CN105826705B - 一种防腐蚀高碳柔性接地体及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防腐蚀高碳柔性接地体及制备方法，该柔性接地体，从内向外依次为由中间内芯、外部柔性编织层和防腐层，其中：中间内芯为单根镍丝，镍丝直径为1～3mmm；外部柔性编织层为多股高碳柔性线绕中间内芯外侧编织获得；高碳柔性线由高碳柔性带捻合获得，高碳柔性带包括两层高碳纸层和铺设于两层高碳纸层层间的骨架细镍丝；防腐层包覆在外部柔性编织层的外表面，厚度为1～1.5mm。本发明材料性能稳定，自身电阻率低，不但解决了外部柔性无法定型的难题，还增强了接地装置的导电性能，降低安装和施工成本。

Description

一种防腐蚀高碳柔性接地体及制备方法

技术领域

本发明涉及一种防腐蚀高碳柔性接地体及制备方法。

背景技术

电力接地系统是保证电力设备安全可靠运行、保障电力运行人员人身安全的重要电力设施。现行电力系统接地网多采用碳钢、不锈钢、镀锌钢、铜、铜包钢等金属接地材料，形状多为圆柱型金属棒或者扁平状金属带。

当电力系统发生雷击故障时，雷电流幅值多集中在10～200kA，根据实际采集到的雷电流波形可知，大部分的雷电流幅值都超过20kA。当电力系统发生短路故障时，由于电流幅值高达数千安且持续时间可达毫秒级，短时能量极大。电力系统接地网作为排散雷电流或者短路故障电流的主要路径，当发生雷击或者短路故障时，幅值较大或者持续时间较长的雷电流通过接地体散流到土壤中。现行接地体多为实心金属接地材料，接地体由于趋肤效应使得只有部分接地体参与散流。接地是保障电力系统、电气设备的安全运行，同时确保电气运行人员及其他人员的人身安全。接地功能是通过接地装置或接地系统来实现的。现在我们处处享受着电给我们带来的方便，甚至可以说人类离开了电无法生存。在要求电力、电子、通讯设备安全而稳定的同时，随着科技的发展，大量精密仪器的应用对接地技术也提出了更高的要求。

腐蚀问题是埋地钢接地网运行中的一大困扰；接地网的腐蚀：最严重的腐蚀部位，通常在接地引下线部分的地面下30～80cm处，其原因是该部位土壤内水分和氧气自由通畅，再加上引下线受到更强的泄漏电流的影响。

土壤的物理化学性质对埋地钢接地网腐蚀的影响，输电线路和杆塔之间的感应所产生的泄漏电流，经引下线流经接地网，这是造成地网金属腐蚀的另一重要因素。由于接地引下线比地网分支导体更靠近地表和承载更大的故障电流、雷电流或泄漏电流密度，因此通常遭受的腐蚀也更严重。

我国《电力设备接地设计技术规程》规定：敷设在腐蚀较强场所的接地装置，应根据腐蚀性质采取热镀锡、热镀锌等防腐措施。在此情况下，由于热镀锡成本很高，所以我国基本上是采用热镀锌，但对其耐蚀效果，下列论述值得关注：(1)、印度的实践经验表明，随着镀层保护效果的降低，钢的腐蚀加速。因此，不推荐镀锌作为钢接地体的基本防腐措施。(2)、锌镀层在初期可保护基体金属，但是当镀层的完整性受到破坏时，则基体金属(钢)就会以正常甚至超过正常的速度发生腐蚀。镀锌钢虽然是最常用的镀层形式，但是镀层作为唯一的防腐措施不是很有效的。(3)、已知镀锌对钢只能提供有限的保护作用。能够提供长期保护作用的常用措施，是阴极保护——外加电流、牺牲阳极或者二者联合的保护方式。在选择阴极保护方式时，通常不考虑外加电流法，因为在发生接地故障时，可能存在高电位梯度。因此，选用牺牲阳极用于钢接地网的腐蚀防护。(4)、镀锌层对钢的保护作用通常归结为两种效应，即与腐蚀介质的隔离保护作用和锌对钢的电化学(阴极)保护作用。前者取决于锌对腐蚀介质的耐蚀性，而且与镀层厚度和质量有关；而后者则取决于镀锌层一旦受损，锌的保护范围和锌自身的电化学腐蚀。

