CN110086062A - 一种适用深井型接地极的电缆与馈电体的连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用深井型接地极的电缆与馈电体的连接方法，包括：在接地极馈电体上设置多个馈电点分别与电缆连接；在每一个馈电点上通过金属抱箍件分别与馈电体、电缆焊接；金属抱箍件紧套在馈电体的馈电点上，金属抱箍件包括第一侧面开孔和电缆焊接孔，第一侧面开孔与馈电体焊接，电缆焊接孔与电缆焊接；通过浇筑铅包裹所有馈电连接点上的导体，以使在金属抱箍件和馈电点的表面形成铅封层；在铅封层表面浇筑环氧树脂进行封装，形成环氧树脂层进行保护；本发明通过金属抱箍件将电缆与馈电体焊接，并通过添加铅封层和环氧树脂进行封装，在保证连接可靠性的前提下，避免焊点受电极腐蚀性产物的影响，以及避免焊点直接参与电化学反应，实现防护功能。

Description

一种适用深井型接地极的电缆与馈电体的连接方法

技术领域

本发明涉及接地极领域，尤其涉及一种适用深井型接地极的电缆与馈电体的连接方法。

背景技术

目前的高压直流接地极普遍采用水平浅埋式接地极，占地面积大，直流输电的受端往往位于经济发达的地区，导致了接地极的选址困难。目前南方电网正在尝试从传统水平浅埋式接地极向垂直型或深井型接地极发展。其中，深井型接地极单口电极深度大，所需电极数量少，施工占地面积小，接地电阻和最大地电位升通常也最小，因此对周边各类设施及居民生产生活的影响最小。另外，深井型接地极对场地平整度的要求不高，选址更容易，具有实际的工程价值。目前南方电网正在开展国内首个试验性的深井型接地极工程研究。深井型电极井长度一般可达几百米至一千米，而井身直径小。深井结构一般是沿径向从内到外由馈电体、焦炭和钢套管三部分组成。由于深井型接地极的电极埋设深度大，电缆需从馈电体的不同深度位置多点注流，增加可靠性的同时也可以使电缆上的电流分布均匀。

传统接地极的电缆与馈电体采用直接放热焊接并包裹环氧树脂绝缘的方法，但由于深井电极内会存在向井内渗透的地下水，并充满井内的焦炭填充物间隙，因此深度达到数百米的焊点将承受相应深度的水压，若将传统接地极的连接技术用于深井型接地极，由于环氧树脂的包封老化后容易出现树枝状的裂隙，使水渗入焊点，失去防护效果；更严重的情况是，焊点接触到地下水后，直接参与电化学反应，被快速腐蚀致使焊点断开。

发明内容

本发明提供了一种适用深井型接地极的电缆与馈电体的连接方法，以解决传统的接地极连接方法在深井电极连接上造成防护失效的技术问题，从而通过金属抱箍件将电缆与馈电体焊接，并通过添加铅封层和环氧树脂进行封装，进而实现避免焊点受电极腐蚀性产物的影响，又可以避免焊点直接参与电化学反应，实现防护功能。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种适用深井型接地极的电缆与馈电体的连接方法，包括：

在接地极馈电体上设置多个馈电点分别与电缆连接；

在每一个所述馈电点上通过金属抱箍件分别与所述馈电体、所述电缆焊接；所述金属抱箍件紧套在所述馈电体的馈电点上，所述金属抱箍件包括第一侧面开孔和电缆焊接孔，所述第一侧面开孔与所述馈电体焊接，所述电缆焊接孔与所述电缆焊接；

通过浇筑铅包裹所有馈电连接点上的导体，以使在所述金属抱箍件和所述馈电点的表面形成铅封层；

在所述铅封层表面浇筑环氧树脂进行封装，形成环氧树脂层进行保护。

作为优选方案，所述金属抱箍件的形状为圆状，所述金属抱箍件的内径比所述馈电体外径稍大，以使所述金属抱箍件经过热胀冷缩紧套在馈电体上，冷缩后所述金属抱箍件与馈电体牢固嵌套。

