含碳纤维层柔性石墨复合接地引下线的制作方法

本发明属于防雷接地技术领域，具体涉及一种含碳纤维层柔性石墨复合接地引下线。

背景技术

目前，公知的杆塔接地引下线是由镀锌钢、镀铜钢材料制成，当发生雷击时，引下线可以将雷电流及时的引入埋入土壤下的接地网，从而将雷电流通过接地网散向远端。但是由于引下线有一部分是在土壤表层以上，长期经受雨水，暴晒等环境影响，镀锌钢材料在3-5年就会发生严重的腐蚀，镀铜钢材料在镀层受损的情况下会加速内部钢材的腐蚀，频繁更换杆塔接地引下线耗费人力、物力，而且一旦未能及时更换会造成杆塔接地引下线的性能下降，影响接地系统的稳定，存在安全隐患。

柔性石墨复合接地引下线的石墨层是将经过氧化处理和高温膨化形成石墨蠕虫，通过辊压、热塑以及绞线成型工艺制备的。作为引下线长时间暴露在外，长期受阳光照射，雨水影响，石墨会不断脱落从而露出内部增韧纤维，从而导致电阻率变化较大，甚至造成表层石墨线松动，影响引下线性能，如果不及时更换甚至存在着一定的安全隐患。

碳纤维是一种新兴的纤维材料，具有耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、密度小、导电传热、热膨胀系数低等一系列优异性能的新型纤维，既可以作为结构材料承载复合，也可以作为功能材料发挥作用。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种含碳纤维编织层柔性石墨复合接地引下线，不仅能够及时将雷电流引入埋入土壤下的接地网，同时受环境影响较小，避免杆塔接地引下线的腐蚀，解决了柔性石墨复合接地材料长期雨水、暴晒等环境下表层石墨脱落问题，使用寿命更长，运输施工更加简便。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种含碳纤维层柔性石墨复合接地引下线，所述接地引下线从外至内依次由碳纤维编织层、柔性石墨编织层、柔性石墨线束构成。

所述碳纤维编织层的厚度为2-4mm。

所述柔性石墨线编织层的厚为度2-4mm。

所述柔性石墨线束的半径为6-10mm。

所述碳纤维编织层是由多根碳纤维丝缠绕成碳纤维束，碳纤维束经过双轨编织或者多轨编织形成碳纤维编织层。

所述柔性石墨编织层是将经过氧化处理和高温膨化形成石墨蠕虫，通过辊压、热塑以及绞线成型工艺制备成柔性石墨束，石墨束经过双轨或多轨编织形成柔性石墨编织层。

所述柔性石墨线束是多根石墨束不需进行缠绕，直接以单根石墨束为中心其他多根石墨束围绕中心石墨束排列石墨束层。

所述石墨束在辊压形成石墨布的过程中添加玻璃纤维作为增韧纤维，利用水性压敏胶进行粘接，再通过绞线成型工艺使玻璃纤维在每根石墨束中。

本发明的有益效果：1、本发明的含碳纤维层柔性石墨复合接地引下线可以避免杆塔接地引下线腐蚀造成的的引下线性能下降，避免柔性石墨材料因长期暴晒、雨水等环境影响下石墨脱落，运输施工更加简便，使引下线部分与埋入地下的柔性石墨复合接地网材料一体化，避免衔接处的腐蚀。

2、由于碳纤维与柔性石墨复合接地引下线都具有耐腐蚀的特性，因此能够达到避免杆塔接地引下线腐蚀的目的，同时由于碳纤维具有耐高温、耐腐蚀、耐疲劳，拉伸强度高的特点，编织缠绕在柔性石墨复合接地引下线的表层对柔性石墨复合材料起到保护作用，达到避免柔性石墨材料因长期暴晒、雨水等环境影响下石墨脱落的目的。

3、本发明将柔性石墨引下线表层替换为一层碳纤维，保护内部的柔性石墨层，同时利用碳纤维耐磨，耐高温等特性不仅避免了因长期阳光照射，雨水影响下石墨脱落的问题，而且在高低温、弯折、磨损情况下电阻变化率更小，更加稳定。并且添加含碳纤维层后在雷电流冲击下，电流密度分布更加均匀，接地材料利用率更高。

附图说明

图1为本发明含碳纤维层柔性石墨复合接地引下线的结构示意图。

图2为柔性石墨复合接地引下线的结构示意图。

图3为本发明含碳纤维层柔性石墨复合接地引下线的安装示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

如图1所示，一种含碳纤维层柔性石墨复合接地引下线，所述接地引下线从外至内依次由碳纤维编织层1、柔性石墨编织层2、柔性石墨线束3构成，碳纤维编织层的厚度为2-4mm，所述柔性石墨线编织层的厚为度2-4mm，所述柔性石墨线束的半径为6-10mm。

碳纤维编织层是由多根碳纤维丝缠绕成碳纤维束，碳纤维束经过双轨编织或者多轨编织形成碳纤维编织层。柔性石墨编织层是将经过氧化处理和高温膨化形成石墨蠕虫，通过辊压、热塑以及绞线成型工艺制备成柔性石墨束，石墨束经过双轨或多轨编织形成柔性石墨编织层。柔性石墨线束是多根石墨束不需进行缠绕，直接以单根石墨束为中心其他多根石墨束围绕中心石墨束排列石墨束层，石墨束在辊压形成石墨布的过程中添加玻璃纤维作为增韧纤维，利用水性压敏胶进行粘接，再通过绞线成型工艺使玻璃纤维在每根石墨束中。

