一種陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電力系統(tǒng)接地材料，尤其涉及一種陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料。
【背景技術(shù)】
[0002]輸電線路是電力系統(tǒng)的基本組成部分，頻繁的雷擊跳閘事故一直是輸電線路面臨的最主要的自然災(zāi)害故障。實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，桿塔接地電阻偏大是引起線路反擊跳閘的主要原因，“防雷在于接地”，低阻值、長期穩(wěn)定的輸電線路桿塔接地網(wǎng)是減少輸電線路雷擊事故、維護(hù)電力設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要電力裝置。
[0003]我國電力系統(tǒng)輸電線路接地網(wǎng)采通常采用扁鋼、不銹鋼、銅等金屬類接地材料，以及含電鍍金屬層的鍍鋅鋼、不銹鋼包鋼、銅包鋼金屬接地材料。除了運(yùn)輸及施工難度大、易發(fā)生偷盜現(xiàn)象外，金屬接地材料最大的瓶頸問題是接地材料的腐蝕。實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，鍍鋅鋼、扁鋼等接地材料腐蝕較快，一般運(yùn)行3-7年即發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。
[0004]石墨材料導(dǎo)電性能優(yōu)異，具有良好的可塑性和穩(wěn)定性，同時(shí)又是很好的耐腐蝕材料，在我國有豐富的儲藏量。石墨電極在冶煉、電池等工業(yè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。在電力系統(tǒng)接地方面，石墨接地模塊(長方體、圓柱體)已成為一種接地改造的材料。鋅具有優(yōu)良的抗大氣腐蝕性能，在常溫下表面易生成一層保護(hù)膜。因此，鋅材常用于鋼材和鋼結(jié)構(gòu)件的表面鍍層(如鍍鋅板)，廣泛用于汽車、建筑、船舶、輕工等行業(yè)。此外，鋅材由于其特殊的化學(xué)性質(zhì)，還常常被用于海上燈塔、輸油管道等高腐蝕設(shè)備的陰極保護(hù)以達(dá)到防腐的目的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有接地網(wǎng)主體材料金屬易腐蝕的問題，本實(shí)用新型提供了一種耐腐蝕、高電導(dǎo)率的陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料，包括內(nèi)芯和采用復(fù)合石墨線繞內(nèi)芯編織獲得的復(fù)合石墨編織外層，復(fù)合石墨線由復(fù)合石墨帶捻制獲得，其中:
[0008]內(nèi)芯由31~60根鋅芯石墨線和1~30根銅芯石墨線構(gòu)成，鋅芯石墨線包括鋅纖維芯和第一復(fù)合石墨外層，第一復(fù)合石墨外層采用復(fù)合石墨帶繞鋅纖維芯捻制獲得；銅芯石墨線包括銅纖維芯和第二復(fù)合石墨外層，第二復(fù)合石墨外層采用復(fù)合石墨帶繞銅纖維芯捻制獲得;
[0009]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無機(jī)纖維，無機(jī)纖維外層包覆有粘合劑層。
[0010]鋅纖維和銅纖維直徑優(yōu)選為0.5mm，鋅芯石墨線和銅芯石墨線中金屬纖維芯數(shù)量不多于3。
[0011]復(fù)合石墨帶中婦蟲石墨層厚度優(yōu)選為0.l~lmm。
[0012]粘合劑層優(yōu)選為丙烯酸乙酯水溶性粘合劑層。
[0013]無機(jī)纖維主要起“骨架”支撐作用，可以采用一種或多種無機(jī)纖維，例如，可以為玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、凱芙拉纖維和陶瓷纖維中的一種或多種。
[0014]作為優(yōu)選，復(fù)合石墨帶中無機(jī)纖維等間距鋪設(shè)于兩層蠕蟲石墨層間，相鄰無機(jī)纖維間距 0.5mm~l.2mm。
[0015]復(fù)合石墨帶寬度優(yōu)選為10mm~25mm。
