強通流復(fù)合接地體及制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)防雷接地技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種強通流復(fù)合接地體及制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力接地系統(tǒng)是保證電力設(shè)備安全可靠運行、保障電力運行人員人身安全的重要電力設(shè)施?，F(xiàn)行電力系統(tǒng)接地網(wǎng)多采用碳鋼、不銹鋼、鍍鋅鋼、銅、銅包鋼等金屬接地材料，形狀多為圓柱型金屬棒或者扁平狀金屬帶。
[0003]當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生雷擊故障時，雷電流幅值多集中在10~200kA，根據(jù)實際采集到的雷電流波形可知，大部分的雷電流幅值都超過20kA。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，由于電流幅值高達數(shù)千安且持續(xù)時間可達毫秒級，短時能量極大。電力系統(tǒng)接地網(wǎng)作為排散雷電流或者短路故障電流的主要路徑，當(dāng)發(fā)生雷擊或者短路故障時，幅值較大或者持續(xù)時間較長的雷電流通過接地體散流到土壤中?，F(xiàn)行接地體多為實心金屬接地材料，接地體由于趨膚效應(yīng)使得只有部分接地體參與散流。由于短時電流能量大，接地體自身的溫升急劇增大，過高的溫升將對接地體的工作狀態(tài)帶來影響甚至破壞接地體或者相關(guān)連接件，給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成威脅。
[0004]DL / T621-1997標(biāo)準(zhǔn)《交流電氣裝置的接地》中規(guī)定，鋼接地線的短時溫度不應(yīng)超過400°C，銅接地線不應(yīng)超過450°C，鋁接地線不應(yīng)超過300°C。因此，選擇合適的材料并對現(xiàn)行實心接地體進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化對提高材料利用率、降低接地體溫升、減小接地網(wǎng)的沖擊接地阻抗具有現(xiàn)實意義。
[0005]防止接地體在大電流通流時溫升過大的最直接方式就是增大接地體的截面積，但是由于趨膚效應(yīng)的存在，一切導(dǎo)體均存在一定趨膚深度，隨著截面積的增大導(dǎo)體的通流效率勢必會降低，造成浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種通流能力強、導(dǎo)體溫升小、趨膚效應(yīng)小的強通流復(fù)合接地體及制作方法。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一、一種強通流復(fù)合接地體，從內(nèi)向外依次為由內(nèi)芯、均流層、編織層，其中:
內(nèi)芯為單根復(fù)合石墨線或多根復(fù)合石墨線構(gòu)成的復(fù)合石墨線束；
均流層包覆內(nèi)芯，由兩層金屬片和縱向緊密排列于兩層金屬片間的金屬絲構(gòu)成；
編織層為復(fù)合石墨線繞均流層外側(cè)編織獲得；
復(fù)合石墨線由復(fù)合石墨帶捻合獲得，復(fù)合石墨帶包括兩層蠕蟲石墨層和鋪設(shè)于兩層蠕蟲石墨層間的骨架纖維，骨架纖維包覆有粘合劑層。
[0008]上述金屬片和金屬絲為電阻率低于5 X 10 8 Ω.m的金屬或合金，金屬片和金屬絲的材質(zhì)相同或不相同。
[0009]所述的金屬片和金屬絲為銅、鋁或鉑。
[0010]上述強通流復(fù)合接地體的制作方法，包括步驟:
步驟I，對婦蟲石墨進行棍壓制成婦蟲石墨紙；
步驟2，將骨架纖維表面浸潤粘合劑，并等間距敷設(shè)于兩層蠕蟲石墨紙間，經(jīng)熱固、輥壓得到復(fù)合石墨紙；
步驟3，裁切復(fù)合石墨紙得到復(fù)合石墨帶，對復(fù)合石墨帶進行捻合獲得復(fù)合石墨線； 步驟4，將單根復(fù)合石墨線或多根復(fù)合石墨線構(gòu)成的復(fù)合石墨線束作為內(nèi)芯；
步驟5，采用第一金屬片包覆內(nèi)芯，在第一金屬片外側(cè)縱向緊密排列金屬絲得金屬絲層，采用第二金屬片包覆金屬絲層；
步驟6，采用復(fù)合石墨線在第二金屬片外側(cè)進行編織，獲得編織層。
[0011]二、另一種強通流復(fù)合接地體，從內(nèi)向外依次為內(nèi)芯、中間層、編織層，其中: 內(nèi)芯為單根復(fù)合石墨線或多根復(fù)合石墨線構(gòu)成的復(fù)合石墨線束；
