電力系統(tǒng)接地極及其制作使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)接地極：包括以乙丙橡膠為基體、摻雜體積比為15％～45％的導(dǎo)電石墨混煉得到的復(fù)合有機(jī)導(dǎo)電材料制成的管體，所述的管體內(nèi)充無(wú)機(jī)鹽類化合物離子填料、兩端以有機(jī)導(dǎo)電材料制成的端塞封堵以及壁上均布小孔，管體還設(shè)有引出線，管體外圍有與土壤間隔的現(xiàn)有回填料。本發(fā)明還涉及所述接地極的制作使用方法。采用本方法制作的電力系統(tǒng)接地極，同時(shí)具備低電阻率、耐腐蝕、抗老化的特性，且成本低廉，還能增加在各種土壤中的適用范圍。
【專利說(shuō)明】電力系統(tǒng)接地極及其制作使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)接地極，尤其是涉及一種有機(jī)導(dǎo)電材料電力系統(tǒng)離子接地極。本發(fā)明還涉及所述接地極的制作使用方法。

【背景技術(shù)】
[0002]接地是指電力系統(tǒng)的某點(diǎn)或被保護(hù)電氣設(shè)備與大地之間的導(dǎo)電連接，用于穩(wěn)定電位，為靜電電荷、故障電流、雷電流或其他暫態(tài)電流等提供泄放通道。電力系統(tǒng)中發(fā)電站、變電站中的接地系統(tǒng)由接地裝置、電氣設(shè)備及電纜接地、架空地線、二次系統(tǒng)接地共同構(gòu)成的系統(tǒng)。特別是對(duì)于電力系統(tǒng)中的發(fā)電站及變電站而言，接地系統(tǒng)及其接地裝置對(duì)于保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，保護(hù)電力設(shè)備安全、運(yùn)行檢修人員的人身安全起到至關(guān)重要的作用。
[0003]接地電阻是衡量接地裝置性能的重要指標(biāo)，當(dāng)接地電阻不能滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求時(shí)，需要采取降阻措施。多年來(lái)接地降阻工程中存在著兩個(gè)突出的問(wèn)題:第一，已有的接地降阻技術(shù)無(wú)法解決工程中的一些降阻難題，開(kāi)發(fā)使用具有較好降阻作用的新型接地體成為解決問(wèn)題的新思路；第二，為確保接地網(wǎng)的長(zhǎng)期使用壽命，減少接地網(wǎng)的維護(hù)工作，需要開(kāi)發(fā)使用耐腐蝕的接地材料，由此，離子接地極應(yīng)運(yùn)而生。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)的離子接地極外表多為銅，內(nèi)部填充材料含有無(wú)機(jī)鹽類化合物，無(wú)機(jī)鹽類化合物通過(guò)銅管頂端的小孔，吸收空氣中的水分，通過(guò)潮解作用，無(wú)機(jī)鹽類化合物溶解、電離成為可以導(dǎo)電的離子釋放到土壤中，并利用離子的滲透作用，降低附近區(qū)域的土壤電阻率。圖1為現(xiàn)有技術(shù)的離子接地棒示意圖，接地極外部還有配套的回填料，主要目的是輔助降阻、降低接觸電阻、腐蝕防護(hù)。由于離子接地極可以通過(guò)離子滲透到土壤來(lái)降低附近區(qū)域的土壤電阻率，因此能夠降低其接地電阻。同時(shí)，由于離子接地極使用銅作管材，因此耐腐蝕性比較強(qiáng)。
[0005]然而，由于銅材短缺且價(jià)格昂貴，導(dǎo)致離子接地極價(jià)格很高，降阻工程成本大幅上升，很難大量使用。而使用便宜些的金屬材料，比如鋼鐵，由于離子的腐蝕作用，相應(yīng)離子接地極將很快被腐蝕消失，從而失去降阻的作用。若使用腐蝕性能好的高標(biāo)號(hào)不銹鋼則其成本與銅接近。同時(shí)，使用金屬材料作為接地極時(shí)，由于常用金屬材料不能在所有性質(zhì)的土壤中保持較高的耐腐蝕性，即便是銅材，其在堿性土壤中的耐腐蝕性也是較差的，因此金屬材料離子接地極在不同土壤中的適用性受到很大限制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，就是提供一種電力系統(tǒng)接地極。
