CN206673130U - 一种防外破柔性石墨引下线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防外破柔性石墨引下线，包括由内向外依次设置的柔性石墨接地体、防外破金属层以及金属压接头，柔性石墨接地体包括中心石墨层以及紧密贴合固定在中心石墨层外表面上的外编织层，中心石墨层由多根石墨线紧密贴合且均匀平行排列而成，外编织层由多根石墨线呈网状交叉编织而成；防外破金属层紧密贴合固定在外编织层的外表面上，防外破金属层由多根不锈钢丝呈网状交叉编织而成；金属压接头包括接头块和中空圆筒，接头块固定在中空圆筒的一端，且接头块上设置有至少两个用于与输电杆塔塔身连接的螺栓孔，柔性石墨接地体的一端插入固定在中空圆筒内。整个防外破柔性石墨引下线的结构强度十分优异，表皮十分耐外力破坏。

Description

一种防外破柔性石墨引下线

技术领域

本实用新型涉及电力系统防雷接地技术领域，具体涉及一种防外破柔性石墨引下线。

背景技术

随着电网的不断发展，对输电杆塔的防护要求也越来越高，在高落雷和高土壤电阻率区域，雷击事故的时有发生给电力系统的安全稳定运行也带来了一定的威胁，同时也造成了一定的经济损失，给电力系统的稳定可靠运行带来了的一定的隐患。

输电杆塔地网良好的冲击接地性能，是保证架空输电线路安全、可靠运行的重要前提。雷电流幅值一般集中于0-200kA范围内，且包含有大量的高频电流分量，在雷击杆塔时，雷电流能有迅速有效的经过杆塔地网散入大地，且引起的杆塔雷击暂态过电压较小及反击次数较少，是防止雷击事故的重要指标。

长期以来，国内外输电线路接地网通常采用扁钢、不锈钢、镀锌钢、铜、铜包钢等金属类接地材料。但金属接地材料不仅存在运输及施工难度大、易发生偷盗的问题，还有一个最大的问题即腐蚀问题。扁钢、不锈钢组成的接地网主要腐蚀为化学腐蚀、电化学腐蚀和微生物腐蚀，镀锌钢材易造成点蚀；铜包钢接地材料防腐性能较好，但一旦表面铜覆盖层破裂，反而会加速内部钢材的腐蚀速率。针对金属材料的腐蚀问题，国内外一般采用阴极保护、导电防腐涂料、防腐接地模块等方法。阴极保护分为牺牲阳极法和外加电流法，外加电流法虽然防腐效果较好，但是需要人工维护且成本高昂。牺牲阳极法不要求专人管理，运行成本低，但阳极损耗量大，无调控能力，一次性投入较大。导电防腐涂料一般喷涂在金属接地体表面，既能导电又能阻绝金属接地体的腐蚀，然而该方法适用于新建接地网的防腐，无法对运行中的接地网进行改造，并且涂层一旦出现缺陷，会造成局部严重腐蚀。

传统的铜、圆钢、铜包钢等金属接地材料，虽然导电性能强，但是在常年埋设于地下，受到的腐蚀也很严重，隔几年至十几年就得换新，随着工作时间的增加，接地材料的腐蚀也会导致输电杆塔地网接地电阻的上升，且金属接地体在雷电流作用时，存在趋肤效应和电感效应，导致接地体材料利用率不高，接地体的有效长度过短，导致材料的浪费，造成接地敷设成本上升，且由于金属接地材料具有一定的价值，在偏远地区和野外存在不时的偷盗行为，这些都给输电杆塔的安全稳定运行带来极大的隐患，给电力系统的安全稳定运行带来极大的威胁。

为了解决上述难题，相关技术中，已经出现了新型的柔性石墨接地材料，该材料具有高导电性能，耐腐蚀性能极佳，且柔韧可弯曲，便于运输，且不存在偷盗等问题，是一种性能极好的可替代传统金属的新型接地材料。然而正是由于石墨接地材料的柔韧性能，导致其耐外力破坏的能力并没有金属材料的强度那么高，而且由于引下线是连接杆塔塔身与地网的关键关节，这个环节不容有任何问题，所以研发一种防外破的柔性石墨引下线，对于保障故障电流和雷电流可靠的经地网散入大地具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种结构强度优异且安装方便的防外破的柔性石墨引下线。

