專利名稱：一種遙測數字地震儀數據傳輸電纜防雷裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及雷電防護安全技術領域，具體是一種遙測數字地震儀數據傳輸電纜防雷裝置。
背景技術：
石油和天然氣是國家重要的能源和戰略資源，我國的油氣勘探作業目前主要依靠使用進口的遙測數字地震儀(如法國產408UL型)來完成，該儀器配套安裝有一套龐大的鋪設在野外的數據采集和傳輸電纜網絡，工作地域大多在荒山野嶺。由于一臺地震儀的傳輸電纜網絡(分三維和二維)一般由十多條30 50公里長的4芯傳輸電纜組成，每條電纜測線中間隔50米和MOO米分別串聯一個數據采集站和一個直流12V電源站；此外，還有大量的檢波器和將每條電纜測線連成網絡狀的交叉線，如圖1所示。如此龐大的數據傳輸電纜網絡常年布置在廣大的高山峽谷、曠野、樹林和村鎮等多雷地區，感應雷甚至直擊雷害問題非常嚴重。國外遙測數字地震儀傳輸電纜防雷現狀法國、美國等西方發達國家的油氣勘探裝備研制技術處于世界領先水平，裝備性能先進；經濟實力雄厚，經濟承受能力高；油氣勘探裝備數量多、已勘探多年，可勘探或未勘探面積小；人員工作條件要求高，雷暴天氣條件下一般不進行野外油氣勘探作業。故雷擊問題不是特別突出，未引起足夠重視，也未投入很多人力、物力、財力和技術力量去研制開發生產遙測數字地震儀傳輸電纜專用配套防雷設備或裝置。國內遙測數字地震儀傳輸電纜防雷現狀我國的油氣勘探裝備研制技術比較落后，起步較晚，2005年才開始將遙測數字地震儀或遙測地震網絡系統列入國家十五重大技術裝備研制計劃項目。我國目前的油氣勘探裝備主要依賴進口，數量約200套，每套價值高達約7000萬元。我國油氣勘探領域整體防雷技術水平低，配套防雷設備和裝置研制開發工作近年剛剛起步，裝備防雷功能普遍缺乏， 暫時無暇和無能力顧及進口遙測數字地震儀配套機動式防雷設備或裝置的研制開發。由于我國經濟實力有限，經濟承受能力不強，油氣勘探裝備數量相對較少、勘探效率較低，待勘探或未勘探面積還很大，且大多位于大山深處多雷區；人員多，工作條件要求低，野外油氣勘探作業多在夏天進行，在大山深處布置的龐大的傳輸電纜網絡無法快速在雷暴天氣來臨前及時撤收，雷擊問題特別突出，雷擊已經造成了巨大的經濟損失。長期以來，因缺乏有效的專用防雷設備或裝置，很多地震儀遭受了雷電的嚴重侵害，大量的采集站和傳輸電纜被燒壞，往往一次雷擊可燒壞幾百個采集站和近千米傳輸電纜，每次雷擊事故都造成了少則幾十萬多則幾百萬元的直接經濟損失。全國僅數百臺套進口的遙測地震儀每年累計經濟損失巨大。因此，研制開發具有機動能力的遙測數字地震儀傳輸電纜專用配套防雷裝置非常必要。
發明內容[0008]本實用新型針對現有技術的缺陷，為國內外的各種遙測數字地震勘探儀提供一種體積小、重量輕、安裝撤收和維修方便、可移動和重復使用的遙測數字地震儀數據傳輸電纜防雷裝置，可以解決當前石油天然氣勘探數據采集站經常大量遭受雷擊損壞且完全依靠進口或國外維修更換的防雷難題，減小經濟損失，提高油氣勘探裝備的雷電防護能力、使用壽命和全天候工作能力。一種遙測數字地震儀數據傳輸電纜防雷裝置，包括金屬外殼，金屬外殼內設有電纜防雷單元，金屬外殼的兩端分別通過傳輸電纜安裝有防水式快速插頭和防水式快速插座，金屬外殼兩端的傳輸電纜分別通過電纜緊固件進入金屬外殼內與電纜防雷單元電氣連接。本實用新型變傳統落后的提前剝皮斷線或退縮在設備機殼內置的慢速低效安裝方式為先進的在電纜線路中提前串接、快速插拔安裝方式，不僅防雷效果好，還增加了快速機動性，率先為需要經常轉移的野外移動式油氣勘探作業提供了移動式輕便快速的防雷裝置；在傳輸電纜線路中提前設置增加防雷裝置，可以做到提前泄放，多一級泄放，殘壓更低， 防雷效果更好。