[0016]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0017]常規(guī)接地接地網(wǎng)主體金屬材料易腐蝕銹斷，進(jìn)而導(dǎo)致接地系統(tǒng)降阻效果失效、接地電阻超標(biāo)等問題；本實(shí)用新型接地材料具有耐腐蝕、高電導(dǎo)率和提供陰極保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，可充分滿足接地網(wǎng)的降阻需求，并延緩現(xiàn)有接地網(wǎng)主體及其他被保護(hù)對象的腐蝕速率，從而有效解決電力系統(tǒng)及其他領(lǐng)域接地網(wǎng)的腐蝕問題。
【附圖說明】
[0018]圖1是金屬纖維芯石墨線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]其中，1-金屬纖維芯；2_復(fù)合石墨外層。
具體實(shí)施例
[0020]下面將說明本實(shí)用新型制備方法的具體步驟:
[0021]步驟I，對婦蟲石墨進(jìn)行棍壓制成婦蟲石墨紙。
[0022]婦蟲石墨原材料碳含量一般應(yīng)高于85%，經(jīng)棍壓制備的婦蟲石墨紙厚度以0.l~lmm為宜，且表面光滑平整無明顯凹陷。
[0023]步驟2，將無機(jī)骨架纖維和無機(jī)增韌纖維表面浸潤粘合劑，并鋪設(shè)于兩層蠕蟲石墨紙間，經(jīng)熱固、輥壓得到復(fù)合石墨紙。
[0024]本具體實(shí)施中，選用成本低廉、抗腐蝕的玻璃纖維和抗拉強(qiáng)度大的凱夫拉纖維作為無機(jī)纖維，凱夫拉纖維在起“骨架”作用的同時(shí)還具有“增韌”作用。將直徑為0.08-0.2mm的玻璃纖維和凱芙拉纖維置于丙烯酸乙酯水溶性粘合劑中，使得表層均勻浸潤后，將玻璃纖維和凱芙拉纖維等間距鋪設(shè)于兩層蠕蟲石墨紙間，相鄰纖維間距0.5mm~l.2mm，玻璃纖維和凱芙拉纖維數(shù)量比為10:1。
[0025]熱固工藝依據(jù)采用的粘合劑設(shè)定，本具體實(shí)施中，熱固溫度為80~120°C，熱固時(shí)間約60~100s。熱固完成后，經(jīng)兩次輥壓得到復(fù)合石墨紙。
[0026]步驟3，裁切復(fù)合石墨紙得到復(fù)合石墨帶。
[0027]將復(fù)合石墨紙裁切為寬10mm~25mm的復(fù)合石墨帶，所得復(fù)合石墨帶表面光滑平整，無纖維裸露出復(fù)合石墨帶表層。
[0028]步驟4，以鋅纖維為芯，外層采用復(fù)合石墨帶進(jìn)行繞線和捻制，獲得鋅芯石墨線。
[0029]以直徑0.5mm的鋅纖維為芯，鋅纖維芯數(shù)量不多于3根，外層采用單條石墨帶通過單向繞線進(jìn)行捻線，得到鋅芯石墨線。
[0030]步驟5，以銅纖維為芯，外層采用復(fù)合石墨帶進(jìn)行繞線和捻制，獲得銅芯石墨線。[0031 ] 以直徑0.5mm的銅纖維為芯，銅纖維芯數(shù)量不多于3根，外層采用單條石墨帶通過單向繞線進(jìn)行捻線，得到銅芯石墨線。
[0032]步驟6，以31~60根鋅芯石墨線和1~30根銅芯石墨線為芯，外層采用復(fù)合石墨線雙向編織獲得陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料；其中復(fù)合石墨線由復(fù)合石墨帶捻制獲得。
[0033]下面將提供幾組實(shí)施例以進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。
[0034]實(shí)施例1
[0035]采用的蠕蟲石墨原材料含碳量95%，玻璃纖維直徑0.15mm，玻璃纖維表層涂覆丙稀酸乙醋粘合劑，經(jīng)熱固、棍壓、裁切制備的玻璃纖維復(fù)合石墨帶寬22mm、厚0.28mm，玻璃纖維復(fù)合石墨帶表面光滑平整無纖維裸露。選擇玻璃纖維石墨帶分別對直徑0.5_的銅纖維和鋅纖維進(jìn)行繞線和捻制，得到銅芯石墨線和鋅芯石墨線。采用30根銅芯石墨線和31根鋅芯石墨線作為內(nèi)層石墨繩，玻璃纖維復(fù)合石墨線作為外層石墨繩，經(jīng)雙向編織獲得直徑約3.8mm的石墨復(fù)合接地材料。
[0036]采用四極法微電阻測量方法測試本實(shí)施例接地材料，長度為Im的本實(shí)施例接地材料樣品電阻約0.5ι?Ω。
[0037]實(shí)施例2
[0038]采用的蠕蟲石墨原材料含碳量95%，玻璃纖維直徑0.15mm，玻璃纖維表層涂覆丙烯酸乙酯粘合劑，經(jīng)熱固、輥壓、裁切制備的玻璃纖維石墨帶寬度22mm，厚0.28mm，玻璃纖維復(fù)合石墨帶表面光滑平整無纖維裸露。選擇玻璃纖維石墨帶分別對直徑0.5mm的銅纖維和鋅纖維進(jìn)行繞線和捻制，得到銅芯石墨線和鋅芯石墨線。采用I根銅芯石墨線和60根鋅芯石墨線作為內(nèi)層石墨繩，玻璃纖維石墨線作為外層石墨繩，經(jīng)雙向編織獲得直徑約3.8mm的石墨復(fù)合接地材料。
