一种油田用跌落式避雷器

技术领域

本发明涉及石油开采领域，更具体地，涉及一种油田用跌落式避雷器。

背景技术

跌落式避雷器是将配电型氧化锌避雷器改装后巧妙地安装在跌落式熔断器的跌落式机构上，达到在不断电的情况下，可以借助绝缘拉闸操纵杆方便地对避雷器进行检测、维修与更换。

现有的跌落式避雷器上安装有脱离器，如公告号为CN105680404的发明专利所示，脱离器为热爆式脱离器或热熔式脱离器，及当出现工频短路电流时脱离器迅速动作，使避雷器元件翻落，实现避雷器的自动脱离运行。

然而该种避雷器在油气开采领域中使用时存在诸多的安全隐患，由于油田中跌落式避雷器通常安装至户外，且其脱离方式均为通过避雷器主体自身的重力向下跌落脱离，在常年的户外环境中避雷器主体与导电压板难免存在锈蚀的情况，在脱离器工作时，偶尔会出现避雷器主体顶部由于与导电压板结合过于紧密而不能够迅速脱离的情况，进而引发更加严重的后续连带问题。

因此，需要一种新型的适合油田用的跌落式避雷器，能够解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种油田用跌落式避雷器的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种油田用跌落式避雷器，包括绝缘支柱、避雷器主体、安装板以及导电压板，所述绝缘支柱的底部与所述避雷器主体的底部通过安装板连接，所述绝缘支柱的顶部与所述避雷器主体的顶部通过导电压板连接，所述避雷器主体底部转动连接至所述安装板上并设置有脱离器，所述避雷器主体的顶部外侧设置有拉环组件，所述绝缘支柱的近顶部设置有推离机构，所述推离机构包括安装壳、电磁脱扣机构、推离杆以及推离弹簧，所述推离杆滑动连接至所述安装壳中，所述推离杆的伸出所述安装壳的一端靠近或抵至所述避雷器主体的上部内侧面，所述推离弹簧始终对所述推离杆施加朝向所述避雷器主体的弹力，所述电磁脱扣机构阻挡或释放所述推离杆朝向所述避雷器主体移动，所述电磁脱扣机构与所述脱离器并联或串联。

通过本方案，将推离杆向内挤压推离弹簧并利用电磁脱扣器将推离杆进行阻挡，使推离弹簧保持压缩的状态，当避雷器主体出现故障时，产生的工频短路电流在驱动脱离器的同时，由于与电磁脱扣机构的并联或串联，电磁脱扣机构动作，释放的推离杆在推离弹簧的推动下撞击避雷器主体，使避雷器主体在外力的作用下迅速脱离导电压板，实现避雷器主体自动切断的目的，避免避雷器主体顶部因与导电压板结合过于紧密而无法切断的问题，大大提高了可靠性。

优选地，所述安装壳的一侧固定有固定环，所述安装壳通过所述固定环固定至所述绝缘支柱上，所述固定环为陶瓷材料制成。

通过本方案，陶瓷材料的固定环在保证推离机构的稳定安装的前提下，避免了避雷器主体在使用过程中短路电流传递至绝缘支柱造成危险。

优选地，所述电磁脱扣机构包括电磁线圈、衔铁以及复位弹簧，所述电磁线圈与所述脱离器并联，所述衔铁的顶部与所述推离杆底部的固定块相配合，所述复位弹簧套设至所述衔铁外并始终对所述衔铁施加朝向所述推离杆方向的推力，所述电磁线圈设置于所述衔铁底部并与所述衔铁相配合。

通过本方案，在正常使用过程中，复位弹簧推动衔铁阻挡至固定块前方，从而实现固定推离杆的作用；当工频短路电流出现时，流经电磁线圈的电流突然变大，电磁线圈吸引衔铁使衔铁脱离与固定块的接触，推离杆被释放从而被推离弹簧推动撞击避雷器主体。

