CN109462044B - 一种石墨烯复合快速接地系统及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯复合快速接地系统及其施工方法，属于接地技术领域，接地系统包括驱动头、冲击头、芯棒、镀层钻头。本发明导电优越，电阻稳定，机械寿命长，免维护，在常温条件下不受强酸强碱和有机溶液及电偶腐蚀，应用范围广泛，实用不受环境气候条件的限制。节约资源、土地少赔青苗，现场施工简单、方便，安装后无需作任何防腐处理，施工无需发电机和电焊机，熔焊连接，省工、省时，该产品热烧结一体，无重复利用价值，很好解决防盗问题；同时通过石墨烯层Ⅰ、发泡防腐层和石墨烯层Ⅱ，从而使得强度是铜的1000多倍，并且具有很好的防腐蚀的效果，芯棒接头上设置有若干个芯棒接头凸边，从而使得连接的效果更好，接触更好。
Description
技术领域
本发明涉及接地技术领域，尤其涉及一种石墨烯复合快速接地系统及其施工方法。
背景技术
现有市场上接地系统的芯棒一般都是直接在钢棒的外表面覆一层铜,即铜包钢结构,这种结构的芯棒虽然达到了良好的导电性能、较高的机械强度和良好的抗腐蚀性能，然而由于铜材料和钢材料的金相组织结构的差异性过于明显，使得铜层与钢棒表面的粘合力不够，导致铜层覆在钢棒的表面后极容易局部脱落或者因其与土壤等摩擦而剥落,进而影响接地系统的使用性能和使用寿命；另外,由于接地系统在安装时一般都需要将芯棒至少打入湿土层,这就要求多根芯棒连接在一-起,并往土壤层打入,然而现有技术中芯棒之间的连接方式主要靠焊接和钻孔锁螺丝的方式,这就使得安装人员往土壤层里敲打芯棒时,芯棒与芯棒之间的连接位置受到极大的冲击力，在反复敲打的过程中，极容易导致焊接位置的崩断或者螺丝的断裂，进而前功尽弃，极大的影响了工作人员的安装效率和作业进程。塔基在高山峻岭地质复杂的环境有深度条件的限制，在接地装置重新修缮时铺设深度在同一个水平线上，在几个月没有雨水的情况下，地下土壤干燥电阻变化比较大，在雷雨季节是先打雷后下雨，雨水渗到土壤中有一定的时间等到土壤有湿度达到降阻要求，线路早被雷击了，线路被雷击后土壤湿度有了、电阻降了，测试电阻有了，就是找不到被雷击原因。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨烯复合快速接地系统及其施工方法，解决现有速接地系统使用寿命不长，导电不好，电阻不稳定等的技术问题。
一种石墨烯复合快速接地系统，包括驱动头、冲击头、芯棒、镀层钻头，所述驱动头嵌入卡接在冲击头上，所述冲击头与芯棒一端螺纹连接，所述芯棒的另一端与镀层钻头的一端嵌套连接，所述镀层钻头另一端设置有钻头尖头，所述镀层钻头与钻头尖头一体成型设置，所述镀层钻头和钻头尖头上从内到外依次设置有石墨烯层Ⅰ、发泡防腐层和石墨烯层Ⅱ。
进一步地，所述镀层钻头和钻头尖头上均设置有若干个凸边，所述凸边与凸边之间设置有弧形存泥槽。
进一步地，所述凸边两边设置有刮泥刀口，所述刮泥刀口设置为弧形刀口结构。
进一步地，所述芯棒与镀层钻头连接端设置有芯棒接头，所述芯棒接头的半径比芯棒的半径小。
进一步地，所述芯棒接头上设置有若干个芯棒接头凸边，所述镀层钻头上设置有芯棒接头槽，芯棒接头凸边卡套在芯棒接头槽内。
进一步地，所述芯棒接头槽内设置有卡边凹槽，所述芯棒接头凸边卡在卡边凹槽内。
进一步地，所述石墨烯层Ⅰ使用石墨烯与有机溶剂喷涂而成，所述有机溶剂为油酸二乙醇酰胺10-20份、甲基丙烯酸甲酯2-4份、丙烯酸3-9份、双癸基二甲基溴化铵10-20份、活性炭20-30份、粘合剂溶剂12-14份、稀土氧化物和碳化钛2-3份、石墨烯3-9份、聚丙烯腈纤维3-9份和三乙烯四胺30-40份的混合物。