本实用新型的技术方案是，提供一种防外破柔性石墨引下线，包括由内向外设置的柔性石墨接地体、防外破金属层，以及金属压接头，所述柔性石墨接地体包括中心石墨层以及紧密贴合固定在所述中心石墨层外表面上的外编织层，所述中心石墨层由多根石墨线紧密贴合且均匀平行排列而成，所述外编织层由多根石墨线呈网状交叉编织而成；所述防外破金属层紧密贴合固定在所述外编织层的外表面上，所述防外破金属层由多根不锈钢丝呈网状交叉编织而成；所述金属压接头包括接头块和中空圆筒，所述接头块固定在所述中空圆筒的一端，且所述接头块上设置有至少两个用于与输电杆塔塔身连接的螺栓孔，所述柔性石墨接地体的一端插入固定在所述中空圆筒内。

进一步地，所述接头块固定在所述中空圆筒的其中一侧，所述中空圆筒的另一侧上设置有两个相互平行且保持间距设置的固定片，两个所述固定片之间可拆卸安装有转轴，所述转轴上转动安装有接头条，所述接头条上设置有至少两个安装孔，且所述接头条的延伸方向和所述接头块的延伸方向保持垂直。

进一步地，所述中空圆筒的靠近所述接头块的一端的两侧分别设置有短凹平台和长凹平台，所述接头块固定在所述短凹平台上，所述固定片安装在所述长凹平台上。

进一步地，所述防外破金属层的外表面上设置有一增强防护层，所述增强防护层由钢丝线、铁丝线和铝丝线三种金属线呈网状交叉编织而成。

优选地，所述中心石墨层中设置的石墨线有8～12根，且构成所述中心石墨层的石墨线 的直径为2.0～2.2mm。

优选地，所述防外破金属层中设置的不锈钢丝有12～15根，所述防外破金属层的厚度在3.8～4.2mm。

优选地，所述金属压接头的中空圆筒的筒长为72mm，筒厚为5mm，内径为27mm。

本实用新型技术方案的有益效果为：通过在柔性石墨接地体的表面设置兼具柔软度和刚性结构性能的防外破金属层，且柔性石墨接地体由柔软的中心石墨层和细密的外编织层构成，使得整个防外破柔性石墨引下线的结构强度十分优异，表皮十分耐外力破坏；金属压接头的设置其中空圆筒与柔性石墨接地体紧密结合固定，配合接头块能很好地应用倒输电线路杆塔上。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的柔性石墨接地体及其外防护层的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种防外破柔性石墨引下线的其一结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种防外破柔性石墨引下线的其二结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

请参阅图1、图2、图3所示，本实用新型提供了一种防外破柔性石墨引下线，包括由内向外设置的柔性石墨接地体1、防外破金属层2，以及金属压接头3，其中，柔性石墨接地体1包括中心石墨层1a以及紧密贴合固定在中心石墨层1a外表面上的外编织层1b，中心石墨层1a由多根石墨线紧密贴合且均匀平行排列而成，外编织层1b由多根石墨线呈网状交叉编织而成；防外破金属层2紧密贴合固定在外编织层1b的外表面上，防外破金属层2由多根不锈钢丝呈网状交叉编织而成；金属压接头3包括接头块4和中空圆筒5，接头块4固定在中空圆筒5的一端，且接头块4上设置有至少两个用于与输电杆塔塔身连接的螺栓孔4a，柔性石墨接地体1的一端插入固定在中空圆筒5内。

具体地，通过在柔性石墨接地体1的表面设置兼具柔软度和刚性结构性能的防外破金 属层2，且柔性石墨接地体1由柔软的中心石墨层1a和细密的外编织层1b构成，使得整个防外破柔性石墨引下线的结构强度十分优异，表皮十分耐外力破坏；金属压接头3的设置其中空圆筒5与柔性石墨接地体1紧密结合固定，配合接头块4能很好地应用倒输电线路杆塔上。

