一种油田用电磁式避雷器

技术领域

本发明涉及油田设备领域，更具体地，涉及一种油田用电磁式避雷器。

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高稳定性熔断器的高稳定性机构上，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。

还有一种热失磁式避雷器，避雷器主体中的电芯通过磁力与导电压板接触导通，当出现故障时，磁力因过热而下降，电芯失去了磁力的固定在自身重力下滑出，实现避雷器主体的切除断开。

然而该两种避雷器在油气开采中使用时会存在诸多的安全隐患，由于避雷器通常安装至人迹罕至的野外，且其脱离方式均为通过避雷器主体自身的重力向下脱离，在常年的户外环境中避雷器主体的电芯与导电压板难免存在锈蚀的情况，在脱离器工作时，偶尔会出现电芯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，油田使用时若出现问题会酿成更大的生产事故和安全隐患。

因此，需要一种新型的油田用避雷器，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电磁式避雷器的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种油田用电磁式避雷器，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，所述避雷器主体中的电芯滑动连接至所述避雷器主体中，所述电芯与所述安装板滑动连接，所述避雷器主体上设置有电磁固定组件，所述电芯的顶部设置有推离机构，所述推离机构包括安装壳以及推离弹簧，所述安装壳固定至所述导电压板上，所述推离弹簧设置于所述安装壳中，所述推离弹簧挤压至所述电芯顶端；所述电磁固定组件包括电磁脱扣机构以及固定销杆，所述固定销杆径向滑动连接至所述避雷器主体中，所述电芯上设置有与所述固定销杆相匹配的定位孔，所述电磁脱扣机构连接工频电路，所述电磁脱扣机构能够吸引所述固定销杆脱离所述定位孔。

通过本方案，在避雷器主体正常使用时，固定销杆插入定位孔中，使电芯保持固定并保持挤压推离弹簧的状态；当避雷器主体出现故障时，由于电磁脱扣机构连接工频电路，产生的工频短路电流使电磁脱扣机构中的电流激增，电磁脱扣机构动作使固定销杆脱离定位孔，释放后的电芯在推离弹簧的推动下向下移动，使电芯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，避免电芯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，所述电磁脱扣机构的一侧固定有固定环，所述电磁脱扣机构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电磁脱扣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，所述电磁线圈连接至工频电路，所述衔铁的一端与所述固定销杆相配合，所述复位弹簧始终对所述衔铁施加远离所述固定销杆的力，所述衔铁的两侧设置有吸引部，所述电磁线圈设置于所述吸引部与所述固定销杆之间；所述衔铁的另一端与所述固定销杆相配合。

通过本方案，在正常使用过程中，复位弹簧推动衔铁，使固定销杆位于定位孔中对电芯进行固定；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移动，衔铁的移动带动固定销杆移动使之脱离定位孔，实现电芯的释放，从而使电芯能够被推离弹簧推动脱离与导电压板的接触。

优选地，所述避雷器主体的侧面设置有控制腔，所述控制腔仅朝向所述电芯方向开口，所述固定销杆滑动连接至所述控制腔中，所述固定销杆的朝向所述衔铁的一端设置有吸引块。

通过本方案，衔铁能够在电磁线圈的吸引下靠近控制腔，因靠近吸引块而使吸引块靠近衔铁，从而使固定销杆拔出定位孔；固定销杆仅在封闭的控制腔中移动，避免外界的潮湿空气进入锈蚀固定销杆和电芯，提高本装置的可靠性，避免因锈蚀造成固定销杆无法有效拔出定位孔。

优选地，所述控制腔的中部环绕所述固定销杆设置有凸台，所述固定销杆的靠近所述电芯的一端设置有凸缘，所述凸台与所述凸缘之间套设有压紧弹簧，所述压紧弹簧始终对所述固定销杆施加朝向所述电芯的推力。

通过本方案，在正常工作时，压紧弹簧能够将固定销杆始终插入定位孔中定位电芯，提高可靠性；压紧弹簧的弹力小于吸引块与衔铁靠近时二者之间的吸引力。

优选地，所述电芯的近顶部周向设置有推离台，所述避雷器主体上径向滑动连接有导电杆；正常使用时，所述导电杆的一端在挤压弹簧的弹力下挤压至所述推离台上，所述导电杆的另一端挤压至所述导电压板上；所述推离台的高度小于所述推离弹簧的行程。

