专利名称：发泡防腐降阻接地模块及其制作工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力电气接地装置，尤其涉及一种发泡防腐降阻接地模块及其制作工艺；具体地说，涉及一种用于避雷针或电力设施、通讯设备地线接地且自身具有良好防腐蚀性能的接地模块。
背景技术：
为了工作和安全的需要，在电力、通信、铁路、广电、石化等系统及智能建筑物、弹药仓库等建筑物上需要安置避雷针、避雷器和避雷网，将雷电的瞬间强大电流通过接地系统引入大地，以保护各种设施的安全，所以接地极的好坏就关系到防雷的效果。接地极所用的材料主要有铜和钢。由于铜合金有较好的耐腐蚀性能，是较为理想的接地材料；但铜被腐蚀以后会积留在水资源土壤中，铜属于微毒重金属，国内外对水资源土壤中铜的含量都有严格的控制；并且我国缺少铜资源，将大量的铜接地极埋入地下会造成资源浪费；还有，铜的电解电位较高，会对附近的钢构筑物产生化学腐蚀，因此，在我国铜接地极未被广泛使用。钢铁接地极由于价格低廉，使用广泛；但在我国由于钢铁接地极被大量腐蚀而断裂，从而造成大量事故；现在，为了延长变电站等大型地网的使用寿命，不得已投入大量的经费进行阴极保护。为了解决目前上述两种接地极存在的技术缺陷，接电极自身必须具有较好的抗腐蚀性能，并能满足直流、工频接地和防雷接地的基本要求，能够承载较大的故障电流及雷电电流，并将这些电流导入大地。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种发泡防腐降阻接地模块及其制作工艺。本发明的目的是这样实现的当土壤中有机物质过多时，容易形成金属体表面被油墨包裹的现象，导致导电性和泻流能力减弱，减小了接地体本身的散流面积，增大了接地体与土壤之间的接触电阻。本发明有效解决了金属接地体在酸性或碱性土壤中亲合力差、且易发生金属体表面锈蚀而使接地电阻变大的难题，具有强吸湿保湿能力，使其周围附近的土壤电阻率降低，介电常数增大，层间接触电阻减小，耐腐蚀性增强，因而能获得较小的接地电阻和较长的使用寿命。具体地说一、发泡防腐降阻接地模块(简称模块)本模块由电极芯和包覆在电极芯外部的防腐层组成；所述的电极芯是金属绞线、管状金属导体或带状金属导体；所述的防腐层是一种导电发泡高分子材料防腐层，包括导电发泡橡胶防腐层、导电发泡塑料防腐层或导电发泡聚氨酯防腐层；防腐层的截面形状呈圆形、方形或梅花形，防腐层的厚度是2 30mm。
二、本模块的制作工艺本模块的制作工艺包括下列步骤①防腐层的组分防腐层以高分子材料为主料，以导电材料为辅料，其重量比例是高分子材料100份，导电材料30 80份；所述的高分子材料是橡胶、塑料或聚氨酯；所述的导电材料是石墨和炭黑中的任意一种，或两种混合而成；②将高分子材料和导电材料混合均勻，分别制成三种导电发泡备料导电发泡橡胶备料、导电发泡塑料备料和导电发泡聚氨酯备料；③在三根电极芯1的外部分别包覆一层上述备料，分别得到“橡胶型” “塑料型”或 “聚氨酯型”发泡防腐降阻接地模块。与现有技术相比，本模块具有以下的主要优点和积极效果是①与大地的接触面积较大(大约为0. 6m2)；②可很好地与各种类型的土壤、岩石形成良好的接触，达到降低接触电阻的效果；③拥有极强的吸湿、保湿作用，可极大降低附近土壤的电阻率；④通过本模块良好的离子散发性，可使其离子耗散至地下3 5m的土壤中，并形成稳定的离子层，在大范围内改善土壤性质，从而降低土壤的散流电阻；⑤离子的耗散可通向较远较深的土壤中，与土壤低电阻率区域相连，即与地下电阻率较低的土壤层、地下水层及金属矿物质层相连来改善散流；⑥本模块中所含有防腐剂可使其理论寿命大于50年，远远大于镀锌钢材的使用年限；⑦若地网中仅以本模块作为降阻方式，而不考虑接地扁钢的作用，则接地扁钢的腐蚀并不影响本模块的降阻效果，接地扁钢等水平接地体仅作为连接导线的使用，则地网的综合使用时间大于50年；⑧经试验检测，本模块经多次大电流中击后，接地电阻值不增大，也不变硬、发脆， 无断裂现象；⑨由于本模块采用稳定的非金属导电材料作为导电介质，所以其耐腐蚀、无毒、使用寿命长且施工方便，导电性不受季节影响；⑩本模块其优良的接地效果可降低接地连接线的有效长度。总之，本模块与大地的接触面积较大，电阻率小，使用寿命长；施工方便；节约资源，有利于环保；适用于电力、通信、铁路、广电、石化等系统及智能建筑物、弹药仓库等建筑物上需要安置避雷针、避雷器和避雷网的接地装置。