作为优选方案，所述馈电体为通长的钢棒或厚壁钢管。

作为优选方案，所述金属抱箍件还包括第二侧面开孔，所述第二侧面开孔与所述第一侧面开孔对立设置，所述第二侧面开孔与所述馈电体焊接。

作为优选方案，所述电缆焊接孔所在金属抱箍件壁面的厚度比其余壁面的厚度大。

作为优选方案，所述铅封层包裹的导体包括金属抱箍件、焊点和电缆芯线。

作为优选方案，所述金属抱箍件的材质为铜。

作为优选方案，还包括：浇筑完毕后将填充环氧树脂时使用的定型模具一同下放安装，以使模具层保护所述环氧树脂层的表面。

作为优选方案，所述填充模具层的材质为纤维板。

作为优选方案，所述填充模具层与所述馈电体的缝隙处通过防水胶带缠绕密封。

相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

1、本发明通过金属抱箍件将电缆与馈电体焊接，并通过添加铅封层和环氧树脂进行封装，以解决传统的接地极连接方法用在深井电极连接上造成防护失效的技术问题，从而避免焊点受电极腐蚀性产物的影响，以及避免焊点直接参与电化学反应，实现防护功能。

2、通过三个放热焊孔的设计，保证连接点有充分的接触面积的同时，减小单个放热焊的焊药用量，可以限制产生气眼的大小，也可以控制发热量从而避免使馈电体变形。

3、金属抱箍件与馈电体紧密嵌套，能够承受较大的拉力，若遇电极下沉的情况也不致损害焊点。

附图说明

图1：为本发明实施例一中的步骤流程示意图；

图2：为本发明实施例一中的深井型电极的导流示意图；

图3：为本发明实施例一中的放热焊点包封示意图；

图4：为本发明实施例一中的金属抱箍件结构示意图；

图5：为本发明实施例二中的步骤流程示意图；

图6：为本发明实施例三中的金属抱箍件结构示意图；

图7：为本发明实施例三中的焊接结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参照图1-图4，本发明优选实施例提供了一种适用深井型接地极的电缆与馈电体的连接方法，包括：

S1，在接地极馈电体上设置多个馈电点分别与电缆连接；

深井电极主要由馈电体、焦炭填充物和护壁套管组成，导流电缆竖直安装在焦炭填充层内，用于连接导流中心母线和电极馈电体。为保证电流注入的可靠性，通常采用电缆独立导流的方式，即在有效电极段内的馈电体的不同深度位置分别连接独立的导流电缆。

鉴于目前的钻井工艺和能力，比较适合电极深度要求的钻井机械为牙轮钻机，其成孔的孔直径一般为Φ310～380mm，最大为Φ559mm，井深可达到1千米至数千米，深度越大，可达到的孔径越小。因此深井电极的终孔井径通常较小，电缆和其它设施的安装空间狭小，馈电体上的连接导流电缆的数量不宜过多。根据终孔井径的不同，通常可设3～6个馈电点，均匀的分布在电极段内的不同位置。图2为深井型电极的导流示意图。

S2，在每一个所述馈电点上通过金属抱箍件分别与所述馈电体、所述电缆焊接；所述金属抱箍件紧套在所述馈电体的馈电点上，所述金属抱箍件包括第一侧面开孔和电缆焊接孔，所述第一侧面开孔与所述馈电体焊接，所述电缆焊接孔与所述电缆焊接；

在本实施例中，所述金属抱箍件的形状为圆状，所述金属抱箍件的内径比所述馈电体外径稍大，以使所述金属抱箍件经过热胀冷缩紧套在馈电体上，冷缩后所述金属抱箍件与馈电体牢固嵌套。抱箍件结构如图4所示。抱箍件整体呈圆桶形，其内径比馈电体的外径稍大一个号，抱箍件需经过热胀冷缩紧套在馈电体上，冷缩后抱箍件与馈电体牢固嵌套，因此可承受电极下沉带来的拉力。

