CN105514629B - 一种复合接地极 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合接地极，属于电气接地技术领域，该复合电极由内向外依次包括金属芯体、钝化层、导电树脂层、石墨布层和导电石墨线层。本发明接地极具有寿命长、环境友好、导通能力强等优点，非常适于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及电气接地技术领域，尤其涉及一种复合接地极。
背景技术
接地系统是电力系统的一个重要组成部分，负责把电气设备与大地连接，从而提供稳定的参考地电位，为工作电流、故障电流、雷击电流提供释放通道，因此接地系统的稳定性对电力系统的安全运行具有重要意义。接地系统的使用年限是一个非常值得关注的指标，一般来说接地系统的寿命应与地上对应设施的预计使用年限相匹配，根据电力设备全寿命期30年的要求，现在通常使用的镀锌钢铁类接地材料很难满足接地网的使用年限。同时，在正常运转状态下接地系统更新会比第一次建设投入更高。铜类接地材料虽然能满足接地使用年限的要求，但铜属于重金属，腐蚀后产生的铜离子对地下水及土壤有很强的污染能力；另一方面，铜属于货币金属，这也造成铜的价格相对于钢铁来说要昂贵得多。
此外，接地电阻也是评价接地系统性能的一个重要指标。现有技术中，为了降低接地电阻，通常有换土、换降阻剂、深井接地、外引接地网等各种方案，但是这些方案无形之中增加了接地成本。最为廉价的更换降阻剂方案也存在很大问题，由于降阻剂必然含有盐碱类的离子成分，因此降阻剂会加剧金属接地极的电化学腐蚀速率；其次，降阻剂还会影响土壤环境，导致土壤盐碱化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述现有技术的不足，提供一种复合接地极，该装置采用金属与非金属相结合的多层复合结构，既具备常规金属接地极较高的电导率，又具备复合材料的耐腐蚀性能，同时具有趋肤效应弱、抗电磁干扰能力强的特点，经久耐用，安全环保，非常实用。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种复合接地极，其由内向外依次包括金属芯体、钝化层、导电树脂层、石墨布层和导电石墨线层。
具体地，金属芯体为正圆柱体或椭圆柱体，也可以是其他各种能够想到的可行形状。
具体地，导电树脂层的厚度为0.5～1毫米。
具体地，石墨布层的厚度为1～2毫米。
具体地，钝化层的钝化材料为锌、锡或银，钝化材料的选取原则是：钢铁类金属芯体用金属锡或锌钝化，铝、铜类金属芯体用金属银钝化。
具体地，石墨布层包含2～8层石墨布。
具体地，石墨布从一面到另一面依次包括第一高碳柔性石墨层、第一石墨烯微片层、纤维层、第二石墨烯微片层和第二高碳柔性石墨层，每两层之间通过导电胶粘结，纤维层由玻璃纤维和碳纤维组成。
进一步地，石墨布按重量百分比表示的组成为：75%的高碳柔性石墨、2%的石墨烯微片、15%的玻璃纤维、3%的碳纤维，以及5%的导电胶。
具体地，导电石墨线层由12～18根导电石墨线编织而成。
进一步地，导电石墨线按重量百分比表示的组成为：77%的高碳柔性石墨、15%的玻璃纤维、3%的碳纤维，以及5%的导电胶。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明具有金属材料优异的导通性能，外层的钝化层能有效保护金属芯体，防止金属芯体在无氧状态下受到电化学腐蚀，导电树脂层能有效的密封金属芯体，保证其隔绝空气、水和离子成分的侵蚀，石墨布层实现了一种大比表面积结构，保证本发明的电荷吸纳能力和释放能力，外层的石墨线使得本发明具有良好的土壤结合性能，增大了与周围土壤的接触面积，从而进一步降低了接地极的接地电阻和接触电阻。本发明接地极与现有技术接地极相比具有较大地结构改进，克服了现有接地极使用寿命短、环境不友好、导通能力弱的缺点，非常适于推广应用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中石墨布层的结构示意图；
图3是图2中石墨布的结构示意图。
图中：1、金属芯体；2、钝化层；3、导电树脂层；4、石墨布层；41、石墨布；411、玻璃纤维；412、碳纤维；413、高碳柔性石墨层；414、石墨烯微片；5、导电石墨线层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种复合接地极，其由内向外依次包括金属芯体1、钝化层2、导电树脂层3、石墨布层4和导电石墨线层5；其制作过程包含如下步骤：