图1是本模块的结构示意图(主视图截面)；图2是本模块的结构示意图(俯视图)。图中1-电极芯；
2-防腐层。
具体实施例方式下面结合附图和实施例详细说明一、本模块的结构1、总体如图1、图2，本模块由电极芯1和包覆在电极芯1外部的防腐层2组成。2、功能部件1)电极芯1电极芯1是金属绞线、管状金属导体或带状金属导体；①金属绞线铜绞线、铝绞线或钢绞线；②管状金属导体钢管、铜管或铝管；③带状金属导体扁钢、铜排或铝排。2)防腐层2 防腐层2是一种导电发泡高分子材料防腐层，包括导电发泡橡胶防腐层、导电发泡塑料防腐层或导电发泡聚氨酯防腐层；防腐层2的截面形状呈圆形、方形或梅花形；防腐层(2)的厚度是2 30mm。二、防腐层的组分及本模块的制作工艺1、防腐层的组分防腐层2以高分子材料为主料，以导电材料为辅料，其重量比例是高分子材料100份，导电材料30 80份；所述的高分子材料是橡胶、塑料或聚氨酯；所述的导电材料是石墨和炭黑中的任意一种，或两种混合而成。2、本模块的制作工艺将高分子材料和导电材料混合均勻，分别制成三种导电发泡备料导电发泡橡胶备料、导电发泡塑料备料和导电发泡聚氨酯备料；①使用导电发泡橡胶备料时先将橡胶高分子材料和导电材料在开炼机上进行开炼，直到导电材料完全溶进高分子材料后，进行薄通9 10遍，使导电材料能够均勻分散在橡胶高分子材料中，制成导电发泡橡胶备料；然后在电极芯1的外部采用通用的“挤出硫化”工艺包覆一层导电发泡橡胶备料，形成“橡胶型”防腐层2后，即得“橡胶型”发泡防腐降阻接地模块。②使用导电发泡塑料备料时先将塑料高分子材料和导电材料加入到密炼机中，在半熔融状态下混合，得到混合均勻的导电发泡塑料备料；然后在电极芯1的外部采用通用的“注塑成型”工艺包覆一层导电发泡塑料备料，形成“塑料型”防腐层2后，即得“塑料型”发泡防腐降阻接地模块。③使用导电发泡聚氨酯备料时先将聚氨酯高分子材料和导电材料加入到高速搅拌器中进行高速搅拌，得到混合均勻的导电发泡聚氨酯备料；然后在电极芯1的外部采用通用的“现场喷涂”或“现场浇注”
5工艺包覆一层导电发泡聚氨酯备料，形成“聚氨酯型”防腐层2后，即得“聚氨酯型”发泡防腐降阻接地模块。3、工作机理防腐层2的导电性主要是由导电材料在高分子材料中的分布情况决定的。主要涉及分布于高分子材料基体中的导电材料的电子传输问题。导电材料填充量较低时，导电材料的粒子或其聚集体无规则地分散于高分子材料基体中，很难形成贯穿整个高分子材料的导电通路。随着导电材料含量的增加，聚集体填料的界面能过剩不断增大，相互接触的导电粒子数目增多，导电粒子开始形成导电网络，宏观上表现为体系的电阻率P迅速下降。体系由绝缘体向半导体(1012Q.cm>p> 106Q.cm)转变；随着导电材料粒子含量的继续增加，当导电材料粒子相互间能够紧密靠近或直接时，即形成连续的导电网络，此时高分子材料的电阻率P急剧减小，体系界面能过剩达到一个与高分子种类无关的普适常数，高分子材料变成了良导体(P < IO6Ω. cm)；超过渗流阀值后，新填入的导电材料粒子主要参与已经形成的导电网络，形成新的电流通道的几率明显减小，故材料电阻率P的变化较小。防腐层2的体积电阻率ρ < 100 Ω . cm。高分子材料在制备的过程中需要根据需要添加改性剂， 使防腐层2能够承受至少0. 1 50KA/cm2雷电浪涌(8/20 μ s波形)电流或0. 1 500A/ cm2短时(0.6s)工频故障电流。三、实施例1、“橡胶型”发泡防腐降阻接地模块电极芯1为直径50mm的钢管，防腐层2为“橡胶型”防腐层，采用通用的“挤出硫化”工艺，要求防腐层2的电阻率ρ < 2Ω. cm。经检测，本模块能够承受至少50KA/m雷电浪涌(8/20 μ s波形)电流，或lKA/m短时(0. 6s)工频故障电流。2、“塑料型”发泡防腐降阻接地模块电极芯1为直径50mm的钢管，防腐层2为“塑料型”防腐层，采用通用的“注塑成型”工艺，要求防腐层2的电阻率ρ < 2 Ω . cm。经检测，本模块能够承受至少50KA/m雷电浪涌(8/20 μ s波形)电流，或lKA/m短时(0. 