CN107342467A - 一种碳纤维复合合金接地体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种碳纤维复合合金接地体，包括有壳体和接地钢带，所述壳体为碳纤维复合壳体，所述壳体内填充有电解质填包料，所述电解质填包料中塞入有合金接地体，所述合金体中贯穿有紫铜棒芯体，所述壳体的两侧分别设有一对密封口和填料口，所述紫铜棒芯体的一端经由填料口贯穿至壳体外、并通过设置的连接母线与接地钢带连接，所述填料口处设有用于紫铜棒芯体固定密封的密封装置；该碳纤维复合合金体降低腐蚀速度、起到降阻作用、起到均压作用、工程造价较低、对周边土壤不会造成影响。

Description

一种碳纤维复合合金接地体
技术领域
本发明属于具体涉及一种碳纤维复合合金接地体。
背景技术
电力***中的变电所、输电线路或大型建筑物其接地阻抗随着使用年限的增加，接地阻抗会逐渐升高，而有些土壤电阻率高地区的变电所、输配电线路在建设时接地网电阻就满足不了规程要求，埋下了事故隐患。
运行中的变电所、输配电线路、大型建筑物等接地网电阻超出规程标准原因是多方面的，其中之一是我国的接地***中大多使用普通碳钢作为接地网。钢铁在土壤中会逐渐腐蚀，导致接地网截面积缩小，造成热稳定性不足；腐蚀产物包裹在钢铁上，接地阻抗升高，导致直击、感应雷电能量，***故障电流不能很快释放，导致设备和人身事故。
目前，国内对接地装置的设计一般都是用碳钢，镀锌碳钢。使用镀锌碳钢的效果要优于普通碳钢材料，但经过6～10年左右的运行，表面镀锌层基本分解掉；使用铜质材料做接地装置，价格贵，使用的很少；使用碳质电极做接地体，对地网中的铁质材料腐蚀较快。
发明内容
本发明的目的是提供一种降低腐蚀速度、起到降阻作用、起到均压作用、工程造价较低、对周边土壤不会造成影响的碳纤维复合合金接地体。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种碳纤维复合合金接地体，包括有壳体和接地钢带，所述壳体为碳纤维复合壳体，所述壳体内填充有电解质填包料，所述电解质填包料中塞入有合金接地体，所述合金体中贯穿有紫铜棒芯体，所述壳体的两侧分别设有一对密封口和填料口，所述紫铜棒芯体的一端经由填料口贯穿至壳体外、并通过设置的连接母线与接地钢带连接，所述填料口处设有用于紫铜棒芯体固定密封的密封装置。
作为优选，所述合金***于壳体的中部位置，所述紫铜棒芯***于合金接地体的中部位置。
作为优选，所述壳体为密封壳体，所述密封口内塞入有密封塞。
本发明技术效果主要体现在以下方面：碳纤维复合壳体，密封结构可以防止电解质的泄露对周围环境造成污染；碳纤维壳体具有良好的导电性，电阻小，可以降低接地阻抗；具有很高的机械强度，埋在地下可承受较大的外部压力而不产生裂纹，破碎；同时还具有稳定的化学性质，不老化、不腐蚀、不变质、不降解、不会对环境造成污染；同时还采用阴极保护原理，应用多远合金体浇铸件，合金体内设有导流芯体紫铜棒，紫铜棒经被银工艺加工，防腐降阻防雷接地效果好，对雷电过电压下产生的电流有很好的泄露作用，使保护功能更加完备，使用寿命可达50年。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为原电池形成图；
图3为保护阴极原理图。
具体实施方式
在本实施例中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“顶部”、“右侧”、“左端”、“上方”、“背面”、“中部”、 等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
另，在本具体实施方式中如未特别说明部件之间的连接或固定方式，其连接或固定方式均可为通过现有技术中常用的螺栓固定或钉销固定，或销轴连接等方式，因此，在本实施例中不再详述。
实施例1
如图1所示，一种碳纤维复合合金接地体，包括有壳体1和接地钢带2，所述壳体1为碳纤维复合壳体，碳纤维复合壳体检测电位为0V，所述壳体1内填充有电解质填包料3，电解质使用膨润土为基质的材料，对环境不污染，所述电解质填包料3中塞入有合金体4，合金体4的电位是-1.17V左右，合金体4与壳体1构成电池的正负极，增加土壤中自由电子的数量，导致接地电阻下降，所述合金体4中贯穿有紫铜棒芯体5，所述合金体4位于壳体1的中部位置，所述紫铜棒芯体5位于合金体4的中部位置，所述壳体1的两侧分别设有一对密封口6和填料口7，所述紫铜棒芯体5的一端经由填料口7贯穿至壳体1外、并通过设置的连接母线8与接地钢带2连接，连接母线8与壳体1采用绝缘化处理，所述填料口7处设有用于紫铜棒芯体5固定密封的密封装置9，所述壳体1为密封壳体1，所述密封口6内塞入有密封塞。
合金体4保护接地网原理说明：
合金材料对其它金属，特别是铁金属的保护作用在船舶、化工、建筑、地下工程等方面已被理论和实践证实并大量采用，其原理如下：