通过本方案，在正常使用时，导电杆由于推离台的支撑，而向导电压板的方向伸出并挤压导电压板，导电压板通过导电杆和电芯导通，避雷器主体正常工作，由于增加了接触面积，电阻更低，可靠性更高；当避雷器主体出现故障，电磁脱扣机构动作，使电芯被推离弹簧向下推动，导电杆由于没有推离台的支撑，在挤压弹簧的推动下脱离与导电压板的接触，实现电芯的迅速断电，并且由于没有任何摩擦力的阻碍，更加容易的被推离，彻底解决了避雷器主体与导电压板之间摩擦力过大或锈蚀而无法脱离的问题。

优选地，所述导电杆垂直于所述电芯布置有两根，所述导电压板的两侧向下直角弯折形成导电部，所述导电杆挤压至所述导电部上。

通过本方案，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，所述电芯的顶部固定有绝缘块，所述推离弹簧挤压至所述绝缘块上，所述绝缘块为陶瓷材料制成。

通过本方案，顶部的绝缘块能够避免电芯通过推离弹簧与导电压板导通，从而避免了推离过程中电芯因避雷器主体其他部位的阻碍而无法迅速切除；该设置使电芯仅能够通过两侧的导电杆与导电部挤压导通，当导电杆脱离与导电部的挤压后能够迅速断电，提高可靠性

优选地，所述推离台的靠近所述绝缘块的一侧设置有复位斜坡，所述导电杆的接触所述电芯的一端均设置有与所述复位斜坡相配合的倾斜面。

通过本方案，避雷器主体在复位过程中，向上推动电芯，使复位斜坡挤压倾斜面，导电杆能够在复位斜坡和倾斜面的配合重新滑至推离台上，从而复位至挤压导电压板的位置，大大方便了复位。

优选地，所述电芯底部设置有导电部，所述导电部的直径大于所述电芯直径，所述导电部与接地的导电环滑动连接；所述导电部顶部套设有绝缘套，所述绝缘套直径与所述导电部直径一致。

通过本方案，导电部与避雷器的接地端电连接，当出现故障电芯向下推离时，绝缘套滑动至与导电环接触，从而进一步切断接地回路，与电芯顶部的导电杆形成双重保护，提高可靠性和稳定性。

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，将避雷器主体中的电芯进行推离，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，适合油气开采的野外环境使用。

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电磁式避雷器的结构示意图。

图2是图1中电磁固定组件的结构示意图。

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1中导电压板的部分结构示意图。

图7是图4中C-C向的截面结构示意图。

图8是图7中导电杆正常使用中的结构示意图。

图9是图4中电芯的底部结构示意图。

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电磁式避雷器，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中的电芯1220滑动连接至所述避雷器主体1200中，所述电芯1220与所述安装板1120上的导电环1121滑动连接，所述避雷器主体1200上设置有电磁固定组件；

所述电芯1220的顶部设置有推离机构1210，所述推离机构1210包括安装壳（图中未示出）以及推离弹簧1211，所述安装壳固定至所述导电压板1110上，所述推离弹簧1211设置于所述安装壳中，所述推离弹簧1211挤压至所述电芯1220顶端；所述电磁固定组件包括电磁脱扣机构1310以及固定销杆1321，所述固定销杆1321径向滑动连接至所述避雷器主体1200中，所述电芯1220上设置有与所述固定销杆1321相匹配的定位孔1221，所述电磁脱扣机构1310连接工频电路（当避雷器主体出现故障时，工频电路中出现工频短路电流并流经电磁脱扣机构1310），所述电磁脱扣机构1310能够吸引所述固定销杆1321脱离所述定位孔1221。

通过本实施例该方案，在避雷器主体1200正常使用时，固定销杆1321插入定位孔1221中，使电芯1220保持固定并保持挤压推离弹簧1211的状态；

当避雷器主体1200出现故障时，由于电磁脱扣机构1310连接工频电路，产生的工频短路电流使电磁脱扣机构1310中的电流激增，电磁脱扣机构1310动作使固定销杆1321脱离定位孔1221，释放后的电芯1220在推离弹簧1211的推动下向下移动，使电芯1220在外力的作用下迅速脱离导电压板1110，实现避雷器主体1200自动切断的目的，避免电芯1220顶部因与导电压板1110结合过于紧密而无法切断的问题，大大提高了可靠性。

在本实施例或其他实施例中，所述电磁脱扣机构1310的一侧固定有固定环1330，所述电磁脱扣机构1310通过所述固定环1330固定至所述绝缘支柱1100上，所述固定环1330为陶瓷材料制成。陶瓷材料的固定环1330在保证电磁脱扣机构1310的稳定安装的前提下，避免了避雷器主体1200在使用过程中短路电流传递至绝缘支柱1100造成周围人员的触电危险。