优选地，所述固定块的远离所述避雷器主体的一侧面设置有第一复位斜坡，所述衔铁的顶部朝向所述避雷器主体的一面设置有与所述第一复位斜坡相匹配的第一斜面。

通过本方案，在推离杆动作后，重新复位时仅需推动推离杆，即推动避雷器主体复位时使避雷器主体推动推离杆，使第一复位斜坡沿第一斜面推动衔铁，使衔铁重新阻挡至固定块前，方便复位。

优选地，所述推离杆的伸出所述安装壳的一端设置有绝缘头，所述绝缘头为陶瓷材质制成，所述绝缘头的朝向所述避雷器主体的一端设置有橡胶垫。

通过本方案，绝缘头能够进一步起到绝缘的作用，避免工频短路电流击穿避雷器主体外壳而使推离杆带电，进而避免电流损坏电磁脱扣机构；橡胶垫能够起到缓冲作用，避免撞击损坏绝缘头以及避雷器主体。

优选地，所述拉环组件包括第一导电杆以及绝缘环，所述绝缘环固定至所述第一导电杆的一端，所述第一导电杆径向贯穿所述避雷器主体并与所述避雷器主体滑动连接，所述第一导电杆上设置有环形的隔离槽，所述避雷器主体中的电芯始终与所述第一导电杆相抵接触；所述避雷器主体上滑动连接有第二导电杆，所述第二导电杆的一端在第一挤压弹簧的弹力下始终挤压至所述第一导电杆上，所述第二导电杆的另一端能够与所述导电压板接触，所述推离杆能够推动所述第一导电杆使所述第二导电杆进入所述隔离槽。

通过本方案，在正常使用时，第一导电杆朝向推离杆的方向伸出，使第二导电杆位于隔离槽的一侧并挤压至导电压板上，导电压板通过第二导电杆和第一导电杆与电芯导通，避雷器主体正常工作；当推离杆动作推动第一导电杆时，随着第一导电杆的移动，第二导电杆滑动至隔离槽处并在第一挤压弹簧的弹力下推入隔离槽中，第二导电杆脱离与导电压板的接触，实现迅速隔离断电，并且由于失去的挤压力使避雷器主体与导电压板之间没有任何摩擦力的阻碍，更加容易的被推离杆推离，彻底解决了避雷器主体与导电压板之间摩擦力过大而无法脱离的问题。

优选地，所述第二导电杆垂直于所述第一导电杆布置有两根，所述第二导电杆沿径向滑动连接至所述避雷器主体中，所述导电压板的两侧向下直角弯折形成导电部，所述第二导电杆能够挤压至所述导电部上。

通过本方案，第二导电杆能够向两侧挤压与导电部挤压导通，提高接触面积，从而提高避雷器主体的导电能力，进而有助于提高本装置的可靠性。

优选地，所述电芯滑动连接至所述避雷器主体中，所述电芯在第二挤压弹簧的弹力下始终挤压至所述第一导电杆上；所述避雷器主体的上部轴向滑动连接有第三导电杆，所述第三导电杆向上伸出所述避雷器主体并抵至所述导电压板上，所述第三导电杆在第三挤压弹簧的作用下始终抵至所述第一导电杆上。

通过本方案，保持电芯始终与第一导电杆紧密接触，并且第三导电杆的设置增加了接触点，进一步提高了本装置使用时的可靠性。

优选地，所述第一导电杆的朝向所述推离杆的一端设置有绝缘片，所述绝缘片的朝向所述推离杆的一面设置有缓冲垫。

通过本方案，绝缘片能够进一步隔绝第一导电杆与推离杆，避免击穿造成的推离机构损坏；缓冲垫为橡胶材质，能够对陶瓷材质的绝缘片起到保护作用，避免冲击过大而损坏。

优选地，所述隔离槽的靠近所述绝缘环的一侧为第二复位斜坡，所述第二导电杆、所述第三导电杆以及所述电芯的接触第一导电杆的一端均设置有与所述第二复位斜坡相配合的第二斜面。

