CN111509421A - 一种石墨碳纤维柔性接地线 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种石墨碳纤维柔性接地线，包括：由内而外依次设置的石墨线层、内护套层和外护套层；内护套层由片状的半导电橡胶层和覆盖半导电橡胶层周缘部至少一侧的介电橡胶层构成；外护套层由碳纤维编织而成。本发明有效提高了接地线的耐腐蚀性和导电性，从而提高了接地线的使用寿命，维护起来更加简单，是一种优质的石墨碳纤维柔性接地线。
Description
技术领域
本申请涉及电力系统接地技术领域，尤其涉及一种石墨碳纤维柔性接地线。
背景技术
电力接地系统是保证电力设备安全可靠运行、保障电力运行人员人身安全的重要电力设施。目前，现有的电力系统接地网多采用碳钢、不锈钢、镀锌钢、铜、铜包钢等金属接地材料，形状多为圆柱型金属棒或者扁平状的金属带。
由于土壤环境复杂多变及金属材料自身的理化特性，至今仍无法从根本上解决金属接地体的腐蚀问题，而后期的检测、维护和翻修等工作极大地增加了人力、物力投入，使接地装置的全寿命周期成本大大提高，为此，本发明提出一种石墨碳纤维柔性接地线。
发明内容
本申请提供了一种石墨碳纤维柔性接地线，使得有效提高了接地线的耐腐蚀性和导电性，从而提高了接地线的使用寿命，维护起来更加简单。
有鉴于此，本申请提供了一种石墨碳纤维柔性接地线，包括：由内而外依次设置的石墨线层、内护套层和外护套层；
所述内护套层由片状的半导电橡胶层和覆盖所述半导电橡胶层周缘部至少一侧的介电橡胶层构成；
所述外护套层由碳纤维编织而成。
可选地，所述内护套层和所述外护套层之间还设置有加固层；
所述加固层包括相互平行排布的碳纤维束和玻璃纤维丝；
所述玻璃纤维丝位于所述碳纤维束的外侧。
可选地，所述碳纤维束与所述玻璃纤维丝的数量比为1:(4-6)。
可选地，所述碳纤维束与所述玻璃纤维丝平行排布的间距为0.5-1.5mm。
可选地，所述碳纤维束中碳纤维单丝的数量为3-12k。
可选地，所述玻璃纤维丝的直径为0.05-0.2mm。
可选地，所述半导电橡胶层周缘部的端面为圆弧状结构；
所述圆弧状结构的半径大于0.5mm。
可选地，所述石墨线层包括复数根平行排布的复合石墨线；
所述石墨线层内添加有粘合剂。
可选地，所述复合石墨线由复合石墨带捻制而成；
所述复合石墨带的材质为膨胀石墨；
所述膨胀石墨的纯度不小于95％。
可选地，所述粘合剂为丙烯酸乙酯或酚醛树脂。
从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：通过由内而外依次设置石墨线层、内护套层和外护套层，内护套层由片状的半导电橡胶层和覆盖半导电橡胶层周缘部至少一侧的介电橡胶层构成，可以有效提高接地线的导电性能；接地线的内芯为石墨线层，外护套层由碳纤维编织而成，由于石墨和碳纤维材料具有很好的耐腐蚀性能，因此提高了接地线的使用寿命，维护起来更加简单。
附图说明
图1为本申请实施例中石墨碳纤维柔性接地线的结构示意图；
图2为本申请实施例中石墨碳纤维柔性接地线的截面图；
其中，附图标记为：
1-石墨线层，2-内护套层，3-加固层，4-外护套层，21-介电橡胶层。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请提供了一种石墨碳纤维柔性接地线的一个实施例，具体请参阅图1和图2。
本实施例中的石墨碳纤维柔性接地线包括：由内而外依次设置的石墨线层1、内护套层2和外护套层4，内护套层2由片状的半导电橡胶层和覆盖半导电橡胶层周缘部至少一侧的介电橡胶层21构成，外护套层4由碳纤维编织而成。
需要说明的是：通过由内而外依次设置石墨线层1、内护套层2和外护套层4，内护套层2由片状的半导电橡胶层和覆盖半导电橡胶层周缘部至少一侧的介电橡胶层21构成，可以有效提高接地线的导电性能；接地线的内芯为石墨线层1，外护套层4由碳纤维编织而成，由于石墨和碳纤维材料具有很好的耐腐蚀性能，因此提高了接地线的使用寿命，维护起来更加简单。
以上为本申请实施例提供的一种石墨碳纤维柔性接地线的实施例一，以下为本申请实施例提供的一种石墨碳纤维柔性接地线的实施例二，具体请参阅图1和图2。
本实施例中的石墨碳纤维柔性接地线包括：由内而外依次设置的石墨线层1、内护套层2和外护套层4，内护套层2由片状的半导电橡胶层和覆盖半导电橡胶层周缘部至少一侧的介电橡胶层21构成，外护套层4由碳纤维编织而成。