在本实施例或其他实施例中，所述电磁脱扣机构1310包括电磁线圈1312、衔铁1311以及复位弹簧1313，所述电磁线圈1312连接至工频电路，所述衔铁1311的一端与所述固定销杆1321相配合，所述复位弹簧1313始终对所述衔铁1311施加远离所述固定销杆1321的力；所述衔铁1311的两侧设置有吸引部1314，所述电磁线圈1312设置于所述吸引部1314与所述固定销杆1321之间；所述衔铁1311的另一端与所述固定销杆1321相配合

在正常使用过程中，复位弹簧1313推动衔铁1311，使固定销杆1321位于定位孔1221中对电芯1220进行固定；当工频短路电流出现时，流经电磁线圈1312的电流突然变大，电磁线圈1312吸引衔铁1311使衔铁移动，衔铁1311的移动带动固定销杆1321移动使之脱离定位孔1221，实现电芯1220的释放，从而使电芯1220能够被推离弹簧1211推动脱离与导电压板1110的接触。

该实施例中衔铁1311与固定销杆1321之间存在磁场引力关系，例如固定销杆1321为铁质材料制成，当电磁线圈1312吸引衔铁1311动作时，衔铁1311磁化并靠近固定销杆1321，吸引固定销杆1321拔出定位孔1221。

在其他实施例中，所述复位弹簧1313始终对所述衔铁1311施加靠近所述固定销杆1321的力；该实施例中的衔铁1311与固定销杆1321机械连接，电磁线圈1312设置于衔铁1311的另一端，能够吸引衔铁1311使之带动固定销杆1321拔出定位孔1221。

在本实施例或其他实施例中，所述避雷器主体1200的侧面设置有控制腔1201，所述控制腔1201仅朝向所述电芯1220方向开口，所述固定销杆1321滑动连接至所述控制腔1201中，所述固定销杆1321的朝向所述衔铁1311的一端设置有吸引块1323，该吸引块例如是磁铁，在衔铁1311的一端设置有与该吸引块相配合的另一块磁铁，两块磁铁之间异极相向，且仅当衔铁1311靠近时，其引力才能够保证固定销杆1321拔出定位孔。

衔铁1311能够在电磁线圈1312的吸引下靠近控制腔1201，因靠近吸引块1323而使吸引块1323靠近衔铁1311，从而使固定销杆1321杆拔出定位孔1221；固定销杆1321仅在封闭的控制腔1201中移动，避免外界的潮湿空气进入锈蚀固定销杆1321和电芯1220，提高本装置的可靠性，避免因锈蚀造成固定销杆1321无法有效拔出定位孔1221。

在其他实施例中，衔铁1311的靠近固定销杆1321的一端设置有吸引块1323，所起到的技术效果一致。

在本实施例或其他实施例中，所述控制腔1201的中部环绕所述固定销杆1321设置有凸台1202，所述固定销杆1321的靠近所述电芯1220的一端设置有凸缘1324，所述凸台1202与所述凸缘1324之间套设有压紧弹簧1322，所述压紧弹簧1322始终对所述固定销杆1321施加朝向所述电芯1220的推力。

在正常工作时，压紧弹簧1322能够将固定销杆1321始终插入定位孔1221中定位电芯1220，提高可靠性；压紧弹簧1322的弹力小于吸引块1323与衔铁1311靠近时二者之间的吸引力。

在本实施例或其他实施例中，所述电芯1220的近顶部周向设置有推离台1222，所述避雷器主体1200上径向滑动连接有导电杆1231；正常使用时，所述导电杆1231的一端在挤压弹簧1232的弹力下挤压至所述推离台1222上，所述导电杆1231的另一端挤压至所述导电压板1110上；所述推离台1222的高度小于所述推离弹簧1211的行程，使推离弹簧1211能够顺利的将电芯1220推动，以使导电杆1231脱离与推离台1222的挤压。

在正常使用时，导电杆1231由于推离台1222的支撑，而向导电压板1110的方向伸出并挤压导电压板1110，导电压板1110通过导电杆1231和电芯1220导通，避雷器主体1200正常工作，由于增加了接触面积，电阻更低，可靠性更高；

当避雷器主体1200出现故障，电磁脱扣机构1310动作，使电芯1220被推离弹簧1211向下推动，导电杆1231由于没有推离台1222的支撑，在挤压弹簧1232的推动下脱离与导电压板1110的接触，实现电芯1220的迅速断电，并且由于没有任何摩擦力的阻碍，更加容易的被推离，彻底解决了避雷器主体1200与导电压板1110之间摩擦力过大或锈蚀而无法脱离的问题。