S3，通过浇筑铅包裹所有馈电连接点上的导体，以使在所述金属抱箍件和所述馈电点的表面形成铅封层；

在本实施例中，所述铅封层包裹的导体包括金属抱箍件、焊点和电缆芯线。抱箍件焊接完成后，需依次使用铅封和环氧树脂包封来保护铜件和焊点。铅封需完全包裹住连接点的所有铜导体，包括铜抱箍件、焊点、电缆芯线。在环氧树脂保护失效的情况下，铅的化学性质比铜更稳定，不易受化学腐蚀影响；此外，铅的化学电势介于铜和铁之间，可减小原电池效应，避免焊接点位置的馈电体钢材由于局部电腐蚀作用而加速损坏。铅的熔点低，浇筑时短时间的包裹铅溶液基本不会对电缆的绝缘性能造成影响。且由于接地极运行时存在地电位升，在连接点位置，电缆内外两侧基本是等电位的，因此首先要保证的是电缆端部的密封性从而避免腐蚀电缆。

S4，在所述铅封层表面浇筑环氧树脂进行封装，形成环氧树脂层进行保护。环氧树脂包封作为最外一层保护，用于避免焊接点的所有金属导体与井内带有腐蚀性成分的水溶液接触。

实施例二

请参照图5，在上述实施例一的基础上，还包括：S5，浇筑完毕后将填充环氧树脂时使用的定型模具一同下放安装，以使在所述环氧树脂层表面形成填充模具层。在本实施例中，所述填充模具层的材质为纤维板。在本实施例中，所述填充模具层与所述馈电体的缝隙处通过防水胶带缠绕密封。

环氧树脂层在施工过程中均容易碰损、皲裂，因此浇筑完毕后将填充树脂时使用的定型模具一同下放安装，环氧树脂模具应采用有韧性的耐压材料，如纤维板，可增加环氧树脂层的抗压能力。模具与馈电钢管的缝隙处采用防水胶带缠绕密封。

实施例三

请参照图6-图7，在上述实施例二的基础上，所述金属抱箍件还包括第二侧面开孔，所述第二侧面开孔与所述第一侧面开孔对立设置，所述第二侧面开孔与所述馈电体焊接。在本实施例中，所述电缆焊接孔所在金属抱箍件壁面的厚度比其余壁面的厚度大。

铜件圆柱体上设三个开孔。其中两个侧面开孔可与馈电体放热焊接，用于增加铜件与馈电体的电气连接可靠性；导流电缆与定制铜件之间采用“线－面放热焊接”，其放热焊所用的开孔处铜件壁厚更厚，可增加电流馈入位置的允许载流量，减小运行过程中的发热。焊接完成后，需现场测试该铜件的直流电阻，确保小于同等长度的馈电体自身电阻。铜件三个开孔设计在保证了焊接面积的同时，限制了每个焊点的焊药量，以保证焊接时产生的热量不会使馈电体产生形变，进而影响馈电体的下放安装。同时有限的焊药量也可保证焊点牢靠密实，气眼的大小可控。

试验证明，采用该抱箍件进行焊接，铜焊水可充分填充侧面开孔，抱件与电缆芯线的焊点焊水也可充分填充电缆焊接孔。焊药剂量可控，焊点内部无直径3mm以上的明显气眼。焊接的实际效果如图7所示。

应当理解的是，在以上各个实施例中，所述金属抱箍件的材质为铜。铜材质是能够平衡兼顾导电性、抱箍紧密性、抗拉强度等要求的常用材质。。

应当理解的是，在以上各个实施例中，所述馈电体为通长的钢棒或厚壁钢管。馈电体由于长度大、自身重量大，因此必须采用通长的钢棒或厚壁钢管，才能承受下放时的拉力和安装完成后的压力。

传统接地极一般埋设在地下浅层土壤中，电缆与电极的连接采用放热焊接并包裹结缘材料的方法。电极放电时会电解地下水中的离子，从而产生腐蚀性的物质，因此绝缘材料一般采用环氧树脂，可避免焊接点受腐蚀产物的影响。