作为其中一种实现方式，接头块4固定在中空圆筒5的其中一侧，中空圆筒5的另一侧上设置有两个相互平行且保持间距设置的固定片6，两个固定片6之间可拆卸安装有转轴7，转轴7上转动安装有接头条8，接头条8上设置有至少两个安装孔9，且接头条8的延伸方向和接头块4的延伸方向保持垂直。

具体地，接头块4作为配套输电杆塔的固定结构作用较为单一，在实际固定及捆缚过程中不能实现稳固的固定效果，上述增加设置的固定片6、转轴7、接头条8形成一组与接头块4不同的固定件，接头条8的固定方式更为灵活，扩展了引下线的适用范围。

作为其中一种改进，中空圆筒5的靠近接头块4的一端的两侧分别设置有短凹平台10和长凹平台11，接头块4固定在短凹平台10上，固定片6安装在长凹平台11上。

具体地，相关技术中接头块4直接固定在圆筒形的中空圆筒5的一侧，相对来说结构稳定性稍差，通过将中空圆筒5的一端的两侧制平，使其一端呈扁平状，在短凹平台10和长凹平台11上分别固定接头块4、固定片6，使得两组固定件的结构更为稳定。

作为另一种改进方案，防外破金属层2的外表面上设置有一增强防护层12，增强防护层12由钢丝线、铁丝线和铝丝线三种金属线呈网状交叉编织而成。

具体地，引下线的应用场景及其重要性需求其具备较高的结构强度和使用寿命，但同时需要保证有一定的柔软度，增设的增强防护层12由三种不同的金属丝线钢丝线、铁丝线和铝丝线交织而成，可以在一定程度上很好地兼顾柔软度、结构强度等性能。

优选地，作为其中一种具体设计，中心石墨层1a中设置的石墨线有8～12根，本实施例中取12根，且构成中心石墨层1a的石墨线的直径为2.0～2.2mm，本实施例中取2.0mm。

优选地，作为其中一种具体设计，防外破金属层2中设置的不锈钢丝有12～15根，本实施例中取14根，防外破金属层2的厚度在3.8～4.2mm，本实施例中取3.8mm。

优选地，作为其中一种具体设计，金属压接头的中空圆筒的筒长为72mm，筒厚为5mm，内径为27mm。

上述柔性石墨接地体1作为防外破柔性石墨引下线的核心导电结构，其整体材料主要由加强纤维、膨胀石墨以及粘合剂构成，膨胀石墨构成整个柔性石墨接地体1的主体结构，起到主要的导电作用；加强纤维起到支撑柔性石墨接地体1、增强柔性石墨接地体1的力学性能的作用；粘合剂起到连接加强纤维及膨胀石墨，加强两者之间的结合，提高致密性及力学结构性能的作用；柔性石墨接地体1的整体电阻率小于5×10^-5Ω·m，具有高密度、强柔韧性、高导电性能以及极佳的防腐性能；

上述防外破金属层2起到保护内层柔性石墨接地体1免受外力的破坏作用，并且能加强柔性石墨接地体1的导电性能和散流性能。

本实施例中，上述防外破柔性石墨引下线的制备方法至少包括以下步骤：

S1：制备多根普通的石墨线；

普通石墨线的主要制备原料包括膨胀石墨、粘合剂和加强纤维，在具体制备过程中，由于鳞片石墨中碳化物杂质过多，并且其片状结构难以压制成型；因此将鳞片石墨通过浓硫酸、过氧化氢、高锰酸钾等酸化处理后得到可膨胀石墨，再将可膨胀石墨通过1100℃的高温，经过3～5秒钟的处理，得到可用于压制成型的膨胀石墨。鳞片石墨经酸化、氧化及膨胀处理后，体积增大到原来的100～200倍，成为蠕虫状的石墨。由于膨胀石墨压制成型的石墨纸抗撕裂性差，因此，本实施例中尝试在石墨中掺杂碳纤维进行改性处理，目的是提高其导电性及力学性能，粘合剂可以采用丙烯酸乙酯水溶性粘合剂或树脂类水溶性粘合剂，加强纤维可以为导电纤维或不导电纤维，例如玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、合成纤维等。