中間層由均流層和石墨線層交替排列構(gòu)成，均流層層數(shù)大于I ;中間層的最內(nèi)層和最外層均為均流層，最內(nèi)層的均流層包覆內(nèi)芯，編織層為復(fù)合石墨線繞最外層的均流層外側(cè)編織獲得；石墨線層由縱向緊密排列于相鄰均流層間的復(fù)合石墨線構(gòu)成；均流層由兩層金屬片和縱向緊密排列于兩層金屬片間的金屬絲構(gòu)成；
復(fù)合石墨線由復(fù)合石墨帶捻合獲得，復(fù)合石墨帶包括兩層蠕蟲石墨層和鋪設(shè)于兩層蠕蟲石墨層間的骨架纖維，骨架纖維包覆有粘合劑層。
[0012]上述金屬片和金屬絲為電阻率低于5 X 10 8 Ω.m的金屬或合金，金屬片和金屬絲的材質(zhì)相同或不相同。
[0013]所述的金屬片和金屬絲為銅、鋁或鉑。
[0014]均流層層數(shù)優(yōu)選為2~5層。
[0015]上述強通流復(fù)合接地體的制作方法，包括步驟:
步驟I，對婦蟲石墨進行棍壓制成婦蟲石墨紙；
步驟2，將骨架纖維表面浸潤粘合劑，并等間距敷設(shè)于兩層蠕蟲石墨紙間，經(jīng)熱固、輥壓得到復(fù)合石墨紙；
步驟3，裁切復(fù)合石墨紙得到復(fù)合石墨帶，對復(fù)合石墨帶進行捻合獲得復(fù)合石墨線； 步驟4，將單根復(fù)合石墨線或多根復(fù)合石墨線構(gòu)成的復(fù)合石墨線束作為內(nèi)芯；
步驟5，制作中間層:
將中間層中均流層層數(shù)記為N、石墨線層層數(shù)記為(N-1)，從內(nèi)向外均流層層編號依次記為1、2、…N，石墨線層層編號依次記為1、2、…(N-1)，N>1;
5.1制備第I層均流層:采用一金屬片包覆內(nèi)芯，該金屬片外側(cè)縱向緊密排列金屬絲得金屬絲層，采用另一金屬片包覆金屬絲層；
5.2制備第I層石墨線層:在第I層均流層外側(cè)縱向緊密排列復(fù)合石墨線；
5.3制備第η層均流層，Kn ( N:采用一金屬片包覆第(η_1)層石墨線層，該金屬片外側(cè)縱向緊密排列金屬絲得金屬絲層，采用另一金屬片包覆金屬絲層；
5.4制備第η層石墨線層，Kn ( (N-1):在第η層均流層外側(cè)縱向緊密排列復(fù)合石墨線；
步驟6，采用復(fù)合石墨線在第N層均流層外側(cè)進行編織，獲得編織層。
[0016]
本發(fā)明將均流層結(jié)構(gòu)均勻分散于復(fù)合接地體中，承擔(dān)著電流通道的作用，由于均流層中金屬片的存在，將平行排布的金屬絲全部有效連接，防止了由于接觸不當(dāng)而造成的局部金屬絲電流過大、溫升不均勻甚至熔斷現(xiàn)象的發(fā)生。此外，均流層帶又處于兩層復(fù)合石墨線層間，金屬絲或金屬片通流時產(chǎn)生的熱量經(jīng)過金屬片的傳遞，有效均勻分散于整個復(fù)合石墨線層，從而有效防止了熱量分布不均對個別復(fù)合石墨線造成的破壞。
[0017]本發(fā)明通過選用導(dǎo)電性良好的金屬絲、金屬片和石墨導(dǎo)電材料制作復(fù)合接地體。充分利用金屬絲優(yōu)良的導(dǎo)電性、金屬片優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、石墨導(dǎo)電材料優(yōu)良的導(dǎo)電性、吸熱性和導(dǎo)熱性，在同樣金屬用量的前提下，可大大提升導(dǎo)體利用率，并大大降低短時雷電流或短路電流導(dǎo)致的接地體溫升。
[0018]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
通流能力強，導(dǎo)體溫升小，趨膚效應(yīng)小，導(dǎo)體利用率高、成本低廉，工程實際應(yīng)用效果顯著。
【附圖說明】
[0019]圖1為單根復(fù)合石墨線截面圖；
圖2為復(fù)合石墨線平行排列構(gòu)成的內(nèi)芯截面圖；
圖3為金屬絲截面圖；
圖4為均流層中金屬片層截面圖；
圖5為均流層截面示意圖；
圖6為包覆均流層的內(nèi)芯截面圖；
圖7為本發(fā)明一種復(fù)合接地體的截面圖；
圖8為本發(fā)明另一種復(fù)合接地體的截面圖。
[0020]圖中，1-內(nèi)芯，2、4_均流層，3-石墨線層，5-編織層。
【具體實施方式】
[0021]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明【具體實施方式】的步驟進行詳細(xì)說明。
[0022](I)制備復(fù)合石墨線。
[0023]復(fù)合石墨線的主要制備原料包括蠕蟲石墨、粘合劑和骨架纖維，具體實施中，蠕蟲石墨為碳含量尚于85%的尚純婦蟲石墨，粘合劑可以米用丙稀酸乙酯水溶性粘合劑或樹脂類水溶性粘合劑，骨架纖維可以為導(dǎo)電纖維或不導(dǎo)電纖維，例如玻璃纖維、碳纖維、金屬纖維、合成纖維等。
[0024]對婦蟲石墨進行棍壓制成表面光滑