柔性缆状石墨接地极及接地技术研究

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1、柔性缆状石墨接地极及接地技术研究（云南省电力设计院云南昆明650000）摘要：柔性缆状石墨接地极是输电线路接地装置的一种创新性接地材料。木文从产品的研制工艺方面进行阐述，重点论述了该产品在不同地质、地形条件下的使用方法和接地电阻，以及与其他金属接地极、降阻剂辅助圆钢接地极、降阻模块接地极接地形式的适用范围、优缺点及造价做对比分析。关键词：输电线路；接地电阻；石墨接地极；长效绿色环保引言以石墨为原材料制作的新型石墨导电板材和电缆属于一种新型非金属导电材料体，该导电体呈惰性，化学稳定性优良，在常温条件下不受强酸、强碱和有机溶剂及电偶腐蚀

2、，不生锈，电阻稳定，使用寿命长达30年，且免维护更新改造工程，易加工成型，产品无需钝化和防腐工艺，安全可靠，可广泛在酸性、碱性土壤和高电阻、低电阻土壤以及海滩、湿地、热带地区、寒冷地区使用，且不受环境气候条件的限制，节能、环保、节约土地、经费.1柔性缆状石墨接地极制造工艺及创新点1.1柔性缆状石墨接地极构成及结构特点柔性缆状石墨接地极，主要由连接端头、接地极缆状主体、绝缘防护套构造而成。图一：柔性缆状石墨接地极示意图所需石墨原材料纯度在99%以上，通过酸化、膨胀，排列导电方向保证原材料的导通性。连接端头材质釆用0Crl8Ni9不锈钢

3、，具有很强的耐酸碱腐蚀和耐空气氧化腐蚀。绝缘护套采用丙纶内丹和天然橡胶外衬的形式制作，不但耐老化，且使用方便、灵活。产品结合电缆和绳索的使用特性和加工方法，研制出的柔性缆状石墨接地极产品质量轻、密度小、长度按所需规格制作、无需电气焊接。柔性缆状石墨接地极适合酸碱性土壤、沼泽地、湿热地带、海边滩涂以及高山丘陵等施工困难，土壤电阻率较高的地区。1.2导电石墨线的制备1.2.1氧化石墨、膨胀石墨制备工艺导电石墨线是柔性缆状石墨接地极的主要构成材料，氧化石墨、膨胀石墨的制备是导电石墨线制造工艺中最为关键的步骤。本工艺选取固定碳含量99%的高

4、碳石墨为原材料，用浓硫酸和浓硝酸的混合物（体积比4:1）浸泡高碳石墨，对其进行氧化处理，硫的氧化物作为插层剂进入石墨的片层中，形式石墨插层复合物，插层的过程是一个电子转移的过程。插层石墨在隔氧的条件下热处理，处理温度一般为800~1000°C,处理吋间随处理温度的升高适当缩短，一般为15〜30s。高温处理后，插层剂气化，使得石墨插层复合物在c轴方向上发生膨胀，形成多孔结构的膨胀石墨，膨胀使得石墨颗粒的碳原子层发生分离，分离的石墨颗粒厚度5〜80nm，直径在几十&miCr0;m，直径和厚度的比值达到300〜500,这样的高比值表面结构

5、极人的增强了石墨的导电能力。1.2.2导电石墨线制作工艺导电石墨线的制备是决定项目产品导电性的另一个关键步骤，我导电石墨线制作技术和设备均己申报发明专利。导电石墨线制作时把膨胀石墨，用专用生产设备逐层复合在无碱玻璃纤维和加强丝上。通过该步工序，保证了膨胀石墨排列一致，首尾相接。从而保证了石墨线的导电性。1.3柔性缆状石墨接地极创新点项0产品主要成分石墨，质量轻，耐腐蚀性好，导电性能优良，且无冋收利用价值；项0产品采用独特的缆状设计加工，柔性好，铺设方便，降低施工难度；研制工艺独有，项0产品生产工艺和生产设备全部为独立研发生产，并获国

6、家发明专利；应用环境广，在普通耕种地区，海滩盐碱地，高海拔岩石地区，以及导电性离子较少的特殊土壤，都有很好的使用效果。2柔性缆状石墨接地极在不同地质、地形条件的使用方法总结各工程的勘察资料，土壤有地下水或有腐蚀的地区、弱腐蚀性地区、耕种地区土壤电阻率为0〜500&0mega;·m,根据腐蚀性的不同土壤电阻率又分为0〜100&0mega;·m和100〜500&0mega;·m。黄土、沙土、含有石块的粘土土壤电阻率为500〜1000&0mega;·m。北方风化石、山沙、草原，河床干沙土壤电阻率为1

7、000〜1500&0mega;·m。南方山区风化石、砂砾、红沙土1500〜2000&0mega;·m。山区岩石地区、山区风化石根据不同地质条件电阻率为2000〜5000&0mega;·m。根据《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)、《接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则》(GB17949.1-2000)和DLT621-1997规定，保证杆塔接地电阻在雷雨季节干燥吋的工频接地电阻在合格范围内，柔性缆状石墨接地极设计用量如下图所示。常规线路杆塔工频接地计算值3柔性缆状石墨接地极与普通

8、常规接地极对比分析3.1降阻效果对比根据《110kV〜750kV架空线路设计规范》(GB50545-2010)和DLT/621-1997规定，土壤电阻率在1500〜2000&0mega;·m范围吋，工频接地电阻＜25&Ome