对蠕虫石墨进行辊压制成表面光滑平整、厚度均匀的蠕虫石墨纸，蠕虫石墨纸厚度以0.1～1mm为宜，蠕虫石墨纸厚度过大则在捻合时复合石墨带易发生断裂。

采用粘合剂将作为骨架的加强纤维表层浸润，并等间距敷设于上下两层蠕虫石墨纸间，相邻加强纤维间隔0.5mm～1.2mm。于80～120℃温度保持60～100s进行热固处理；然后，经两次以上辊压得到石墨纸。裁切复合石墨纸得到宽度10mm～25mm的石墨带，所得石墨带表面应光滑平整，无骨架纤维裸露出石墨带表层。采用捻线机对石墨带进行捻合得到普通石墨线。

S2：将普通石墨线紧密均匀排列构成前述柔性石墨接地体1的中心石墨层1a；

S3：在中心石墨层1a的基础上继续使用普通石墨线进行交叉编织获得外编织层1b，外编织层1b的作用是固定住柔性石墨接地体1整体的外形和尺寸；

S4：在外编织层1b的基础上采用不锈钢丝交叉编织缠绕成型获得防外破金属层2；

S5：利用金属模具，采用浇注等工艺结合制备得到前述金属压接头3；

S6：将柔性石墨接地体1的主体经过预压扁环压处理之后，穿过金属压接头3的中空圆筒5內，中空圆筒5的内径稍稍大于柔性石墨接地体1的半径，然后在压接机上进行最后的紧密压接工作，制备得到本实用新型的防外破柔性石墨引下线。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种防外破柔性石墨引下线，其特征在于：包括由内向外设置的柔性石墨接地体、防外破金属层，以及金属压接头，所述柔性石墨接地体包括中心石墨层以及紧密贴合固定在所述中心石墨层外表面上的外编织层，所述中心石墨层由多根石墨线紧密贴合且均匀平行排列而成，所述外编织层由多根石墨线呈网状交叉编织而成；所述防外破金属层紧密贴合固定在所述外编织层的外表面上，所述防外破金属层由多根不锈钢丝呈网状交叉编织而成；所述金属压接头包括接头块和中空圆筒，所述接头块固定在所述中空圆筒的一端，且所述接头块上设置有至少两个用于与输电杆塔塔身连接的螺栓孔，所述柔性石墨接地体的一端插入固定在所述中空圆筒内。

2.根据权利要求1所述的一种防外破柔性石墨引下线，其特征在于：所述接头块固定在所述中空圆筒的其中一侧，所述中空圆筒的另一侧上设置有两个相互平行且保持间距设置的固定片，两个所述固定片之间可拆卸安装有转轴，所述转轴上转动安装有接头条，所述接头条上设置有至少两个安装孔，且所述接头条的延伸方向和所述接头块的延伸方向保持垂直。

3.根据权利要求2所述的一种防外破柔性石墨引下线，其特征在于：所述中空圆筒的靠近所述接头块的一端的两侧分别设置有短凹平台和长凹平台，所述接头块固定在所述短凹平台上，所述固定片安装在所述长凹平台上。

4.根据权利要求1所述的一种防外破柔性石墨引下线，其特征在于：所述防外破金属层的外表面上设置有一增强防护层，所述增强防护层由钢丝线、铁丝线和铝丝线三种金属线呈网状交叉编织而成。

5.根据权利要求1所述的一种防外破柔性石墨引下线，其特征在于：所述中心石墨层中设置的石墨线有8～12根，且构成所述中心石墨层的石墨线的直径为2.0～2.2mm。

6.根据权利要求1所述的一种防外破柔性石墨引下线，其特征在于：所述防外破金属层中设置的不锈钢丝有12～15根，所述防外破金属层的厚度在3.8～4.2mm。

7.根据权利要求1所述的一种防外破柔性石墨引下线，其特征在于：所述金属压接头的中空圆筒的筒长为72mm，筒厚为5mm，内径为27mm。