圖1是現有技術法國產408UL型遙測數字地震儀勘測工作狀態示意圖；圖2是本實用新型遙測數字地震儀數據傳輸電纜防雷裝置的結構示意圖，包括電纜防雷元7 ；圖3是本實用新型遙測數字地震儀數據傳輸電纜防雷裝置的使用安裝示意圖；圖4是圖2中電纜防雷元7的電路原理圖。圖中1-防水式快速插頭，2-傳輸電纜，3-金屬外殼，4-電纜緊固件，5-防水式快速插座，6-填充料，7-電纜防雷單元，8-專用接地線及快速接頭，9-輕質接地極，10-采集站，11-雷電流，12-雷電襲擊符號。
具體實施方式
下面將結合本實用新型中的附圖，對本實用新型中的技術方案進行清楚、完整地描述。圖2所示為本實用新型遙測數字地震儀數據傳輸電纜防雷裝置的結構示意圖，所述遙測數字地震儀數據傳輸電纜防雷裝置包括金屬外殼3，金屬外殼3內設有電纜防雷單元7。金屬外殼3的兩端分別通過傳輸電纜2安裝有防水式快速插頭1和防水式快速插座 5。金屬外殼3兩端的傳輸電纜2分別通過電纜緊固件4進入金屬外殼3內與電纜防雷單元7電氣連接。具體的，電纜防雷單元7安裝在充滿填充料6的金屬外殼3內，填充料6可以起密封防水防震作用；電纜防雷單元7通過專用接地線及快速接頭8引接到金屬外殼3 外與輕質接地極9 ( 一種比較輕的銅包鋁接地樁)電氣連接，能實現快速有效的接地泄流并且能移動和重復使用。野外數據傳輸電纜一般為四芯電纜線，其中二根為12V直流電源線，另外二根為 12V信號線，通常這四芯電纜線容易遭受直擊雷(大約占15%)、感應雷、侵入波及地電位反擊(大約占85%)等損害。對此，本實用新型在這四根傳輸電纜中每隔一段距離設計安裝
4一套主要包含三級雷電浪涌吸收泄放電路和輕型銅包鋁接地樁電纜防雷裝置(如圖4)，亦即在線纜中設計串聯接入針對12V直流電源線路和12V直流信號線路防雷的三級雷電浪涌吸收泄放電路及其接地泄流裝置，使野外傳輸電纜上遭受的直擊雷或感應雷電流或雷電浪涌能被逐級吸收泄放于大地中。野外傳輸電纜線路上必須針對性地設計安裝能逐級有效攔截和泄放雷電流的輕便激動型防雷接地裝置。具體的防雷布置方法是如圖3所示，在傳輸電纜線路中，每間隔一段距離(如200米)串聯接入一個本實用新型防雷裝置，具體的，本實用新型防雷裝置一端的防水式快速插頭1與其左側的采集站10延伸出的防水式快速插座5插接，本實用新型防雷裝置另一端的防水式快速插座5與其右側的采集站10延伸出的防水式快速插頭1插接，其他的防雷裝置的連接方式與此相同。當傳輸電纜上遭受雷電襲擊時(如圖2中雷電襲擊符號12所示)，其上會產生很大的雷電流或很高的雷擊過電壓，只要在一定的電纜廠度范圍內設計安裝一個或幾個本實用新型的防雷裝置，所述防雷裝置內設置的電纜防雷單元7可以通過專用接地線及快速接頭8和輕質接地極9及時地逐級有效地泄放雷電流(如圖2中雷電流11所示)進入大地， 從而保護相鄰其它的大部分采集站和傳輸電纜免遭雷擊毀壞。本實用新型中電纜防雷電路單元7的電路原理圖如圖4所示，其電路工作原理說明如下所述電纜防雷電路單元7有4個接口 Jl、J2、J3和J4，其中Jl和J3為輸入端接口，J2和J4為輸出端接口，Jl和J3分別與輸入端的四芯傳輸電纜2中的12V直流電源線和12V信號線連接，J2和J4分別與輸出端的四芯傳輸電纜2中的12V直流電源線和12V信號線連接。所述電纜防雷電路單元7內部元件采用對稱結構，可應用于多節點串聯電纜線路的雙向防雷保護。前級設計采用壓敏電阻(MOV)串聯陶瓷氣體放電管(GDT)，并配以可靠接地(GND)，對電纜線路上的大部分雷電浪涌進行吸收泄放入地；第二級采用瞬態抑制二極管(TVQ串聯半導體放電管(TSS)，再次對雷電浪涌進行吸收泄放入地；第三級即末級采用 TVSArrays對信號電壓進行精確嵌位，將殘余浪涌吸收泄放入地，確保數據采集傳輸電纜信號電壓達到正常值，使系統電路正常工作。