[0039]采用四極法微電阻測量方法測試本實(shí)施例接地材料，長度為Im的本實(shí)施例接地材料樣品電阻約1.3ι?Ω。
[0040]上述實(shí)施例所述是用以具體說明本專利，文中雖通過特定的術(shù)語進(jìn)行說明，但不能以此限定本專利的保護(hù)范圍，熟悉此技術(shù)領(lǐng)域的人士可在了解本專利的精神與原則后對其進(jìn)行變更或修改而達(dá)到等效目的，而此等效變更和修改，皆應(yīng)涵蓋于權(quán)利要求范圍所界定范疇內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料，其特征在于，包括:內(nèi)芯和采用復(fù)合石墨線繞內(nèi)芯編織獲得的復(fù)合石墨編織外層，復(fù)合石墨線由復(fù)合石墨帶捻制獲得，其中:內(nèi)芯由31?60根鋅芯石墨線和1?30根銅芯石墨線構(gòu)成，鋅芯石墨線包括鋅纖維芯和第一復(fù)合石墨外層，第一復(fù)合石墨外層采用復(fù)合石墨帶繞鋅纖維芯捻制獲得；銅芯石墨線包括銅纖維芯和第二復(fù)合石墨外層，第二復(fù)合石墨外層采用復(fù)合石墨帶繞銅纖維芯捻制獲得;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無機(jī)纖維，無機(jī)纖維外層包覆有粘合劑層。
2.如權(quán)利要求1所述的陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料，其特征在于:所述的鋅芯石墨線中鋅纖維芯數(shù)量不多于3。
3.如權(quán)利要求1所述的陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料，其特征在于:所述的銅芯石墨線中銅纖維芯數(shù)量不多于3。
4.如權(quán)利要求1所述的陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料，其特征在于:所述的復(fù)合石墨帶中婦蟲石墨層厚度為0.1?1_。
5.如權(quán)利要求1所述的陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料，其特征在于:所述的復(fù)合石墨帶中，無機(jī)纖維等間距鋪設(shè)于兩層蠕蟲石墨層間，相鄰無機(jī)纖維間距0.5mm ?1.2mmo
6.如權(quán)利要求1所述的陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料，其特征在于:所述的無機(jī)纖維為玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、凱芙拉纖維或陶瓷纖維。
7.如權(quán)利要求1所述的陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料，其特征在于:所述的粘合劑層為丙烯酸乙酯水溶性粘合劑層。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料，包括內(nèi)芯和采用復(fù)合石墨線繞內(nèi)芯編織獲得的復(fù)合石墨編織外層，復(fù)合石墨線由復(fù)合石墨帶捻制獲得，其中：內(nèi)芯由鋅芯石墨線和銅芯石墨線構(gòu)成，鋅芯石墨線包括鋅纖維芯和第一復(fù)合石墨外層，第一復(fù)合石墨外層采用復(fù)合石墨帶繞鋅纖維芯捻制獲得；銅芯石墨線包括銅纖維芯和第二復(fù)合石墨外層，第二復(fù)合石墨外層采用復(fù)合石墨帶繞銅纖維芯捻制獲得；復(fù)合石墨帶包括兩層蠕蟲石墨層和鋪設(shè)于兩層石墨層間的無機(jī)纖維，無機(jī)纖維外層包覆有粘合劑層。本實(shí)用新型接地材料具有耐腐蝕、高電導(dǎo)率和提供陰極保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，可有效解決電力系統(tǒng)及其他領(lǐng)域接地網(wǎng)的腐蝕問題。
【IPC分類】H01B5-12, H01R4-66, H01B1-04
【公開號】CN204332396
【申請?zhí)枴緾N201420834932
【發(fā)明人】阮江軍, 龔若涵, 葛賀飛
【申請人】武漢大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月25日