（1）采用正圆柱形的钢铁材质金属芯体1，要求金属芯体1表面光亮，表面粗糙度不大于6.3；
（2）将金属芯体1在氯化锌溶液中浸泡20～30min以进行除锈除油处理，然后在第一清水池中浸泡20～30min，晾至不滴水后再放入第二清水池中浸泡10min，取出后要求金属芯体滴落的液滴pH值不小于6.5，最后在60～80℃的暖风中吹20～30min；
（3）将金属芯体1在装有熔融锡液的锅内进行浸沾，并在保护气中降温，保护气可以使用氮气、二氧化碳或氦气等惰性气体，形成的钝化层2厚度为0.05～0.1mm；
（4）在钝化层2的表面涂刷导电树脂，然后在80℃温度和0.05MPa压强下固化1小时，得到厚度为0.5～1mm的导电树脂层3；导电树脂的组成为（以重量份数计）：锌酚醛树脂4份，聚乙烯醇缩甲乙醛4份，E-44环氧树脂3份，醋酸乙酯-无水乙醇混合溶液20份，2-乙基-4甲基咪唑0.3份，银粉25份，其中醋酸乙酯-无水乙醇混合溶液由体积比为7:3的醋酸乙酯和无水乙醇组成；
还原；
（5）在导电树脂层3外包裹6层石墨布41，每两层石墨布41之间通过压敏胶粘结，从而形成厚度为1～2mm的石墨布层4（如图2所示），石墨布层4与导电树脂层3之间通过导电胶粘结；石墨布41按重量百分比表示的组成为：75%的高碳柔性石墨、2%的石墨烯微片、15%的玻璃纤维、3%的碳纤维，以及5%的导电胶，其中高碳柔性石墨要求固定碳含量在99%以上；
（6）最后在石墨布层4外设置导电石墨线层5，石墨布层4与导电石墨线层5之间通过导电胶粘；导电石墨线层5由12～18根导电石墨线编织而成，导电石墨线的直径为5mm；导电石墨线按重量百分比表示的组成为：77%的高碳柔性石墨、15%的玻璃纤维、3%的碳纤维，以及5%的导电胶，其中高碳柔性石墨要求固定碳含量在99%以上。
本例中石墨布41的结构如图3所示，其具体制作方式为：
首先用玻璃纤维411和碳纤维412构成一个起支撑作用的纤维层，然后在纤维层上下各覆盖一层石墨烯微片414，石墨烯微片414用导电胶粘结在纤维层的上下两面，然后将该复合层在80℃温度下用滚压轮压接紧固在一起，接着在石墨烯微片414表面再涂抹一层导电胶，并将高碳柔性石墨洒在石墨烯微片的表面并达到一定厚度，形成高碳柔性石墨层413，再在80℃温度下用滚压轮压接紧固在一起，最后再通过切割刀片切割成50mm的宽度即成。
本发明复合接地极中金属芯体1由钝化层2、导电树脂层3、石墨布层4保护，能够适应各种环境，不易被腐蚀，埋在地下可以长久使用；外层包覆的导电石墨线层5可以扩大接地极的电容，并具有较好的降阻效果。整个接地极具有制造成本低、电导率高的优点，非常实用。
需要指出的是，以上具体实施方式只是本专利实现方案的具体个例，没有也不可能覆盖本专利的所有实现方式，因此不能视作对本专利保护范围的限定；凡是与以上案例属于相同构思的实现方案，均在本专利的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种复合接地极，其特征在于：由内向外依次包括金属芯体（1）、钝化层（2）、导电树脂层（3）、石墨布层（4）和导电石墨线层（5）；所述石墨布层（4）包含2～8层石墨布（41），所述石墨布（41）从一面到另一面依次包括第一高碳柔性石墨层、第一石墨烯微片层、纤维层、第二石墨烯微片层和第二高碳柔性石墨层，每两层之间通过导电胶粘结，所述纤维层由玻璃纤维和碳纤维组成。
2.根据权利要求１所述的复合接地极，其特征在于：所述金属芯体（1）为正圆柱体或椭圆柱体。
3.根据权利要求１所述的复合接地极，其特征在于：所述导电树脂层（3）的厚度为0.5～1毫米。
4.根据权利要求１所述的复合接地极，其特征在于：所述石墨布层（4）的厚度为1～2毫米。
5.根据权利要求１所述的复合接地极，其特征在于：所述钝化层（2）的钝化材料为锌、锡或银。
6.根据权利要求1所述的复合接地极，其特征在于：所述石墨布（41）按重量百分比表示的组成为：75%的高碳柔性石墨、2%的石墨烯微片、15%的玻璃纤维、3%的碳纤维，以及5%的导电胶。
7.根据权利要求１所述的复合接地极，其特征在于：所述导电石墨线层（5）由12～18根导电石墨线编织而成。
8.根据权利要求7所述的复合接地极，其特征在于：所述导电石墨线按重量百分比表示的组成为：77%的高碳柔性石墨、15%的玻璃纤维、3%的碳纤维，以及5%的导电胶。
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