该实施例中为提高接触面积，在导电杆1231的前端设置有板状的接触片，接触片能够挤压至导电压板1110上，提高稳定性。

在本实施例或其他实施例中，所述导电杆1231垂直于所述电芯1220布置有两根，所述导电压板1110的两侧向下直角弯折形成导电部1111，所述导电杆1231挤压至所述导电部1111上。导电杆1231能够向两侧挤压与导电部1111挤压导通，提高接触面积，从而提高避雷器主体1200的导电能力，进而有助于提高本装置的可靠性。

在导电压板1110上设置有贯穿孔，电芯1220通过该贯穿孔与推离弹簧1211接触，环绕贯穿孔设置有绝缘环1112，电芯1220仅能够通过导电杆1231与导电部1111的接触才能够导通，避免了电芯1220在被推离过程中与贯穿孔阻碍卡顿造成的断开不畅的问题，提高了可靠性。

在本实施例或其他实施例中，所述电芯1220的顶部固定有绝缘块1212，所述推离弹簧1211挤压至所述绝缘块1212上，所述绝缘块1212为陶瓷材料制成，顶部的绝缘块1212能够避免电芯1220通过推离弹簧1211与导电压板1110导通，从而避免了推离过程中电芯1220因避雷器主体1200其他部位的阻碍而无法迅速切除；该设置使电芯1220仅能够通过两侧的导电杆1231与导电部1111挤压导通，当导电杆1231脱离与导电部1111的挤压后能够迅速断电，进一步提高可靠性。

该实施例中的绝缘块1212底部直径与电芯1220一致，绝缘块1212通过螺纹固定至电芯1220顶部，能够被推离弹簧1211推动至贯穿孔中进行绝缘隔离；绝缘块1212的顶部向四周延伸形成阻挡部（图中未示出），该阻挡部能够避免电芯1220完全滑出避雷器主体1200，从而避免遗失；电芯1220底部为正多边形结构，在更换电芯1220时仅需插入避雷器主体1200中旋转电芯1220，使电芯重新与绝缘块1212螺纹固定即可。

在本实施例或其他实施例中，所述推离台1222的靠近所述绝缘块1212的一侧设置有复位斜坡1223，所述导电杆1231的接触所述电芯1220的一端均设置有与所述复位斜坡1223相配合的倾斜面1233。避雷器主体1200在复位过程中，向上推动电芯1220，使复位斜坡1223挤压倾斜面1233，导电杆1231能够在复位斜坡1223和倾斜面1233的配合重新滑至推离台1222上，从而复位至挤压导电压板1110的位置，大大方便了复位。

在本实施例或其他实施例中，所述电芯1220底部设置有导电部1224，所述导电部1224的直径大于所述电芯1220直径，所述导电部1224与接地的导电环1121滑动连接；所述导电部1224顶部套设有绝缘套1225，所述绝缘套1225直径与所述导电部1224直径一致。

导电部1224与避雷器的接地端电连接，当出现故障电芯1220向下推离时，绝缘套1225滑动至与导电环1121接触，从而进一步切断接地回路，与电芯1220顶部的导电杆1231形成双重保护，提高可靠性和稳定性。

该实施例中，在绝缘套1225上涂抹红色或橙色等醒目的颜色，当电芯1220出现故障后，绝缘套1225由于向下露出导电环1121，能够使检修人员发现并及时处理。

本装置的避雷器主体在发生故障时，电磁脱扣机构1310动作使固定销杆1321脱离定位孔1221，释放后的电芯1220在推离弹簧1211的推动下向下移动；导电杆1231由于没有推离台1222的支撑，在挤压弹簧1232的推动下脱离与导电压板1110的接触，而电芯1220的顶部通过绝缘块1212进行支撑并与导电压板1110接触，底部通过绝缘套1225与导电环1121接触，实现电芯1220的迅速断电；

当检修人员发现该处避雷器主体发生故障后，采用特殊的杆体套设至导电部1224上旋转，使电芯1220与绝缘块1212脱离，重新将更换后的电芯1220插入避雷器主体1200中时，复位斜坡1223挤压倾斜面1233，导电杆1231能够在复位斜坡1223和倾斜面1233的配合重新滑至推离台1222上，从而复位至挤压导电压板1110的位置，完成避雷器主体1200的维修。

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，将避雷器主体中的电芯进行推离，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，适合油气开采等野外环境中使用，填补了如今油气开采领域专用避雷器的空白。

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。