进一步地，所述石墨烯层Ⅱ为柔性石墨烯导电薄膜。
一种石墨烯复合快速接地系统的施工方法，所述施工方法包括如下步骤：
步骤1：选好施工场地，开挖接地沟，检测接地沟侧壁的电阻率；
开挖接地沟的具体过程为：
接地沟的深度为60-80cm，宽度为40-60cm，涉及跨步电压的地区开挖深度为100cm，在深度开挖有条件限制时，采用PVC管穿套避开；
所述步骤1中检测接地沟侧壁的电阻率具体过程为：
使用电阻率测试仪，沿着接地系统摆放位置走向，等间隔测量每一个点的电阻率，求出接地沟平均电阻率，标出最大的电阻率和最低电阻率；
所述等间隔的距离为1cm-3cm，在接地系统转折点处，测量的等间隔为0.5cm-1cm；
步骤2：选定垂直接地点，使用旋转机旋转小孔，检测小孔侧壁电阻率；
检测小孔侧壁电阻率的过程为：
使用电阻率测试仪，把测试点固定在有刻度的钢条上，从上到下等间距测试电阻率，求出小孔侧壁平均电阻率，标出小孔侧壁最大的电阻率和最低电阻率；
所述把小孔侧壁平均电阻率与接地沟平均电阻率求出接地系统土地平均电阻率，把接地沟最大的电阻率与小孔侧壁最大的电阻率相比，保留大的一个值，把接地沟最低电阻率与小孔侧壁最低电阻率相比，保留小的一个值；
根据接地系统土地平均电阻率求出接地系统的有效长度：
其中l为接地系统有效长度，/>为接地系统土地平均电阻率，根据GB/T16927.1-1997查找选定相应的冲击系数，然后根据接地系统有效长度求出实际的接地系统长度:
其中，α为冲击系数，L为接地系统实际长度，l为接地系统有效长度；
；所述查找选定相应的冲击系数落入接地系统土地最低电阻率情况下的电击冲击导电的冲击系数；
步骤3：用油锤打击施工安装，将石墨烯复合快速接地系统垂直打进小孔接地，算出接地系统的实际长度；
把镀层钻头与芯棒连接好，然后把冲击头与芯棒的顶端螺纹连接，把驱动头卡接在冲击头上，由油锤驱动接地系统的驱动头把镀层钻头打进小孔；
步骤4：对接地系统连接，连接时采用熔焊连接棒与水平线熔接；把镀层钻头与芯棒的连接处使用熔焊连接；
步骤5：回填，用细土分层夯实，孔采用降阻剂填埋。
本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
本发明导电优越，电阻稳定，机械寿命长，免维护，在常温条件下不受强酸强碱和有机溶液及电偶腐蚀，应用范围广泛，实用不受环境气候条件的限制。节约资源、土地少赔青苗，现场施工简单、方便，安装后无需作任何防腐处理，施工无需发电机和电焊机，熔焊连接，省工、省时，该产品热烧结一体，无重复利用价值，很好解决防盗问题；同时通过石墨烯层Ⅰ、发泡防腐层和石墨烯层Ⅱ，从而使得强度是铜的1000多倍，并且具有很好的防腐蚀的效果，芯棒接头上设置有若干个芯棒接头凸边，从而使得连接的效果更好，接触更好。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的镀层钻头截面图。
图3是本发明的芯棒与镀层钻头连接处截面图。
图中编号：1-驱动头、2-冲击头、3-芯棒、4-镀层钻头、5-钻头尖头、6-芯棒接头、7-石墨烯层Ⅰ、8-发泡防腐层、9-石墨烯层Ⅱ、10-钻头芯体、11-凸边、12-弧形存泥槽、13-芯棒接头凸边、14-芯棒接头槽。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
