非金屬復(fù)合碳纖維鍍銅接地材料的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種非金屬復(fù)合碳纖維鍍銅接地材料，屬一種接地材料，接地材料中包括橫截面呈任意形狀的條狀碳纖維基材，碳纖維基材軸向的表面上涂覆有金屬銅層。由于碳纖維屬于非金屬材料，因此不存在防腐的問題，并且也不存在和其它金屬產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕的問題，較適宜在地下隱蔽工程中使用，且不需要重復(fù)進(jìn)行大修等維護(hù)工作，使用成本低；另外采用碳纖維的基材還有效提高了接地材料的導(dǎo)電性能及機(jī)械強(qiáng)度，且優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度可降低且碳纖后期使用中被偷盜的風(fēng)險(xiǎn)；而碳纖維基材特有的天然韌性，卷曲收納不會(huì)變形，安裝時(shí)自然伸直，降低安裝時(shí)的工作量，同時(shí)本實(shí)用新型的一種非金屬復(fù)合碳纖維鍍銅接地材料結(jié)構(gòu)簡單，且適于工業(yè)化生產(chǎn)，易于推廣。
【專利說明】 非金屬復(fù)合碳纖維鍍銅接地材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種接地材料，更具體的說，本實(shí)用新型主要涉及一種非金屬復(fù)合碳纖維鍍銅接地材料。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，常用的接地材料主要以鍍鋅圓鋼或扁鋼、鍍銅扁鋼以及在普通碳鋼表面涂刷納米碳防腐導(dǎo)電涂料以達(dá)到防腐效果。然而在實(shí)際使用中，前述的三種接地材料均存在不同的缺陷，例如鍍鋅圓鋼或扁鋼一般的制造長度為6至9米，鍍鋅層厚度約為60至70微米，在土壤中的使用年限只有8至15年，施工中接地頭的地方采用電焊，由于電焊的高溫破壞了鍍鋅層，即使采用了防腐防銹措施，接頭的地方也是整個(gè)接地裝置最薄弱的環(huán)節(jié)。另外鍍鋅鋼的導(dǎo)電性能只有銅材的8.6%，是鍍銅鋼的1/3，因此在設(shè)計(jì)時(shí)為了增加導(dǎo)電性能和提高熱穩(wěn)定性能，使用的材料截面特別大，每米重量在3.8至5千克左右，例如一個(gè)220KV的變電站，一次使用的鋼材在30噸以上。由此帶來的運(yùn)輸、施工、安裝等額外費(fèi)用，致使工程費(fèi)用大幅升高。因此，一般采用鍍鋅鋼接地材料的地網(wǎng)，南方地區(qū)約在8至10年大修一次，北方地區(qū)約在15年左右大修一次。大修所耗費(fèi)的人力物力比新建接地網(wǎng)高出一至兩倍的費(fèi)用。另外鍍鋅圓鋼或扁鋼主要以鋼材為基材，在表面覆蓋一層250至300微米的電解銅，制造長度從20米至100米，且接頭數(shù)量少，提高了材料的導(dǎo)電性能和防腐性能，理論使用年限可達(dá)30年以上，在目前常用的接地材料中屬于較為先進(jìn)的接地材料，但仍有其不足之處，其主要體現(xiàn)在兩方面，一方面由于銅鍍(扁)鋼也是兩種電位不等的金屬包覆而成，如果在施工或運(yùn)輸時(shí)，外表面的鍍層破損，埋在土壤中以后，破損處是兩種不同的金屬，根據(jù)銅鋼材料的電位序數(shù)，可形成一個(gè)具有大約0.7 V的電位差，產(chǎn)生電化學(xué)作用而導(dǎo)致腐蝕，這是由于銅與鋼組成的接地電極彼此連接時(shí)，當(dāng)銅與鋼的距離越接近，其內(nèi)阻越小，流過的電流越大，導(dǎo)致鋼的腐蝕率上升，腐蝕量也增大。當(dāng)銅鍍(扁)鋼基材失重達(dá)到50%以上，地網(wǎng)如有故障電流入地，可致使地網(wǎng)或引上線熔斷，導(dǎo)致停電或變壓器燒毀等安全事故。另一方面由于鍍銅圓鋼直徑在14毫米至18毫米，長度100米一卷，施工的時(shí)候，需要將其拉直，由此致使工作量和工作難度增加，靠人工校直的圓鋼，平直度太差，不符合放熱焊接的要求，因此焊接難度大，焊接接頭失敗率高，造成大量的浪費(fèi)。同時(shí)采用涂刷納米碳防腐導(dǎo)電涂料的碳鋼在現(xiàn)實(shí)中，尤其是復(fù)雜的高電阻率山區(qū)，接地溝既挖不平整，也挖不直，可塑性不強(qiáng)的圓鋼或者扁鋼等則必定會(huì)有部分頂在左方、右方或者下方的石頭上，無法涂刷到位，鋼材、納米碳防腐導(dǎo)電涂料、水土就會(huì)組成原電池，將鋼材接地體作為陽極給腐蝕掉。因此采用納米碳防腐導(dǎo)電涂料會(huì)反過來加速接地體腐蝕，雖然可能保護(hù)了一部分接地體免受腐蝕，但卻加速了另一部分接地體的腐蝕速度，從整體上來說，實(shí)為腐蝕接地體，縮短其壽命?；谇笆鋈N接地材料所存在的不足，有必要針對接地材料的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)做進(jìn)一步的改進(jìn)和研究。
實(shí)用新型內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型的目的之一在于針對上述不足，提供一種非金屬復(fù)合碳纖維鍍銅接地材料，以期望解決現(xiàn)有技術(shù)中接地材料使用中易受到腐蝕，且因?qū)щ娐蕟栴}導(dǎo)致材料安裝用量較大，施工工作量大及使用成本高等技術(shù)問題。
[0004]為解決上述的技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]本實(shí)用新型所提供的一種非金屬復(fù)合碳纖維鍍銅接地材料，所述接地材料中包括橫截面呈任意形狀的條狀碳纖維基材，所述碳纖維基材軸向的表面上涂覆有金屬銅層。