通过本方案，避雷器主体在复位过程中，推动第一导电杆挤压推离杆时，第二导电杆、第三导电杆以及电芯均能够在第二斜面与第二复位斜坡的配合下移出隔离槽，使之重新复位至挤压导电压板的位置，大大方便了复位。

根据本公开的一个实施例，本装置结构简单，使用方便且可靠性高，能够在产生工频短路电流时迅速动作，将避雷器主体进行推离，使之迅速脱离电路，避免更大的后期连带事故发生，不受户外恶劣环境的影响，大大提高了可靠性和使用的安全性，适合油气开采领域使用。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明实施例的油田用跌落式避雷器的结构示意图。

图2是图1中推离机构的结构示意图。

图3是图2中A处的结构示意图。

图4是图1中避雷器主体上部的结构示意图。

图5是图4中B-B向的截面结构示意图。

图6是图5中避雷器主体脱离后的结构示意图。

图7是图4中导电压板的部分结构示意图。

图8是图5中第一导电杆的结构示意图。

图9是图4的纵剖结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

实施例

如图1至图9所示，本实施例中的油田用跌落式避雷器，包括绝缘支柱1100、避雷器主体1200、安装板1120以及导电压板1110，所述绝缘支柱1100的底部与所述避雷器主体1200的底部通过安装板1120连接，所述绝缘支柱1100的顶部与所述避雷器主体1200的顶部通过导电压板1110连接，所述避雷器主体1200底部转动连接至所述安装板1120上并设置有脱离器（图中未示出），所述避雷器主体1200的顶部外侧设置有拉环组件1210；

所述绝缘支柱1100的近顶部设置有推离机构1300，所述推离机构1300包括安装壳1321、电磁脱扣机构、推离杆1322以及推离弹簧1323，所述推离杆1322滑动连接至所述安装壳1321中，所述推离杆1322的伸出所述安装壳1321的一端靠近或抵至所述避雷器主体1200的上部内侧面，所述推离弹簧1323始终对所述推离杆1322施加朝向所述避雷器主体1200的弹力，所述电磁脱扣机构阻挡或释放所述推离杆1322朝向所述避雷器主体1200移动，所述电磁脱扣机构与所述脱离器并联或串联。

通过本实施例该方案，将推离杆1322向内挤压推离弹簧1323并利用电磁脱扣器将推离杆1322进行阻挡，使推离弹簧1323保持压缩的状态，当避雷器主体1200出现故障时，产生的工频短路电流在驱动脱离器的同时，由于与电磁脱扣机构的并联或串联，电磁脱扣机构动作，释放的推离杆1322在推离弹簧1323的推动下撞击避雷器主体1200，使避雷器主体1200在外力的作用下迅速脱离导电压板1110，实现避雷器主体1100自动切断的目的，避免避雷器主体1200顶部因与导电压板1110结合过于紧密以及长久使用产生锈蚀而无法切断的问题，大大提高了可靠性。

在本实施例或其他实施例中，所述安装壳1321的一侧固定有固定环1310，所述安装壳1321通过所述固定环1310固定至所述绝缘支柱1100上，所述固定环1310为陶瓷材料制成。陶瓷材料的固定环1310在保证推离机构1300的稳定安装的前提下，避免了避雷器主体在使用过程中短路电流传递至绝缘支柱1100造成危险。

在本实施例或其他实施例中，所述电磁脱扣机构包括电磁线圈1331、衔铁1332以及复位弹簧1333，所述电磁线圈1331与所述脱离器并联，所述衔铁1332的顶部与所述推离杆1322底部的固定块1324相配合，所述复位弹簧1333套设至所述衔铁1332外并始终对所述衔铁1332施加朝向所述推离杆1322方向的推力，所述电磁线圈1331设置于所述衔铁1332底部并与所述衔铁1332相配合，在工频短路电流经过电磁线圈1331时，电磁线圈1331对衔铁1332的吸引力大于复位弹簧1333的最大弹力。