如图1所示，根据本发明的一种石墨烯复合快速接地系统结构示意图，包括驱动头1、冲击头2、芯棒3、镀层钻头4，所述驱动头1嵌入卡接在冲击头2上，所述冲击头2与芯棒3一端螺纹连接，所述芯棒3的另一端与镀层钻头4的一端嵌套连接，所述镀层钻头4另一端设置有钻头尖头5，所述镀层钻头4与钻头尖头5一体成型设置，所述镀层钻头4和钻头尖头5上从内到外依次设置有石墨烯层Ⅰ7、发泡防腐层8和石墨烯层Ⅱ9。驱动头1主要是起到油锤驱动带动的作用，驱动头1使用的为金属材料制成。冲击头2作为一个隔垫的作用，用于在安装时对芯棒3及进行保护。芯棒3外部均喷涂有石墨烯层Ⅰ7、发泡防腐层8和石墨烯层Ⅱ9。石墨烯层Ⅰ7和石墨烯层Ⅱ9均为0.2-0.5mm，发泡防腐层8为0.3mm。镀层钻头4用于在下打接地是使用，完成垂直接地的作用。
本发明实施例中，所述镀层钻头4和钻头尖头5上均设置有若干个凸边11，所述凸边11与凸边11之间设置有弧形存泥槽12。所述凸边11两边设置有刮泥刀口，所述刮泥刀口设置为弧形刀口结构。所述芯棒3与镀层钻头4连接端设置有芯棒接头6，所述芯棒接头6的半径比芯棒3的半径小。凸边11的个数为6条，弧形存泥槽12设置为半圆型。
本发明实施例中，所述芯棒接头6上设置有若干个芯棒接头凸边13，所述镀层钻头4上设置有芯棒接头槽14，芯棒接头凸边13卡套在芯棒接头槽14内。所述芯棒接头槽14内设置有卡边凹槽，所述芯棒接头凸边13卡在卡边凹槽内。设置的芯棒接头凸边13，使得与镀层钻头4连接更加紧固，导电效果更好。
本发明实施例中，所述石墨烯层Ⅰ7使用石墨烯与有机溶剂喷涂而成，所述有机溶剂为油酸二乙醇酰胺10份、甲基丙烯酸甲酯2份、丙烯酸3份、双癸基二甲基溴化铵10份、活性炭20份、粘合剂溶剂12份、稀土氧化物和碳化钛2份、石墨烯3份、聚丙烯腈纤维3份和三乙烯四胺30份的混合物。所述石墨烯层Ⅱ9为柔性石墨烯导电薄膜。
一种石墨烯复合快速接地系统的施工方法，所述施工方法包括如下步骤：
步骤1：选好施工场地，开挖接地沟，检测接地沟侧壁的电阻率；
开挖接地沟的具体过程为：
接地沟的深度为60-80cm，宽度为40-60cm，涉及跨步电压的地区开挖深度为100cm，在深度开挖有条件限制时，采用PVC管穿套避开。
所述检测接地沟侧壁的电阻率具体过程为：
使用电阻率测试仪，沿着接地系统摆放位置走向，等间隔测量每一个点的电阻率，求出接地沟平均电阻率，标出最大的电阻率和最低电阻率；
所述等间隔的距离为1cm-3cm，在接地系统转折点处，测量的等间隔为0.5cm-1cm；
步骤2：选定垂直接地点，使用旋转机旋转小孔，检测小孔侧壁电阻率；
检测小孔侧壁电阻率的过程为：
使用电阻率测试仪，把测试点固定在有刻度的钢条上，从上到下等间距测试电阻率，求出小孔侧壁平均电阻率，标出小孔侧壁最大的电阻率和最低电阻率；
所述把小孔侧壁平均电阻率与接地沟平均电阻率求出接地系统土地平均电阻率，把接地沟最大的电阻率与小孔侧壁最大的电阻率相比，保留大的一个值，把接地沟最低电阻率与小孔侧壁最低电阻率相比，保留小的一个值；
根据接地系统土地平均电阻率求出接地系统的有效长度：
其中l为接地系统有效长度，/>为接地系统土地平均电阻率，根据GB/T16927.1-1997查找选定相应的冲击系数，然后根据接地系统有效长度求出实际的接地系统长度:
其中，α为冲击系数，L为接地系统实际长度，l为接地系统有效长度；
；所述查找选定相应的冲击系数落入接地系统土地最低电阻率情况下的电击冲击导电的冲击系数；
步骤3：用油锤打击施工安装，将石墨烯复合快速接地系统垂直打进小孔接地，算出接地系统的实际长度；
把镀层钻头与芯棒连接好，然后把冲击头与芯棒的顶端螺纹连接，把驱动头卡接在冲击头上，由油锤驱动接地系统的驱动头把镀层钻头打进小孔；
步骤4：对接地系统连接，连接时采用熔焊连接棒与水平线熔接；把镀层钻头与芯棒的连接处使用熔焊连接；