我国生产降阻接地剂已近二十年的历史了，它在解决高土壤电阻率低接地电阻工程中起到了重要作用。但传统的降阻剂在防腐及环境保护方面还略显不足，一直困扰着业主和工程技术人员。虽然说热镀锡、热镀锌防腐措施在一定程度上解决了腐蚀问题,但导电性能下降,且柔软不成型。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种防腐蚀高碳柔性接地体及制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种防腐蚀高碳柔性接地体，从内向外依次为由中间内芯、外部柔性编织层和防腐层，其中：

中间内芯为单根镍丝，镍丝直径为1～3mmm；

外部柔性编织层为多股高碳柔性线绕中间内芯外侧编织获得；

高碳柔性线由高碳柔性带捻合获得，高碳柔性带包括两层高碳纸层和铺设于两层高碳纸层层间的骨架细镍丝；

防腐层包覆在外部柔性编织层的外表面，厚度为1～1.5mm。

本发明优选的，所述的高碳柔性线每米重5～6g。

本发明优选的，所述的高碳柔性线中高碳纸占高碳柔性线重量的85～95％，细镍丝占高碳柔性线重量的5～15％。

进一步优选的，所述的高碳柔性线中高碳纸占高碳柔性线重量的90％，细镍丝占高碳柔性线重量的10％。

本发明优选的，高碳纸碳含量大于等于99％。

本发明优选的，外部柔性编织层由至少100股高碳柔性线绕中间内芯外侧编织获得。进一步优选的，外部柔性编织层由100～400股高碳柔性线绕中间内芯外侧编织获得。

本发明优选的，所述的防腐层为环氧树脂防腐层。

本发明的防腐蚀高碳柔性接地体可以制成不同规格的接地体，如直径16mm，20mm、24mm等，可以根据本领域的需求进行变化。

本发明优选的，所述的高碳柔性线是按如下方法制得，具体步骤如下：

(1)将含碳量大于等于99％的石墨矿粉加热至温度800℃-1100℃，加热5～20min使石墨矿粉高压瞬间膨化；

(2)将步骤(1)加热膨化后石墨矿粉通过碾压机成型，将膨胀石墨压延成型制得高碳纸；

(3)用两层高碳纸将由细镍丝排成的线列上、下两层包裹；将两层包裹好的线列辊压结合在一起；

(4)按镍丝排列反向将线列分割成高碳柔性带，将每条高碳柔性带拧成一股线束，即得高碳柔性线。

本发明优选的，所述高碳纸的克重为10～40g。

本发明的的高碳柔性线在材料上进行了改进，改变了碳的含量，增加了其导电的性能，提高了接地电阻率。在中间加入镍丝，改变了以前柔软不成型的缺陷。

本发明还提供一种防腐蚀高碳柔性接地体材料的应用。

上述高碳柔性接地体的应用，用于接地保护的接地体，用于电力系统的接地，保障电力系统、电气设备的安全运行。

本发明优选的，上述高碳柔性接地体的应用方法，具体如下：

按设计要求进行安装施工，连接方式为搭接连接，适用口型安装，两接头闭口，用高碳柔性线扎紧即可，连接时，搭接长度为高碳柔性接地体直径的10～15倍，形成导电通路，降低接触电阻。用量可参照Φ12mm的镀锌圆钢的使用量计算。

本发明的高碳柔性接地体使用时接地体沟要平，用细湿土埋，分层夯实，穿越路基时要用钢管套护，在特殊地段使用时，其连接体需要加固防护套。

本发明具有以下优点和有益效果：

1、本发明的高碳柔性接地体是由非金属导电材料制成，中间内芯为单根镍丝，中间内芯外包缠硬化耐腐蚀材料外部柔性编织层，材料性能稳定，自身电阻率低，不但解决了外部柔性无法定型的难题，还增强了接地装置的导电性能，降低安装和施工成本。外表面涂加树脂合成材料，增强了其耐腐蚀性和美观性。耐高、低温，耐酸、碱腐蚀；无毒、无污染、安全环保；在土壤中不降解，使用寿命长达30年；适应各种环境，产品轻便，施工简单，能满足客户不同需要。