深井电极内会存在向井内渗透的地下水，并充满井内的焦炭填充物间隙，因此深度达到数百米的焊点将承受相应深度的水压。若将传统接地极的连接技术用于深井型接地极，由于环氧树脂的包封老化后容易出现树枝状的裂隙，使水渗入焊点，失去防护效果。更严重的情况是，焊点接触到地下水后，直接参与电化学反应，被快速腐蚀致使焊点断开。放热焊接工艺是利用氧化铜和铝粉反应形成的金属溶液来进行的焊接，其固有的缺点是容易在焊点内形成气眼，若气眼过大将影响焊点的有效接触面积，降低焊点的牢固性。焊药用量越大越容易形成气眼。深井接地极的导流电缆截面积大，传统的放热焊接无法既保证充分的接触面积，又能有效控制气眼的大小。深井电极自身的重量特别大，长期可能存在下沉情况，普通放热焊点若长期承受较大的拉力，可能受损。

本发明提出了一种适用深井型接地极的电缆与馈电体的连接方法，主要解决了以下问题：第一，连接点能够承受深井内的水压力，长期运行的情况下，既能避免焊点受电极的腐蚀性产物影响，又能避免焊点直接参与电化学反应；第二，保证焊点有充分接触面积的同时，还能避免产生较大的气眼；第三，连接点能够承受较大的拉力，若有电极下沉的情况也不致损害焊点的电气连接效果。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用深井型接地极的电缆与馈电体的连接方法，其特征在于，包括：

在接地极馈电体上设置多个馈电点分别与电缆连接；

在每一个所述馈电点上通过金属抱箍件分别与所述馈电体、所述电缆焊接；所述金属抱箍件紧套在所述馈电体的馈电点上，所述金属抱箍件包括第一侧面开孔和电缆焊接孔，所述第一侧面开孔与所述馈电体焊接，所述电缆焊接孔与所述电缆焊接；

通过浇筑铅包裹所有馈电连接点上的导体，以使在所述金属抱箍件和所述馈电点的表面形成铅封层；

在所述铅封层表面浇筑环氧树脂进行封装，形成环氧树脂层进行保护。

2.如权利要求1所述的适用深井型接地极的电缆与馈电体的连接方法，其特征在于，所述金属抱箍件的形状为圆状，所述金属抱箍件的内径比所述馈电体外径稍大，以使所述金属抱箍件经过热胀冷缩紧套在馈电体上，冷缩后所述金属抱箍件与馈电体牢固嵌套。

3.如权利要求1所述的适用深井型接地极的电缆与馈电体的连接方法，其特征在于，所述馈电体为通长的钢棒或厚壁钢管。

4.如权利要求1所述的适用深井型接地极的电缆与馈电体的连接方法，其特征在于，所述金属抱箍件还包括第二侧面开孔，所述第二侧面开孔与所述第一侧面开孔对立设置，所述第二侧面开孔与所述馈电体焊接。

5.如权利要求1所述的适用深井型接地极的电缆与馈电体的连接方法，其特征在于，所述电缆焊接孔所在金属抱箍件壁面的厚度比其余壁面的厚度大。

6.如权利要求1所述的适用深井型接地极的电缆与馈电体的连接方法，其特征在于，所述铅封层包裹的导体包括金属抱箍件、焊点和电缆芯线。

7.如权利要求1所述的适用深井型接地极的电缆与馈电体的连接方法，其特征在于，所述金属抱箍件的材质为铜。

8.如权利要求1所述的适用深井型接地极的电缆与馈电体的连接方法，其特征在于，还包括：浇筑完毕后将填充环氧树脂时使用的定型模具一同下放安装，以使模具层保护所述环氧树脂层的表面。

9.如权利要求8所述的适用深井型接地极的电缆与馈电体的连接方法，其特征在于，所述填充模具层的材质为纤维板。

10.如权利要求8所述的适用深井型接地极的电缆与馈电体的连接方法，其特征在于，所述填充模具层与所述馈电体的缝隙处通过防水胶带缠绕密封。