[0007]本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題，就是提供所述的電力系統(tǒng)接地極的制作方法。
[0008]采用本方法制作的電力系統(tǒng)接地極，同時(shí)具備低電阻率、耐腐蝕、抗老化的特性，且成本低廉，還能增加在各種土壤中的適用范圍。
[0009]解決上述第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0010]一種電力系統(tǒng)接地極，其特征是:包括以乙丙橡膠為基體、摻雜體積比為15%?45%的導(dǎo)電石墨混煉得到的復(fù)合有機(jī)導(dǎo)電材料制成的管體1，所述的管體內(nèi)充無(wú)機(jī)鹽類化合物離子填料2、兩端以有機(jī)導(dǎo)電材料制成的端塞3封堵以及壁上均布小孔4，管體還設(shè)有引出線5，管體外圍有與土壤間隔的現(xiàn)有回填料。
[0011]所述的管體外徑50至55毫米、壁厚5毫米，管體壁上均布小孔為:沿管體軸向間隔0.5至0.6米、管體圓周上均布3個(gè)直徑4.5毫米的孔，管體兩端的小孔距離端塞50毫米，所述的引出線為0.5米長(zhǎng)、截面積為100平方毫米的銅絞線，銅絞線伸入管體內(nèi)或與管體電連接。
[0012]所述的管體長(zhǎng)度為1.5米、3米或按客戶定制，端塞的長(zhǎng)度為35毫米。
[0013]解決上述第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0014]一種所述電力系統(tǒng)接地極的制作使用方法，其特征是包括以下步驟:
[0015]SI，制備有機(jī)導(dǎo)電材料:選用耐腐蝕、耐水熱、耐老化的乙丙橡膠作為基體，向其中添加體積比為15%?45% (較佳為20%)的導(dǎo)電石墨提高有機(jī)物的導(dǎo)電性,完成摻雜后在200°C?250°C (較佳為200°C )進(jìn)行混煉30?60 (較佳為30分鐘)，得到備用的外層導(dǎo)電有機(jī)物材料；
[0016]S2，制作有機(jī)導(dǎo)電材料管體:將導(dǎo)電有機(jī)物在200 V高溫干燥環(huán)境下，制成外徑50mm?55mm,壁厚5mm的管狀,在室溫下冷卻，即獲得有機(jī)導(dǎo)電材料管體；
[0017]S3，制作有機(jī)導(dǎo)電材料離子接地極:使用有機(jī)導(dǎo)電材料管體，填入傳統(tǒng)銅質(zhì)離子接地極的內(nèi)填料，有機(jī)導(dǎo)電材料管體兩端用使用同樣有機(jī)導(dǎo)電材料制成的塞子塞上，并在沿管間隔0.5?0.6m等距布置環(huán)繞小孔，孔徑4.5mm,每圈3個(gè)孔；然后將銅纜與有機(jī)導(dǎo)電材料管體緊密連接作為引線；
[0018]S4，用密封膠帶將管上環(huán)繞布置的小孔封上(安裝時(shí)再打開(kāi)，否則內(nèi)填料潮解)即制成備用的有機(jī)導(dǎo)電材料離子接地極；
[0019]S5，安裝時(shí)管體外與土壤之間填充與傳統(tǒng)銅質(zhì)離子接地極相同的外填料。
[0020]本發(fā)明的目的是開(kāi)發(fā)一種替代銅材作為離子接地極外殼的有機(jī)導(dǎo)電材料，并用其制作離子接地極，利用導(dǎo)電摻雜使高性能有機(jī)物同時(shí)具備低電阻率、耐腐蝕、抗老化的特性，不僅使用其制造的新型離子接地極整體接地電阻水平滿足接地裝置的要求，而且整體的耐腐蝕性有極大的提高；選用高物理性能的乙丙橡膠作為有機(jī)物基體，不僅具有良好的耐腐蝕、耐水熱、耐老化性能，而且其較高的彈性和延展性使得復(fù)合材料便于加工；同時(shí)，該材料與銅相比重量輕、價(jià)格低，具備廣闊的應(yīng)用前景，為電力系統(tǒng)中各接地系統(tǒng)及接地裝置提供高性能、低成本的降阻措施選擇。