[0006]作為優(yōu)選，進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述碳纖維基材的橫截面呈五邊形、六邊形、矩形及圓形當(dāng)中的任意一種。
[0007]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述碳纖維基材的橫截面呈H型、L形、*字形當(dāng)中的任
意一種。
[0008]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述碳纖維基材表面的金屬銅層橫截面的外部形狀與碳纖維基材的橫截面相同。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果之一是:由于碳纖維屬于非金屬材料，因此不存在防腐的問題，并且也不存在和其它金屬產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕的問題，較適宜在地下隱蔽工程中使用，且不需要重復(fù)進(jìn)行大修等維護(hù)工作，使用成本低；另外采用碳纖維的基材還有效提高了接地材料的導(dǎo)電性能及機(jī)械強(qiáng)度，在同等導(dǎo)電率的前提下，其橫截面積是鍍銅鋼材的1/2、鍍鋅鋼材的1/3，且優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度可降低且碳纖后期使用中被偷盜的風(fēng)險(xiǎn)；而碳纖維基材特有的天然韌性，卷曲收納不會(huì)變形，安裝時(shí)自然伸直，有效降低安裝時(shí)的工作量，同時(shí)本實(shí)用新型所提供的一種非金屬復(fù)合碳纖維鍍銅接地材料結(jié)構(gòu)簡單，且適于工業(yè)化生產(chǎn)，易于推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為用于說明本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為用于說明本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3為用于說明本實(shí)用新型再一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖中，I為碳纖維基材、2為金屬銅層、3為碳纖維基材的橫截面。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述。
[0015]參考圖1所示，本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例是一種非金屬復(fù)合碳纖維鍍銅接地材料，所述接地材料中包括橫截面呈任意形狀的條狀碳纖維基材I，所述碳纖維基材I軸向的表面上涂覆有金屬銅層2。
[0016]參考圖1、圖2、圖3所示，在本實(shí)用新型的另一實(shí)施例中，為使接地材料可作為不同位置的接地體使用，當(dāng)其作為水平的接地體時(shí)，上述碳纖維基材I的橫截面3可設(shè)置在五邊形、六邊形、矩形及圓形中進(jìn)行選擇，例如圖1所示的圓形，圖2所示的矩形，圖3所示的六面形。當(dāng)接地材料作為垂直的接地體時(shí)，可將上述碳纖維基材I的橫截面設(shè)置為H型、L形、*字形當(dāng)中的任意一種。
[0017]進(jìn)一步的，上述的金屬銅層2可直接鍍在碳纖維基材I的表面上，保證其使用時(shí)的整體性及穩(wěn)定的導(dǎo)電性能，在此結(jié)構(gòu)之下，顯然，碳纖維基材I表面的橫截面的外部形狀與碳纖維基材I的橫截面3相同。
[0018]然而上述所提到的碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7?9倍。碳纖維是含碳量高于90%的無機(jī)高分子纖維。其中含碳量高于99%的石墨纖維。碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，無蠕變，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小，耐腐蝕性好，碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、棒、線及其它規(guī)格。高強(qiáng)度碳纖維的導(dǎo)電性能為1.6Χ10~-3Ω.(:πι而銅的電阻率是1.75 X 10~-6Ω 經(jīng)過對比，碳纖維電阻率比銅低3個(gè)數(shù)量級，因此，通過在碳纖維外表面通過化學(xué)鍍銅的方法，加以表面處理，使其即能達(dá)到銅的導(dǎo)電性能，以及優(yōu)于鋼材的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)，相比較鍍銅扁(圓)鋼，其使用壽命可大幅提高。
[0019]同時(shí)，上述多種結(jié)構(gòu)的非金屬復(fù)合碳纖維鍍銅接地材料的其中一種制作方法為:
[0020]一、圓形接地線制作，成品形狀如圖1所示。
[0021]坯料所作:
[0022]采用Panex?35碳纖維、將樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、填料等按一定比例混合通過擠拉成型的方式制成的單根芯棒，碳纖維通過耐火處理、碳化而成；高強(qiáng)度、高韌性配方的環(huán)氧樹脂具有很強(qiáng)耐沖擊性、耐抗拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。