在正常使用过程中，复位弹簧1333推动衔铁1332阻挡至固定块1324前方，从而实现固定推离杆1322的作用，使推离弹簧1323始终处于压紧的状态；当工频短路电流出现时，流经电磁线圈1331的电流突然变大，电磁线圈1331吸引衔铁1332使衔铁1332脱离与固定块1324的接触，推离杆1322被释放从而被推离弹簧1323推动撞击避雷器主体1200，实现避雷器主体1200脱离的目的。

在本实施例或其他实施例中，所述固定块1324的远离所述避雷器主体1200的一侧面设置有第一复位斜坡1324-1，所述衔铁1332的顶部朝向所述避雷器主体1200的一面设置有与所述第一复位斜坡1324-1相匹配的第一斜面1332-1。在推离杆1322动作后，重新复位时仅需推动推离杆1322，即推动避雷器主体1200复位时使避雷器主体1200推动推离杆1322，使第一复位斜坡1324-1沿第一斜面1332-1向下推动衔铁1332，从而固定块1324能够重新回到衔铁1322的另一侧，衔铁1332在复位弹簧1333的推动下重新阻挡该固定块1324，方便了复位。

在本实施例或其他实施例中，所述推离杆1322的伸出所述安装壳1321的一端设置有绝缘头1325，所述绝缘头1325为陶瓷材质制成，所述绝缘头1325的朝向所述避雷器主体1200的一端设置有橡胶垫1326。绝缘头1325能够进一步起到绝缘的作用，避免工频短路电流击穿避雷器主体1200外壳而使推离杆1322带电，进而避免电流损坏电磁脱扣机构；橡胶垫1326能够起到缓冲作用，避免撞击损坏绝缘头1325以及避雷器主体1200。

在本实施例或其他实施例中，所述拉环组件1210包括第一导电杆1211以及绝缘环1212，所述绝缘环1212固定至所述第一导电杆1211的一端，所述第一导电杆1211径向贯穿所述避雷器主体1200并与所述避雷器主体1200滑动连接，滑动方向与推离杆1322的滑动方向一致，所述第一导电杆1211上设置有环形的隔离槽1213，所述避雷器主体1200中的电芯1220始终与所述第一导电杆1211相抵接触；所述避雷器主体1200上滑动连接有若干第二导电杆1230，所述第二导电杆1230的一端在第一挤压弹簧1231的弹力下始终挤压至所述第一导电杆1211上，所述第二导电杆1230的另一端能够与所述导电压板1110接触，所述推离杆1322能够推动所述第一导电杆1211使所述第二导电杆1230进入所述隔离槽1213。

在正常使用时，第一导电杆1211朝向推离杆1322的方向伸出，使第二导电杆1213位于隔离槽1213的一侧（即并未在隔离槽1213中）并挤压至导电压板1110上，导电压板1110通过第二导电杆1230和第一导电杆1211与电芯1220导通，避雷器主体1200正常工作；当推离杆1322动作推动第一导电杆1211时，随着第一导电杆1211的移动，第二导电杆1230滑动至隔离槽1213处并在第一挤压弹簧1231的弹力下推入隔离槽1213中，第二导电杆1230脱离与导电压板1110的接触，实现迅速隔离断电，并且由于失去挤压力使避雷器主体1200与导电压板1110之间没有任何摩擦力的阻碍，更加容易的被推离杆1322推离，彻底解决了避雷器主体1200与导电压板1100之间摩擦力过大而无法脱离的问题。

在本实施例或其他实施例中，所述第二导电杆1230垂直于所述第一导电杆1211布置有两根，所述第二导电杆1230沿径向滑动连接至所述避雷器主体1200中，所述导电压板1110的两侧向下直角弯折形成导电部1111，所述第二导电杆1230能够挤压至所述导电部1111上，第二导电杆1230能够向两侧挤压与导电部1111挤压导通，两根第二导电杆1230的布置提高了接触点并提高接触面积，从而降低了电阻，提高避雷器主体1200的导电能力，进而有助于提高本装置的可靠性。