2、本发明的高碳柔性接地体不含腐蚀性离子，主要依靠电子导电原理，彼此电子链相互接触紧密，导电性优越。电子导电不同于离子导电，不依靠水分溶解离子就行，因此，具有抗腐蚀，不生锈，导电性能优良，电阻稳定，耐高低温、抗冻，韧性大，可弯曲，不易折断损坏，可以更好的适用于干旱少雨的山区。

3、本发明的高碳柔性接地体相对于传统接地体，本接地装置与土壤的接触性能有较多的提高。

4、本发明的高碳柔性接地体呈电缆状，采用中间内芯外包缠硬化耐腐蚀材料外部柔性编织层制造，与杆塔连接的连接端头采用不锈耐酸钢，属非金属导电体，耐腐蚀、不生锈、接地电阻稳定、大电流冲击不反击、不损坏、电阻不变,耐高、低温，使用寿命长30年，免维护、安全可靠。使用不受环境、气候条件限制，安装便捷，无需电气焊，省工省时，节省材料、经费，节能、环保、防盗，尤其适合酸性土壤、碱性土壤、沼泽、湿热地带和海滩使用。

本发明的高碳柔性接地体的技术指标

1、固态电阻率：0.06Ω.m

2、冲击电流耐受：(200KA)ΔR％≤0

3、工频电流耐受：ΔR％≤0

4、高温性能：300℃

5、低温性能：-60℃

6、抗压强度：≥1200Mpa

7、抗拉强度：≥1200Mpa

8、KH-559防腐蚀高碳柔性接地线层表面摩斯硬度：1-2

9、埋地表面年平均腐蚀率：0

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的范围并不局限于此。

实施例中使用的原料均为普通市售。

实施例1

一种防腐蚀高碳柔性接地体，从内向外依次为由中间内芯、外部柔性编织层和防腐层，其中：

中间内芯为单根镍丝，镍丝直径为2mmm；

外部柔性编织层由200股高碳柔性线绕中间内芯外侧编织获得。

高碳柔性线由高碳柔性带捻合获得，高碳柔性带包括两层高碳纸层和铺设于两层高碳纸层层间的骨架细镍丝；高碳柔性线每米重5g，高碳柔性线中高碳纸占高碳柔性线重量的90％，细镍丝占高碳柔性线重量的10％。

防腐层为环氧树脂防腐层，包覆在外部柔性编织层的外表面，厚度为1.5mm。

高碳柔性线是按如下方法制得，具体步骤如下：

(1)将含碳量大于等于99％的石墨矿粉加热至温度900℃，加热5min使石墨矿粉高压瞬间膨化；

(2)将步骤(1)加热膨化后石墨矿粉通过碾压机成型，将膨胀石墨压延成型制得高碳纸，高碳纸的克重为10g

(3)用两层高碳纸将由细镍丝排成的线列上、下两层包裹；将两层包裹好的线列辊压结合在一起；

(4)按镍丝排列反向将线列分割成高碳柔性带，将每条高碳柔性带拧成一股线束，即得高碳柔性线。

上述高碳柔性接地体的应用，用于接地保护的接地体，用于电力系统的接地，保障电力系统、电气设备的安全运行。

具体应用方法：

按设计要求进行安装施工，连接方式为搭接连接，适用口型安装，两接头闭口，用高碳柔性线扎紧即可，连接时，搭接长度为高碳柔性接地体直径的10倍，形成导电通路，降低接触电阻。用量可参照Φ12mm的镀锌圆钢的使用量计算。高碳柔性接地体使用时接地体沟要平，用细湿土埋，分层夯实，穿越路基时要用钢管套护，在特殊地段使用时，其连接体需要加固防护套。

实施例2

一种防腐蚀高碳柔性接地体，从内向外依次为由中间内芯、外部柔性编织层和防腐层，其中：

中间内芯为单根镍丝，镍丝直径为2.5mmm；

外部柔性编织层由280股高碳柔性线绕中间内芯外侧编织获得。

高碳柔性线由高碳柔性带捻合获得，高碳柔性带包括两层高碳纸层和铺设于两层高碳纸层层间的骨架细镍丝；高碳柔性线每米重5.5g，高碳柔性线中高碳纸占高碳柔性线重量的85％，细镍丝占高碳柔性线重量的15％。