[0021]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0022]1、采用乙丙橡膠作為離子接地極管體，摻雜導(dǎo)電石墨，確保了其優(yōu)良的導(dǎo)電性，也使得外層導(dǎo)電有機(jī)物具有乙丙橡膠的優(yōu)異物理特性(如耐腐蝕、耐水熱、耐老化等)，從而提高了復(fù)合接地材料對(duì)惡劣土壤環(huán)境的耐受能力，確保了復(fù)合接地材料的優(yōu)異性能。
[0023]2、本發(fā)明具有耐腐性強(qiáng)，不易受到水分、PH值等影響，使用壽命得到極大的延長(zhǎng)，且適用于不同類型的土壤環(huán)境，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0024]3、本發(fā)明較傳統(tǒng)銅質(zhì)離子接地棒價(jià)格便宜，僅為其價(jià)格的三分之一。
[0025]4、本發(fā)明與其他離子接地極相比，由于采用乙丙橡膠作為管體，使得有機(jī)物具備高彈性和高延展性，并且重量輕，易于包裝、運(yùn)輸和安裝。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的離子接地棒的原理；
[0027]圖2是本發(fā)明的有機(jī)導(dǎo)電材料離子接地極示意圖。
[0028]圖中:1-管體，2-填料，3-端塞，4-小孔，5-引出線。

【具體實(shí)施方式】
[0029]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的離子接地極，圖2所示為本發(fā)明的電力系統(tǒng)接地極實(shí)例，包括以乙丙橡膠為基體、摻雜體積比為15%?45%的導(dǎo)電石墨混煉得到的復(fù)合有機(jī)導(dǎo)電材料制成的管體1，管體內(nèi)充無(wú)機(jī)鹽類化合物離子填料2，管體兩端塞有有機(jī)導(dǎo)電材料制成的端塞3，管體壁上均布小孔4，管體設(shè)有引出線5 ;管體外徑50至55毫米、壁厚5毫米，管體壁均布小孔為:沿管軸向間隔0.5至0.6米、管體圓周上均布3個(gè)直徑4.5毫米的孔，兩端的小孔距離端塞50毫米，引出線為0.5米長(zhǎng)、截面積為100平方毫米的銅絞線，銅絞線伸入管體內(nèi)或與管體電連接；管體長(zhǎng)度為1.5米、3米或客戶定制，端塞的長(zhǎng)度為35毫米。使用時(shí)管外與土壤之間填充與傳統(tǒng)銅質(zhì)離子接地極相同的外填料。
[0030]以下介紹本發(fā)明提出的有機(jī)導(dǎo)電材料離子接地極的制備過(guò)程:
[0031]首先，制備有機(jī)導(dǎo)電材料。選用耐腐蝕、耐水熱、耐老化的乙丙橡膠作為基體，向其中添加體積比為15%?45%的石墨提高有機(jī)物的導(dǎo)電性，完成摻雜后在200°C?250°C進(jìn)行混煉30?60分鐘，得到備用的外層導(dǎo)電有機(jī)物材料。在選擇石墨的體積比時(shí)要根據(jù)對(duì)于外層有機(jī)物材料的電阻率的要求而定。對(duì)于接地體的電阻率要求遠(yuǎn)低于接地環(huán)境中的土壤電阻率(幾Ω.πι?百Ω.πι，甚至更高)，一般而言，接地體的電阻率應(yīng)控制在0.1 Ω.m以下。由于乙丙橡膠的密度較低、填充性較高，高填充下有機(jī)物的物理特性與基體相比變化不大。
[0032]然后制作有機(jī)導(dǎo)電材料管體。將導(dǎo)電有機(jī)物在200°C高溫干燥環(huán)境下，制成外徑50mm?55mm,壁厚5mm的管狀,在室溫下冷卻，即獲得有機(jī)導(dǎo)電材料管體。
[0033]對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施實(shí)例中，選擇石墨體積比20%,圓管直徑5cm,厚度5mm,獲得復(fù)合接地材料的電阻率小于0.1 Ω.m，且實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證具有良好的耐腐蝕、耐水熱、耐老化等物理性能。