该实施例中的导电压板1110的一侧为喇叭状开口，导电部1111位于开口的两侧，使避雷器主体1200方便插入导电压板1110中。

在本实施例或其他实施例中，所述电芯1220滑动连接至所述避雷器主体1200中，所述电芯1220在第二挤压弹簧1221的弹力下始终挤压至所述第一导电杆1211上；所述避雷器主体1200的上部轴向滑动连接有第三导电杆1240，所述第三导电杆1240向上伸出所述避雷器主体1200并抵至所述导电压板1110上，所述第三导电杆1240在第三挤压弹簧1241的作用下始终抵至所述第一导电杆1211上。

第二挤压弹簧1221能够保持电芯1220始终与第一导电杆1211紧密接触，并且第三导电杆1240的设置增加了接触点，进一步提高了本装置使用时的可靠性。

在本实施例或其他实施例中，所述第一导电杆1211的朝向所述推离杆1322的一端设置有绝缘片1214，所述绝缘片1214的朝向所述推离杆1322的一面设置有缓冲垫1215。绝缘片1214为陶瓷材料制成，能够进一步隔绝第一导电杆1211与推离杆1322，避免击穿造成的推离机构损坏；缓冲垫1215为橡胶材质，能够对陶瓷材质的绝缘片1214起到保护作用，避免冲击过大而损坏。

在本实施例或其他实施例中，所述隔离槽1213的靠近所述绝缘环1212的一侧为第二复位斜坡1213-1，所述第二导电杆1230、所述第三导电杆1240以及所述电芯1220的接触第一导电杆1211的一端均设置有与所述第二复位斜坡1213-1相配合的第二斜面1201。

避雷器主体1200在复位过程中，推动第一导电杆1211挤压推离杆1322时，第二导电杆1230、第三导电杆1240以及电芯1220均能够在第二斜面1201与第二复位斜坡1213-1的配合下移出隔离槽1213，使之重新复位至挤压导电压板1110的位置，大大方便了复位。

本装置正常使用过程中，避雷器主体1200顶部位于导电压板1110中，第二导电杆1230以及第三导电杆1240均伸出并抵至导电压板1110上导通，推离杆1322挤压推离弹簧1323并由衔铁1332进行阻挡；

当避雷器主体1200出现故障，产生工频短路电流时，脱离器动作的同时，电磁线圈1331在一瞬间产生强大的吸引力吸引衔铁1332，使衔铁脱离与固定块1324的接触，推离杆1322被释放撞击避雷器主体1200上的第一导电杆1211，第一导电杆1211被推离移动使第二导电杆1230、第三导电杆1240以及电芯1220在弹簧的作用下被推至隔离槽1213中，使第二导电杆1230、第三导电杆1240均脱离与导电压板1110的接触，实现迅速切除的同时能够使避雷器主体1200顶部因无阻力而迅速被推离；

若需要进行复位，利用杆体插入绝缘环1212中向上推动避雷器主体1200，第一导电杆1211挤压推离杆1322使推离杆1322在第一复位斜坡1324-1沿第一斜面1332-1向下推动衔铁1332，从而固定块1324能够重新回到衔铁1322的另一侧，衔铁1332在复位弹簧1333的推动下重新阻挡该固定块1324；

同时第一导电杆1211的移动使第二导电杆1230、第三导电杆1240以及电芯1220均能够在第二斜面1201与第二复位斜坡1213-1的配合下移出隔离槽1213，使第二导电杆1230、第三导电杆1240重新复位至挤压导电压板1110的位置，实现避雷器主体1200的复位导通，大大方便了操作。

根据本实施例，本装置结构简单，使用方便且可靠性高，能够在产生工频短路电流时迅速动作，将避雷器主体进行推离，使之迅速脱离电路，避免更大的后期连带事故发生，不受户外恶劣环境的影响，大大提高了可靠性和使用的安全性，填补了油气开采领域专用的跌落式避雷器的空白。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。