串聯在電路中的熱保險絲(FUSE)、自恢復保險絲 (PTC)和電感(L)起到退耦和過流保護作用。實際制造時還須針對傳輸電纜所傳輸的數據信號頻率、電壓、電纜等參數對信號電壓各器件參數做精確的選擇，確保器件不影響信號參數。值得注意的是，野外布設如此大面積的測網主要靠人工來進行，人工負重能力非常有限的，因此防雷裝置的重量和體積要求至關重要，一定要體積小、重量輕，故除將插頭和機殼分別使用塑料和鋁材外，還特地將輕質接地極9設計為長1米多的銅包鋁合金桿。每套防雷裝置因考慮其機動性只配備3根輕質接地極9，即只為單套電纜防雷裝置設計了基本的泄流能力，較強的泄流能力主要是靠多級接地裝置的聯合泄放來完成。也可在布設測網過程中，根據地形及雷擊的可能性大小來增減輕質接地極的數量。本實用新型具有如下創新點1、在防雷設備的安裝使用方式方法上突破了傳統的安裝模式，變傳統落后的提前剝皮斷線或退縮在設備機殼內置的慢速低效安裝方式為先進的在電纜線路中提前串接、快速插拔安裝方式，不僅防雷效果好，還增加了快速機動性，率先為需要經常轉移的野外移動式油氣勘探作業提供了移動式輕便快速的防雷裝置。2、用一套防雷裝置代替幾個防雷元件(放電管)，防雷泄流通道增大，泄流能力大大增強；3、在傳輸電纜線路中提前設置增加的防雷裝置，提前泄放，多一級泄放，殘壓更低，防雷效果更好。以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何屬于本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求1.一種遙測數字地震儀數據傳輸電纜防雷裝置，其特征在于包括金屬外殼(3)，金屬外殼(3)內設有電纜防雷單元(7)，金屬外殼C3)的兩端分別通過傳輸電纜( 安裝有防水式快速插頭(1)和防水式快速插座(5)，金屬外殼C3)兩端的傳輸電纜( 分別通過電纜緊固件⑷進入金屬外殼⑶內與電纜防雷單元(7)電氣連接。
2.如權利要求1所述的防雷裝置，其特征在于所述電纜防雷單元(7)安裝在充滿填充料(6)的金屬外殼(3)內。
3.如權利要求1所述的防雷裝置，其特征在于電纜防雷單元(7)通過專用接地線及快速接頭⑶引接到金屬外殼⑶外與輕質接地極(9)電氣連接。
4.如權利要求3所述的防雷裝置，其特征在于所述輕質接地極(9)為銅包鋁合金桿。
5.如權利要求1所述的防雷裝置，其特征在于所述防水式快速插頭(1)與所述防雷裝置一側采集站(10)延伸出的防水式快速插座插接，所述防水式快速插座( 與其另一側的采集站(10)延伸出的防水式快速插頭插接。
專利摘要本實用新型提供一種遙測數字地震儀數據傳輸電纜防雷裝置，包括金屬外殼，金屬外殼內設有電纜防雷單元，金屬外殼的兩端分別通過傳輸電纜安裝有防水式快速插頭和防水式快速插座，金屬外殼兩端的傳輸電纜分別通過電纜緊固件進入金屬外殼內與電纜防雷單元電氣連接。本實用新型變傳統落后的提前剝皮斷線或退縮在設備機殼內置防雷元件的慢速低效安裝方式為先進的在電纜線路中使用相同的插頭插座提前串接、快速插拔安裝方式，不僅防雷效果好，還增加了快速機動性，率先為需要經常轉移的野外移動式油氣勘探作業提供了移動式輕便快速的防雷裝置；在傳輸電纜線路中提前設置防雷裝置，可以做到提前攔截泄放，多一級泄放，殘壓更低，防雷效果更好。
文檔編號H02H9/06GK202026085SQ20112014077
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月6日 優先權日2011年5月6日
發明者余明友, 余驍行 申請人:余明友