[0023]一般來說，碳纖維占65 %，碳纖維布占5 %，增韌環(huán)氧樹脂占30 %。將碳纖維整經(jīng)，單向(0° )集束，在線浸潰韌性環(huán)氧樹脂溶液，然后包覆纖維布，通過鋼制?？?，控制其直徑在IOmm至16_，然后在260°C固化成型，整個(gè)工藝為連續(xù)制造。固化成型的碳纖維線材長度應(yīng)該在100至500米之間。
[0024]將上述碳纖維棒采用化學(xué)滾鍍的工藝，使銅分子與碳纖維棒表面分子結(jié)合，鍍銅層的厚度，可根據(jù)電鍍時(shí)間長短，從0.3mm至Imm不等。
[0025]二、矩形接地線制作，成品形狀如圖2所示。
[0026]坯料所作:
[0027]采用Panex?35碳纖維、將樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、填料等按一定比例混合通過擠拉成型的方式制成的單根芯棒，碳纖維通過耐火處理、碳化而成；高強(qiáng)度、高韌性配方的環(huán)氧樹脂具有很強(qiáng)耐沖擊性、耐抗拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。
[0028]一般來說，碳纖維占60%，碳纖維布占10%，增韌環(huán)氧樹脂占30%。將碳纖維整經(jīng)，單向(0° )集束，在線浸潰韌性環(huán)氧樹脂溶液，然后包覆纖維布，通過鋼制?？冢刂破涑叽缭趯挾?0mm至80mm、厚度在4mm至8mm，然后在260°C固化成型，整個(gè)工藝為連續(xù)制造。固化成型的碳纖維線材長度應(yīng)該在100至500米之間。
[0029]將上述碳纖維棒采用化學(xué)滾鍍的工藝，使銅分子與碳纖維棒表面分子結(jié)合，鍍銅層的厚度，可根據(jù)電鍍時(shí)間長短，從0.3mm至Imm不等。
[0030]三、六邊形接地棒制作
[0031]坯料所作:
[0032]采用Panex?35碳纖維、將樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、填料等按一定比例混合通過擠拉成型的方式制成的單根芯棒，碳纖維通過耐火處理、碳化而成；高強(qiáng)度、高韌性配方的環(huán)氧樹脂具有很強(qiáng)耐沖擊性、耐抗拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。
[0033]一般來說，碳纖維占65 %，碳纖維布占5 %，增韌環(huán)氧樹脂占30 %。將碳纖維整經(jīng)，單向(0° )集束，在線浸潰韌性環(huán)氧樹脂溶液，然后包覆纖維布，通過鋼制?？冢刂破涑叽缭?4mm至30_、然后在260°C固化成型,整個(gè)工藝為連續(xù)制造。固化成型的碳纖維棒材長度應(yīng)該在3-6米之間。
[0034]將上述碳纖維棒采用化學(xué)滾鍍的工藝，使銅分子與碳纖維棒表面分子結(jié)合，鍍銅層的厚度，可根據(jù)電鍍時(shí)間長短，從0.3mm至Imm不等。
[0035]在本說明書中所談到的“一個(gè)實(shí)施例”、“另一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、等，指的是結(jié)合該實(shí)施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)包括在本申請概括性描述的至少一個(gè)實(shí)施例中。在說明書中多個(gè)地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個(gè)實(shí)施例。進(jìn)一步來說，結(jié)合任一實(shí)施例描述一個(gè)具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)時(shí)，所要主張的是結(jié)合其他實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)也落在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。
[0036]盡管這里參照本實(shí)用新型的多個(gè)解釋性實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開、附圖和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對組成部件和/或布局進(jìn)行的變型和改進(jìn)外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。
【權(quán)利要求】
1.一種非金屬復(fù)合碳纖維鍍銅接地材料，其特征在于:所述接地材料中包括橫截面呈任意形狀的條狀碳纖維基材(I)，所述碳纖維基材(I)軸向的表面上涂覆有金屬銅層(2 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬復(fù)合碳纖維鍍銅接地材料，其特征在于:所述碳纖維基材(I)的橫截面(3 )呈五邊形、六邊形、矩形及圓形當(dāng)中的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬復(fù)合碳纖維鍍銅接地材料，其特征在于:所述碳纖維基材(I)的橫截面(3)呈H型、L形、*字形當(dāng)中的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的非金屬復(fù)合碳纖維鍍銅接地材料，其特征在于:所述碳纖維基材(I)表面的金屬銅層(2)橫截面的外部形狀與碳纖維基材(I)的橫截面(3)相同。
【文檔編號】H01B1/04GK203535973SQ201320623062
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】蒙廣軍 申請人:南京唐模電氣科技有限公司