内护套层2和外护套层4之间还设置有加固层3，有效增加力学性能，提高接地线的强度；加固层3包括相互平行排布的碳纤维束和玻璃纤维丝，玻璃纤维丝位于碳纤维束的外侧，玻璃纤维丝与碳纤维束上下两层平行排布，碳纤维束中不定形碳的含量小于5％。
碳纤维束与玻璃纤维丝的数量比为1:(4-6)，在该配比范围内，接地线的耐热和强度性能最优化的同时，成本也得到了合理的控制，若碳纤维束的添加量过多，不仅增加成本，由于其自身表面较为光滑，即使采用粘合剂也难以进行紧密粘合，从而影响接地线的性能，同时造成加工困难，而玻璃纤维丝则具有较好的吸附性能(特别是直径为0.05-0.2mm玻璃纤维丝)，便于与外护套层4的结合、加工，因此需要按照本实施例中的数量比合理控制碳纤维束和玻璃纤维丝掺杂的数量，使接地线的耐热和强度性能最优化；优选地，碳纤维束与玻璃纤维丝的数量比为1:5。
碳纤维束与玻璃纤维丝平行排布的间距为0.5-1.5mm，通过合适的排布密度，使制备得到的接地线在保证性能的同时，尽可能减少碳纤维束和玻璃纤维丝的用量，从而降低生产成本；优选地，碳纤维束与玻璃纤维丝平行排布的间距为1mm。
碳纤维束中碳纤维单丝的数量为3-12k，当碳纤维单丝数量过多或过少时，均会对碳纤维束耐热和强度性能造成不良的影响，且控制单丝数量在该范围内，可以简化生产工艺，使制备获得的接地线质量可控，若碳纤维束单丝数量过多，由于碳纤维束较为毛躁，直径较大，难以平行排布，会影响平整度，造成加工困难，并由此导致接地线的生产质量难以控制；优选地，碳纤维束中碳纤维单丝的数量为7-8k。
玻璃纤维丝的直径为0.05-0.2mm，该直径范围的玻璃纤维丝具有较好的吸附性能，可以与外护套层4粘合紧密，且可在保证其自身性能的同时，使线材更为平整，便于加工；优选地，玻璃纤维丝的直径为0.1mm。
半导电橡胶层周缘部的端面为圆弧状结构，圆弧状结构的半径大于0.5mm，进一步增强导电性能。
石墨线层1包括复数根平行排布的复合石墨线，石墨线层1由复数根复合石墨线聚合成一体，力学性能更好，有效提高接地线的强度；复合石墨线由复合石墨带捻制而成。石墨线层1内添加有粘合剂，粘合剂为丙烯酸乙酯或酚醛树脂。
复合石墨带的厚度为0.25-0.3mm，复合石墨带的宽度为1-3cm，复合石墨线的直径为1.5-3mm；优选地，复合石墨带的厚度为0.27mm，复合石墨带的宽度为2cm，复合石墨线的直径为2mm。
复合石墨带的材质为膨胀石墨，膨胀石墨的纯度不小于95％，具有很好的导电性，从而进一步增强了接地线的导电性能。
本申请充分利用了石墨高电导率的特点；兼具了最优的耐热性、耐腐蚀性、强度和导电性，且便于加工，质量可控，同时成本也得到合理的控制。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种石墨碳纤维柔性接地线，其特征在于，包括：由内而外依次设置的石墨线层、内护套层和外护套层；
所述内护套层由片状的半导电橡胶层和覆盖所述半导电橡胶层周缘部至少一侧的介电橡胶层构成；
所述外护套层由碳纤维编织而成。
2.根据权利要求1所述的石墨碳纤维柔性接地线，其特征在于，所述内护套层和所述外护套层之间还设置有加固层；
所述加固层包括相互平行排布的碳纤维束和玻璃纤维丝；
所述玻璃纤维丝位于所述碳纤维束的外侧。
3.根据权利要求2所述的石墨碳纤维柔性接地线，其特征在于，所述碳纤维束与所述玻璃纤维丝的数量比为1:(4-6)。
4.根据权利要求2所述的石墨碳纤维柔性接地线，其特征在于，所述碳纤维束与所述玻璃纤维丝平行排布的间距为0.5-1.5mm。
5.根据权利要求2所述的石墨碳纤维柔性接地线，其特征在于，所述碳纤维束中碳纤维单丝的数量为3-12k。
6.根据权利要求2所述的石墨碳纤维柔性接地线，其特征在于，所述玻璃纤维丝的直径为0.05-0.2mm。
7.根据权利要求1所述的石墨碳纤维柔性接地线，其特征在于，所述半导电橡胶层周缘部的端面为圆弧状结构；
所述圆弧状结构的半径大于0.5mm。
8.根据权利要求1所述的石墨碳纤维柔性接地线，其特征在于，所述石墨线层包括复数根平行排布的复合石墨线；
所述石墨线层内添加有粘合剂。
9.根据权利要求8所述的石墨碳纤维柔性接地线，其特征在于，所述复合石墨线由复合石墨带捻制而成；
所述复合石墨带的材质为膨胀石墨；
所述膨胀石墨的纯度不小于95％。
10.根据权利要求8所述的石墨碳纤维柔性接地线，其特征在于，所述粘合剂为丙烯酸乙酯或酚醛树脂。
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