[0034]最后制作有機(jī)導(dǎo)電材料離子接地極。使用有機(jī)導(dǎo)電材料管體，填入傳統(tǒng)銅質(zhì)離子接地極的內(nèi)填料，有機(jī)導(dǎo)電材料管體兩端用使用同樣有機(jī)導(dǎo)電材料制成的塞子塞上，并在沿管間隔0.5?0.6m等距布置環(huán)繞小孔，孔徑4.5mm,每圈3個(gè)孔。然后將銅纜與有機(jī)導(dǎo)電材料管體緊密連接作為引線。最后用密封膠帶將管上環(huán)繞布置的小孔封上，安裝時(shí)再打開(kāi)，否則內(nèi)填料潮解。即制成備用的有機(jī)導(dǎo)電材料離子接地棒；
[0035]使用時(shí)管外與土壤之間填充與傳統(tǒng)銅質(zhì)離子接地極相同的外填料。
【權(quán)利要求】
1.一種電力系統(tǒng)接地極，其特征是:包括以乙丙橡膠為基體、摻雜體積比為15%?45%的導(dǎo)電石墨混煉得到的復(fù)合有機(jī)導(dǎo)電材料制成的管體(I)，所述的管體內(nèi)充無(wú)機(jī)鹽類化合物離子填料(2)、兩端以有機(jī)導(dǎo)電材料制成的端塞(3)封堵以及壁上均布小孔(4)，管體還設(shè)有伸入管體內(nèi)或與管體電連接的引出線(5)，管體外圍有與土壤間隔的回填料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)接地極，其特征是:所述的管體外徑50至55毫米、壁厚5毫米，管體壁上均布小孔為:沿管體軸向間隔0.5至0.6米、管體圓周上均布3個(gè)直徑4.5毫米的孔，管體兩端的小孔距離端塞50毫米，所述的引出線為0.5米長(zhǎng)、截面積為100平方毫米的銅絞線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)接地極，其特征是:所述的管體長(zhǎng)度為1.5米、3米或按客戶定制，端塞的長(zhǎng)度為35毫米。
4.一種如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的電力系統(tǒng)接地極的制作使用方法，其特征是包括以下步驟: SI，制備有機(jī)導(dǎo)電材料:選用耐腐蝕、耐水熱、耐老化的乙丙橡膠作為基體，向其中添加體積比為15%?45% (較佳為20% )的導(dǎo)電石墨提高有機(jī)物的導(dǎo)電性，完成摻雜后在200°C?250°C進(jìn)行混煉30?60分鐘，得到備用的外層導(dǎo)電有機(jī)物材料； S2,制作有機(jī)導(dǎo)電材料管體:將導(dǎo)電有機(jī)物在200°C高溫干燥環(huán)境下，制成外徑50_?55_，壁厚5_的管狀，在室溫下冷卻，即獲得有機(jī)導(dǎo)電材料管體； S3，制作有機(jī)導(dǎo)電材料離子接地極:使用有機(jī)導(dǎo)電材料管體，填入傳統(tǒng)銅質(zhì)離子接地極的內(nèi)填料，有機(jī)導(dǎo)電材料管體兩端用使用同樣有機(jī)導(dǎo)電材料制成的塞子塞上，并在沿管間隔0.5?0.6m等距布置環(huán)繞小孔，孔徑4.5mm,每圈3個(gè)孔；然后將銅纜與有機(jī)導(dǎo)電材料管體緊密連接作為引線； S4，用密封膠帶將管上環(huán)繞布置的小孔封上即制成備用的有機(jī)導(dǎo)電材料離子接地極； S5，安裝時(shí)管體外與土壤之間填充與傳統(tǒng)銅質(zhì)離子接地極相同的外填料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力系統(tǒng)接地極的制作使用方法，其特征是:所述的步驟SI中的導(dǎo)電石墨添加體積比為20*%，完成慘雜后在200 C進(jìn)彳丁混煉30分鐘。
【文檔編號(hào)】H01R4/66GK104409873SQ201410609948
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】彭剛, 張?jiān)? 肖磊石, 李謙, 唐松平, 董玉璽, 王云龍, 鐘振鑫, 馬志學(xué), 張波 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司惠州供電局, 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院, 清華大學(xué)