能力主要是靠多级接地装置的联合泄放来完成。也可在布设测网过程中，根据地形及雷击的可能性大小来增减轻质接地极的数量。

本实用新型具有如下创新点：

1、在防雷设备的安装使用方式方法上突破了传统的安装模式，变传统落后的提前剥皮断线或退缩在设备机壳内置的慢速低效安装方式为先进的在电缆线路中提前串接、快速插拔安装方式，不仅防雷效果好，还增加了快速机动性，率先为需要经常转移的野外移动式油气勘探作业提供了移动式轻便快速的防雷装置。

2、用一套防雷装置代替几个防雷元件(放电管)，防雷泄流通道增大，泄流能力大大增强；

3、在传输电缆线路中提前设置增加的防雷装置，提前泄放，多一级泄放，残压更低，防雷效果更好。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种遥测数字地震仪数据传输电缆防雷装置，其特征在于：包括金属外壳(3)，金属外壳(3)内设有电缆防雷单元(7)，金属外壳(3)的两端分别通过传输电缆(2)安装有防水式快速插头(1)和防水式快速插座(5)，金属外壳(3)两端的传输电缆(2)分别通过电缆紧固件(4)进入金属外壳(3)内与电缆防雷单元(7)电气连接。

2.如权利要求1所述的防雷装置，其特征在于：所述电缆防雷单元(7)安装在充满填充料(6)的金属外壳(3)内。

3.如权利要求1所述的防雷装置，其特征在于：电缆防雷单元(7)通过专用接地线及快速接头(8)引接到金属外壳(3)外与轻质接地极(9)电气连接。

4.如权利要求3所述的防雷装置，其特征在于：所述轻质接地极(9)为铜包铝合金杆。

5.如权利要求1所述的防雷装置，其特征在于：所述防水式快速插头(1)与所述防雷装置一侧采集站(10)延伸出的防水式快速插座插接，所述防水式快速插座(5)与其另一侧的采集站(10)延伸出的防水式快速插头插接。

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