如图2所示，传统的柔性石墨复合接地引下线从外至内依次由柔性石墨编织层ⅰ2＇、柔性石墨编织层ⅱ2和柔性石墨线束3构成，本发明将柔性石墨引下线表层替换为一层碳纤维编织层1，保护内部的柔性石墨层，同时利用碳纤维耐磨，耐高温等特性不仅避免了因长期阳光照射，雨水影响下石墨脱落的问题，而且在高低温、弯折、磨损情况下电阻变化率更小，更加稳定。并且添加含碳纤维层后在雷电流冲击下，电流密度分布更加均匀，接地材料利用率更高。

试验数据对比：通过高温耐受试验、弯折试验、磨损试验条件下各材料的试验前后电阻变化率分析柔性石墨复合接地引下线、含碳纤维编织层的柔性石墨复合接地引下线在试验条件下的稳定性。试验每组均进行3次，试验的试品规格均为φ20mm×300mm，表1.1-2.4为各试验条件下的试验数据，表2.5是将所有试验结果的平均值得到总的试验结果对比表。通过试验数据可以看出，含碳纤维层柔性石墨复合接地引下线在高温、低温、弯折、磨损试验条件下的电阻变化率要小于柔性石墨复合接地引下线，因此含碳纤维层柔性石墨复合接地引下线在运输施工到使用过程中更加稳定。

一、含碳纤维层柔性石墨复合接地线试验结果：

(1)高温耐受试验

试验前使用qj44直流双臂电桥测量试品的电阻，利用电阻率计算公式计算出每段试品的电阻率，然后将含碳纤维的石墨防雷引下线试品置于100℃恒温箱0.5h后取出，将试品置于空气中自然冷却至室温后测量直流电阻以及电阻变化率。试验结果如下表。

表1.1碳纤维石墨复合接地引下线高温耐受试验结果

(2)低温耐受试验

试验前使用qj44直流双臂电桥测量试品的电阻，利用电阻率计算公式计算出每段试品的电阻率，然后将试品置于-40℃的恒温箱中0.5h后取出，将试品置于空气中自然升温后测量直流电阻以及电阻变化率。试验结果如下表。

表1.2含碳纤维石墨复合接地引下线低温耐受试验结果

(3)弯折试验

试验前使用qj44直流双臂电桥测量试品的电阻，利用电阻率计算公式计算出每段试品的电阻率，试验方法：对试品分别选取中点为弯曲点，进行10次90度反复折弯，试验结束后，观察接地引下线外观，并测量试验前后直流电阻变化率。试验结果如下表。

表1.3含碳纤维石墨复合接地引下线弯折试验结果

(4)磨损试验

试验前使用qj44直流双臂电桥测量试品的电阻，利用电阻率计算公式计算出每段试品的电阻率，试验方法：对试品分别选取中点为弯曲点，进行10次90度反复折弯，试验结束后，观察接地引下线外观，并测量试验前后直流电阻变化率。试验结果如下表。

表1.4含碳纤维石墨复合接地引下线磨损试验结果

二、柔性石墨复合接地线试验结果：

(1)高温耐受试验

表2.1柔性石墨复合接地材料高温耐受试验结果

(2)低温耐受试验

表2.2柔性石墨复合接地材料低温耐受试验结果

(3)磨损试验

表2.3柔性石墨复合接地材料磨损试验结果

(4)弯折试验

表2.4柔性石墨复合接地材料弯折试验结果

表2.5两种材料的试验结果对比

对比试验结论：表2.5中的数据为每种试验样品在4种试验条件下，进行三次试验前后电阻测量，再经计算所得的平均电阻变化率。通过试验数据可以直观的看到碳纤维作为一种新型的纤维材料，具有着其他材料所不具备的优异特性。在高温条件下，含碳纤维层柔性石墨复合接地引下线电阻率变化平均仅为1.7％，低温条件下，电阻率变化仅为1.3％，明显低于柔性石墨复合接地引下线，这充分说明了碳纤维更加优异的耐高温低温的特性，能够在环境温度的变化性保持更为稳定的状态。在弯折试验和磨损试验中，由于碳纤维的表面比较光滑，编织层是由碳纤维丝编织而成，保护了内部石墨复合接地材料因弯折和磨损而导致的石墨脱落，避免了内部增韧纤维的暴露，保证了引下线能够长期稳定的运行，并且电阻率变化在弯折和磨损情况下均小于柔性石墨复合接地引下线，弯折情况下电阻率变化平均仅为0.4％、磨损试验条件下电阻率变化平均仅为0.16％。因此使用含碳纤维层柔性石墨接地引下线避免了柔性石墨复合接地引下线表层石墨长时间暴露在外容易脱落的问题，从而使用寿命比柔性石墨更长；在复杂的地形以及恶劣的环境条件下，含碳纤维层柔性石墨复合接地引下线电阻变化率更低，更具稳定性。

如图3所示，在接地引下线安装时，含碳纤维层柔性石墨复合接地引下线7与柔性石墨复合接地线10在连接处使用复合式自锁连接器8链接，最后将土壤9回填夯实。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。