金属在土壤中发生电化学腐蚀，是由于铁金属在冶炼过程中其整体的化学分子结构上必然有碳成份的存在。在各种土壤中，PH值不会是绝对中性，土壤中盐的存在也是必然的，这就构成了形成原电池的外界条件。铁中的碳分子与铁分子在土壤中酸、碱、盐所固有的土壤电解液的作用下构成原电池效应，见图2。
在接地网电极附近撒布碳粉为什么效果不能持久，其原因之一就是撒布的碳粉虽然短时间降低了接地阻抗，但它与铁仍会形成新的原电池，加速接地网的氧化速度。现场接地网开挖检查证实，在接地网周围撒布了碳粉的钢质接地体，被腐蚀的程度要严重于没有撒布碳粉的接地体。
实验室实验证明，铜、碳与金属铁所形成的原电池，电位是基本相同的，这也是在铁接地网中采用加装铜接地极的方法降阻效果不理想的原因之一。
因Fe的电位比碳负而成为原电池的负极，它作为阳极逐渐被腐蚀。
阳极反应：Fe-2e= Fe2+
阴极反应：O2+2H2O+4e=4OH-
如果在金属铁上再接一个比Fe 12的电位更负的金属M 10作为阳极存在，金属M 10采用填包料11包裹，则金属M不断溶解而放出电子，使Fe 12进行阴极极化，得到保护，如图3。
这就是被形象化所称的牺牲阳极保护阴极的原理。
由于所加的金属M阳极向接地网提供了大量的电子，同时受益的是接地网的接地阻抗得以较大幅度的下降，解决了很多新建工程，特别是高土壤电阻率的地区，接地阻抗很难达到设计要求的问题。
在合金体4和电解质填包料3的外面是碳纤维复合壳体。这种壳体1是密闭的，可以防止电介质的泄漏形成稳定的源电池。碳纤维壳体1又具有良好的导电性，电阻很小，可以降低接地阻抗。碳纤维复合外壳具有很高的机械强度，埋在地下可承受较大的外部压力而不产生裂纹，破碎。碳纤维又具有非常稳定的化学性质，不腐蚀，不变质，不降解，不会对环境造成污染。
可以看出，合金体4的有如下作用：
1.保护普遍使用的铁质接地装置不腐蚀或减缓其腐蚀速度，保持稳定的接地阻抗值；
2.可以提供更多的自由电子，降低接地阻抗，在一定程度上解决高土壤电阻率地区接地阻抗不能达到设计标准问题；
3.电解质填包料3有吸水、保湿、防冻作用，是良好的电解质材料，可传导扩散自由电子，也使东北地区接地网电阻减少季节影响。
不同合金材料对铁金属提供的保护深度不同，这取决于合金材料的成份，以锌成份为主的材料保护性能最差。目前常使用的合金材料，通常能够对铁质金属保护深度达到30%~100%。
保护深度：
国外通用最小保护电位准则规定：当被保护对象保护电位达到-0.85V或更负时(相对于Cu/CuSO4，碳电位与铜电位基本相同)，即认为达到了有效的保护，腐蚀速度可以忽略不计。吉林市能兴电力设备有限公司生产的合金地体以铁金属为对象，合金接地体的保护电位对铁抽材料达到-0.92V±0.01V，其保护深度达到了有效保护，只要设计合理，降阻和防腐保护的时效可以达到30年以上，从根本上解决多年来困扰电力***接地网接地阻抗受土质影响达不到设计要求，雷害事故多的问题；也解决了接地网腐蚀严重，减化变电所每5～6年对接地网开挖检查一次，以及运行20年的线路杆塔接地网严重腐蚀所进行的接地网改造的工作量和投资。
保护范围：
合金材料与铁质接地材料并行敷设，所起到的保护作用最好，但实际工程中，这种敷设方式是不可取的。单只合金接地体对周边铁质接地体所能顾及的保护范围依周边铁质接地网的敷设密度、地网接触面积、土壤化学性质等因素有关。在土壤电阻率为500～1000Ω.m，输电线路四角辐射式接地网的保护半径12m，变电站接地网的保护半径可参考这一数值，但应增加考虑变电站接地网敷设密度的因素，保护半径调整至8m以下。酸性土壤地区、盐碱地区、农田、洼地等接地网保护应考虑土壤中酸、碱、盐对合金接地体的分解腐蚀作用。
本发明技术效果主要体现在以下方面：碳纤维复合壳体，密封结构可以防止电解质的泄露对周围环境造成污染；碳纤维壳体具有良好的导电性，电阻小，可以降低接地阻抗；具有很高的机械强度，埋在地下可承受较大的外部压力而不产生裂纹，破碎；同时还具有稳定的化学性质，不老化、不腐蚀、不变质、不降解、不会对环境造成污染；同时还采用阴极保护原理，应用多远合金体浇铸件，合金体内设有导流芯体紫铜棒，紫铜棒经被银工艺加工，防腐降阻防雷接地效果好，对雷电过电压下产生的电流有很好的泄露作用，使保护功能更加完备，使用寿命可达50年。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种碳纤维复合合金接地体，包括有壳体和接地钢带，其特征在于：所述壳体为碳纤维复合壳体，所述壳体内填充有电解质填包料，所述电解质填包料中塞入有合金接地体，所述合金体中贯穿有紫铜棒芯体，所述壳体的两侧分别设有一对密封口和填料口，所述紫铜棒芯体的一端经由填料口贯穿至壳体外、并通过设置的连接母线与接地钢带连接，所述填料口处设有用于紫铜棒芯体固定密封的密封装置。
2.根据权利要求1所述的碳纤维复合合金接地体，其特征在于：所述合金接地***于壳体的中部位置，所述紫铜棒芯***于合金接地体的中部位置。
3.根据权利要求2所述的碳纤维复合合金接地体，其特征在于：所述壳体为密封壳体，所述密封口内塞入有密封塞。
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