防腐层为环氧树脂防腐层，包覆在外部柔性编织层的外表面，厚度为1.2mm。

高碳柔性线是按如下方法制得，具体步骤如下：

(1)将含碳量大于等于99％的石墨矿粉加热至温度980℃，加热10min使石墨矿粉高压瞬间膨化；

(2)将步骤(1)加热膨化后石墨矿粉通过碾压机成型，将膨胀石墨压延成型制得高碳纸，高碳纸的克重为18g

(3)用两层高碳纸将由细镍丝排成的线列上、下两层包裹；将两层包裹好的线列辊压结合在一起；

(4)按镍丝排列反向将线列分割成高碳柔性带，将每条高碳柔性带拧成一股线束，即得高碳柔性线。

上述高碳柔性接地体的应用，用于接地保护的接地体，用于电力系统的接地，保障电力系统、电气设备的安全运行。

具体应用方法：

按设计要求进行安装施工，连接方式为搭接连接，适用口型安装，两接头闭口，用高碳柔性线扎紧即可，连接时，搭接长度为高碳柔性接地体直径的12倍，形成导电通路，降低接触电阻。用量可参照Φ12mm的镀锌圆钢的使用量计算。高碳柔性接地体使用时接地体沟要平，用细湿土埋，分层夯实，穿越路基时要用钢管套护，在特殊地段使用时，其连接体需要加固防护套。

Claims (7)

1.一种防腐蚀高碳柔性接地体，从内向外依次为中间内芯、外部柔性编织层和防腐层，其中：

中间内芯为单根镍丝，镍丝直径为1～3mmm；

外部柔性编织层由至少100股高碳柔性线绕中间内芯外侧编织获得；

高碳柔性线由高碳柔性带捻合获得，高碳柔性带包括两层高碳纸层和铺设于两层高碳纸层层间的骨架细镍丝；所述的高碳柔性线中高碳纸占高碳柔性线重量的85～95%，细镍丝占高碳柔性线重量的5～15%；所述高碳纸碳含量大于等于99%；

防腐层包覆在外部柔性编织层的外表面，厚度为1～1.5mm；

所述的高碳柔性线是按如下方法制得，具体步骤如下：

（1）将含碳量大于等于99%的石墨矿粉加热至温度800℃-1100℃，加热5～20min使石墨矿粉高压瞬间膨化；

（2）将步骤（1）加热膨化后石墨矿粉通过碾压机成型，将膨胀石墨压延成型制得高碳纸；

（3）用两层高碳纸将由细镍丝排成的线列上、下两层包裹；将两层包裹好的线列辊压结合在一起；

（4）按镍丝排列反向将线列分割成高碳柔性带，将每条高碳柔性带拧成一股线束，即得高碳柔性线。

2.根据权利要求1所述的防腐蚀高碳柔性接地体，其特征在于，所述的高碳柔性线每米质量为5～6g。

3.根据权利要求1所述的防腐蚀高碳柔性接地体，其特征在于，所述的高碳柔性线中高碳纸占高碳柔性线重量的90%，细镍丝占高碳柔性线重量的10%。

4.根据权利要求1所述的防腐蚀高碳柔性接地体，其特征在于，外部柔性编织层由100～400股高碳柔性线绕中间内芯外侧编织获得。

5.根据权利要求1所述的防腐蚀高碳柔性接地体，其特征在于，所述的防腐层为环氧树脂防腐层。

6.根据权利要求1所述的防腐蚀高碳柔性接地体，其特征在于，所述高碳纸的克重为10～40g/m²。

7.权利要求1所述的高碳柔性接地体的应用，用于接地保护的接地体，用于电力系统的接地，保障电力系统、电气设备的安全运行；具体如下：

按设计要求进行安装施工，连接方式为搭接连接，适用口型安装，两接头闭口，用高碳柔性线扎紧即可，连接时，搭接长度为高碳柔性接地体直径的10～15倍，形成导电通路，降低接触电阻，用量可参照Φ12mm的镀锌圆钢的使用量计算。