6s)工频故障电流。3、“聚氨酯型”发泡防腐降阻接地模块电极芯1为直径50mm的钢管，防腐层2为“聚氨酯型”防腐层，采用通用的“现场喷涂”或“现场浇注”工艺，要求防腐层2的电阻率ρ < 5 Ω . m。“聚氨酯型”防腐层相对密度小、比强度高、尺寸稳定性好、不发霉、与多种基面材质粘接性好、耐化学溶剂性能优越、耐老化性能良好，适用性强、应用范围广。根据施工环境温度、泡体固化速度、性能要求以及施工方式等，可按照具体要求调整防腐层材料的配比。施工工艺有①“现场喷涂”工艺该工艺能够在任何复杂的构造垂直向上、向下进行施工作业，特别适用于任何形状的结构和异形层面；施工效率高，施工速度快，大大减轻劳动强度。防腐层2整体性好，无接缝。
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②“现场浇注”工艺在保温复合板和饰面模板等的组装和支护下现场预制成各种形状后，再浇注成型。该工艺受自然环境影响相对小，在现场一次成型；施工效率高，施工速度快。防腐层2平整度好，无热桥，泡体表面不需要找平处理。四、本模块的使用本模块在应用时，模块长度根据需要而定；整体可以是水平设置，或垂直设置；埋设深度根据跨步电压、冻土层深度而定，一般为0. 6m 0. 8m ；埋设间距不小于4m ；并且可以根据需要由不同的单体组成接地网。本模块与电缆进行连接的方法有可通过两端的去掉导电发泡高分子防腐层2 后，用专用的接头将电极芯1与电缆进行连接，然后用相应的材料进行防腐处理。
权利要求
1.一种发泡防腐降阻接地模块，其特征在于本模块由电极芯(1)和包覆在电极芯(1)外部的防腐层(2 )组成； 所述的电极芯(1)是金属绞线、管状金属导体或带状金属导体； 所述的防腐层(2 )是一种导电发泡高分子材料防腐层，包括导电发泡橡胶防腐层、导电发泡塑料防腐层或导电发泡聚氨酯防腐层；防腐层(2)的截面形状呈圆形、方形或梅花形，防腐层(2)的厚度是2 30mm。
2.按权利要求1所述的一种发泡防腐降阻接地模块的制作工艺，其特征在于①防腐层(2)以高分子材料为主料，以导电材料为辅料，其重量比例是 高分子材料100份，导电材料30 80份；所述的高分子材料是橡胶、塑料或聚氨酯； 所述的导电材料是石墨和炭黑中的任意一种，或两种混合而成；②将高分子材料和导电材料混合均勻，分别制成三种导电发泡备料导电发泡橡胶备料、导电发泡塑料备料和导电发泡聚氨酯备料；③在三根电极芯1的外部分别包覆一层上述备料，分别得到三种“橡胶型”“塑料型”或 “聚氨酯型”发泡防腐降阻接地模块。
3.按权利要求2所述的制作工艺，其特征在于在电极芯(1)的外部采用通用的“挤出硫化”工艺包覆一层导电发泡橡胶备料，形成“橡胶型”防腐层(2)后，即得“橡胶型”发泡防腐降阻接地模块。
4.按权利要求2所述的制作工艺，其特征在于在电极芯(1)的外部采用通用的“注塑成型”工艺包覆一层导电发泡塑料备料，形成“塑料型”防腐层(2)后，即得“塑料型”发泡防腐降阻接地模块。
5.按权利要求2所述的制作工艺，其特征在于在电极芯(1)的外部采用通用的“现场喷涂”或“现场浇注，，工艺包覆一层导电发泡聚氨酯备料，形成“聚氨酯型”防腐层(2后)，即得“聚氨酯型”发泡防腐降阻接地模块。
全文摘要
本发明公开了一种发泡防腐降阻接地模块及其制作工艺，涉及一种电力电气接地装置。本模块由电极芯(1)和包覆在电极芯(1)外部的防腐层(2)组成；所述的电极芯(1)是金属绞线、管状金属导体或带状金属导体；所述的防腐层(2)是一种导电发泡高分子材料防腐层。本制作工艺主要是在电极芯(1)的外部包覆一层导电发泡备料，形成防腐层(2)后，即得发泡防腐降阻接地模块。本模块与大地的接触面积较大，电阻率小，使用寿命长；施工方便；节约资源，有利于环保；适用于电力、通信、铁路、广电、石化等系统及智能建筑物、弹药仓库等建筑物上需要安置避雷针、避雷器和避雷网的接地装置。
文档编号H01R4/66GK102354822SQ201110326579
公开日2012年2月15日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者刘旭, 李华, 王富元, 蔡细楚 申请人:武汉爱劳高科技有限责任公司