步骤5：回填，用细土分层夯实，孔采用降阻剂填埋。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种石墨烯复合快速接地系统，其特征在于：包括驱动头(1)、冲击头(2)、芯棒(3)、镀层钻头(4)，所述驱动头(1)嵌入卡接在冲击头(2)上，所述冲击头(2)与芯棒(3)一端螺纹连接，所述芯棒(3)的另一端与镀层钻头(4)的一端嵌套连接，所述镀层钻头(4)另一端设置有钻头尖头(5)，所述镀层钻头(4)与钻头尖头(5)一体成型设置，所述镀层钻头(4)和钻头尖头(5)上从内到外依次设置有石墨烯层Ⅰ(7)、发泡防腐层(8)和石墨烯层Ⅱ(9)；
所述镀层钻头(4)和钻头尖头(5)上均设置有若干个凸边(11)，所述凸边(11)与凸边(11)之间设置有弧形存泥槽(12)；
所述凸边(11)两边设置有刮泥刀口，所述刮泥刀口设置为弧形刀口结构；
所述芯棒(3)与镀层钻头(4)连接端设置有芯棒接头(6)，所述芯棒接头(6)的半径比芯棒(3)的半径小；
所述芯棒接头(6)上设置有若干个芯棒接头凸边(13)，所述镀层钻头(4)上设置有芯棒接头槽(14)，芯棒接头凸边(13)卡套在芯棒接头槽(14)内；
所述芯棒接头槽(14)内设置有卡边凹槽，所述芯棒接头凸边(13)卡在卡边凹槽内；
所述石墨烯层Ⅰ(7)使用石墨烯与有机溶剂喷涂而成，所述有机溶剂为油酸二乙醇酰胺10-20份、甲基丙烯酸甲酯2-4份、丙烯酸3-9份、双癸基二甲基溴化铵10-20份、活性炭20-30份、粘合剂溶剂12-14份、稀土氧化物和碳化钛2-3份、石墨烯3-9份、聚丙烯腈纤维3-9份和三乙烯四胺30-40份的混合物；
所述石墨烯层Ⅱ(9)为柔性石墨烯导电薄膜；
上述石墨烯复合快速接地系统的施工方法，所述施工方法包括如下步骤：
步骤1：选好施工场地，开挖接地沟，检测接地沟侧壁的电阻率；
开挖接地沟的具体过程为：
接地沟的深度为60-80cm，宽度为40-60cm，涉及跨步电压的地区开挖深度为100cm，在深度开挖有条件限制时，采用PVC管穿套避开；
所述检测接地沟侧壁的电阻率具体过程为：
使用电阻率测试仪，沿着接地系统摆放位置走向，等间隔测量每一个点的电阻率，求出接地沟平均电阻率，标出最大的电阻率和最低电阻率；
所述等间隔的距离为1cm-3cm，在接地系统转折点处，测量的等间隔为0.5cm-1cm；
步骤2：选定垂直接地点，使用旋转机旋转小孔，检测小孔侧壁电阻率；
步骤3：用油锤打击施工安装，将石墨烯复合快速接地系统垂直打进小孔接地，算出接地系统的实际长度；
把镀层钻头与芯棒连接好，然后把冲击头与芯棒的顶端螺纹连接，把驱动头卡接在冲击头上，由油锤驱动接地系统的驱动头把镀层钻头打进小孔；
步骤4：对接地系统连接，连接时采用熔焊连接棒与水平线熔接；把镀层钻头与芯棒的连接处使用熔焊连接；
步骤5：回填，用细土分层夯实，孔采用降阻剂填埋；
所述检测小孔侧壁电阻率的过程为：
使用电阻率测试仪，把测试点固定在有刻度的钢条上，从上到下等间距测试电阻率，求出小孔侧壁平均电阻率，标出小孔侧壁最大的电阻率和最低电阻率；
把小孔侧壁平均电阻率与接地沟平均电阻率求出接地系统土地平均电阻率，把接地沟最大的电阻率与小孔侧壁最大的电阻率相比，保留大的一个值，把接地沟最低电阻率与小孔侧壁最低电阻率相比，保留小的一个值；
根据接地系统土地平均电阻率求出接地系统的有效长度：
其中l为接地系统有效长度，/>为接地系统土地平均电阻率，根据GB/T16927.1-1997查找选定相应的冲击系数，然后根据接地系统有效长度求出实际的接地系统长度:
其中，α为冲击系数，L为接地系统实际长度，l为接地系统有效长度；
所述查找选定相应的冲击系数落入接地系统土地最低电阻率情况下的电击冲击导电的冲击系数。
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