接地體的成型方法及系統的製作方法
2023-07-20 18:58:11
專利名稱：接地體的成型方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及防雷技術領域，尤其涉及接地體的成型方法及系統。
背景技術：
在現代防雷領域中，接地網是一個關係到防雷成敗的關鍵環節，接地網是由主接地線以及若干個接地體構成的雷電洩放網絡，其中，接地體是埋在地下的導電體，各個接地體的一端連接在主接地線上，另一端埋入地下。下面以用來架接輸電線路的鐵塔為例闡述接地網的用途鐵塔的建築材料一般為金屬，當該鐵塔遭受雷擊時，雷電經由鐵塔洩放到接地網中，經由主接地線流向各個接地體，進而由各個接地體將雷電洩放到大地中，使得雷電所帶的大量的電荷與大地所帶的異性電荷中和，進而將雷電洩放掉，實現防雷效果。目前，接地網中使用的接地體的結構包括金屬棒和固定形狀的非金屬塊(例如石墨塊)，金屬棒的一端插入石墨塊中，另一端連接至接地網中的主接地線。現在需要鋪設接地網的地理環境往往較為複雜，例如巖石地區；由於巖石的電阻率較高，導電效果較差，進而對接地網的導電性能要求較高。然而，目前接地網中使用的接地體，接入大地的部分為固定形狀的非金屬塊，這樣，固定形狀的非金屬塊在埋入巖石中後，與巖石的接觸面積較小，使得經過固定形狀的非金屬塊的雷電無法較快地進入巖石中，也就是說，在短時間內，雷電所帶的電荷無法與較多的異性電荷接觸，進而使得雷電所帶的電荷無法較快地與大地中的異性電荷中和，從而導致雷電洩放效果較差。
發明內容
本發明提出了接地體的成型方法及系統，能夠使得雷電洩放效果較好。為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的接地體的成型方法，包括在地面上挖出槽，並將金屬導體鋪設在所述槽上；製備出導電溶液，該導電溶液包括澱粉纖維素、高導碳粉、凝膠材料和水，且以重量百分比計，所述澱粉纖維素為O. 1%-0. 5%，所述高導碳粉為15%-24. 9%，所述凝膠材料為15%-24. 9%，水為 60%-70% ；向所述槽內注入所述導電溶液，當導電溶液凝固後，形成導電凝膠，該導電凝膠將所述金屬導體位於所述槽內的部分包裹，形成接地體。優選地，所述槽的形狀為長方體、倒楔體或者圓柱體。優選地，所述導電溶液的PH值為7-8。優選地，所述凝膠材料包括丙烯醯胺、亞甲基丙烯醯胺、過硫酸鉀和三乙醇胺；且以重量百分比計，所述丙烯醯胺為40%_50%，亞甲基丙烯醯胺為15%_30%，過硫酸鉀為8%-20%，三乙醇胺為12-%25%。優選地，所述高導碳粉的顆粒度大於1000目。優選地，所述高導碳粉的含碳量大於95%。
本發明還提供了接地體的成型系統，包括挖掘裝置，用於在地面上挖出槽；鋪設裝置，用於將金屬導體鋪設在所述槽上；溶液製備裝置，用於製備出導電溶液；灌注成型裝置，用於向所述槽內注入所述導電溶液，當導電溶液凝固後，形成導電凝膠，該導電凝 膠將所述金屬導體位於所述槽內的部分包裹，形成接地體。優選地，所述導電凝膠包裹所述金屬導體的厚度大於2公分。優選地，進一步包括導電棒，該導電棒的一端與所述金屬導體連接，另一端插入所述槽中；當形成所述導電凝膠時，所述導電棒被所述導電凝膠包裹。優選地，所述導電棒為金屬棒或者碳棒。與現有技術相比，本發明提供的接地體的成型方法及系統，首先在地面上挖出槽，然後將金屬導體鋪設在槽上，再製備出導電溶液，該導電溶液中包括的高導碳粉使得導電溶液能夠導電，而且導電溶液中包括的澱粉纖維素可以將水變稠，進而使得高導碳粉可以以懸浮狀態充分均勻分布在液體中，使得導電溶液具有良好的導電性能；進一步地，由於不管是巖石還是普通的土壤，其內部都會具有空隙，進而當向槽內注入導電溶液後，導電溶液會沿著該空隙滲透到周圍的大地中；導電溶液中包括的凝膠材料使得導電溶液在一定時間內會慢慢凝固成膠狀，進而形成接地體；而導電溶液凝固形成的導電凝膠將金屬導體位於槽內的部分包裹，從而當雷電經過金屬導體後，進入導電凝膠，通過滲透到大地的空隙中的導電凝膠與大地充分接觸；相比於現有技術中只是通過埋入地下的固定形狀的非金屬塊將雷電洩放到大地中，而非金屬塊與大地的接觸面積有限，無法將雷電快速洩放掉，而本發明中採用導電溶液滲透到大地的空隙中的成型方法，使得導電溶液與大地的接觸面積得以增大，進而當雷電經過導電溶液凝固成的導電凝膠時，雷電所帶的電荷可以在短時間內接觸到較多的異性電荷，進而將雷電快速洩放掉，使得雷電洩放效果較好。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發明實施例一提供的一種接地體的成型方法的流程圖；圖2為本發明實施例二提供的另一種接地體的成型方法的流程圖；圖3為本發明實施例三提供的一種接地體的成型系統的結構圖；圖4為本發明實施例三中形成的接地體的結構圖；圖5為圓柱體成型的接地體的結構圖；圖6為長方體成型的接地體的結構圖；圖7為倒楔體成型的接地體的結構圖。
具體實施例方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。實施例一本發明實施例一提供了一種接地體的成型方法，參見圖1，該方法包括步驟SlOl :在地面上挖出槽，並將金屬導體鋪設在所述槽上；其中，金屬導體作為接地網中的主接地線；步驟S102 :製備出導電溶液，該導電溶液包括澱粉纖維素、高導碳粉、凝膠材料和水，且以重量百分比計，所述澱粉纖維素為O. 1%-0. 5%，所述高導碳粉為15%-24. 9%，所述凝膠材料為15%-24. 9%，水為60%-70% ；步驟S103 :向所述槽內注入所述導電溶液，當導電溶液凝固後，形成導電凝膠，該導電凝膠將所述金屬導體位於所述槽內的部分包裹，形成接地體。本發明提供的接地體的成型方法，首先在地面上挖出槽，然後將金屬導體鋪設在槽上，再製備出導電溶液，該導電溶液中包括的高導碳粉使得導電溶液能夠導電，而且導電溶液中包括的澱粉纖維素可以將水變稠，進而使得高導碳粉可以以懸浮狀態充分均勻分布在液體中，使得導電溶液具有良好的導電性能；進一步地，由於不管是巖石還是普通的土壤，其內部都會具有空隙，進而當向槽內注入導電溶液後，導電溶液會沿著該空隙滲透到周圍的大地中；導電溶液中包括的凝膠材料使得導電溶液在一定時間內會慢慢凝固成膠狀，形成接地體；而導電溶液凝固形成的導電凝膠將金屬導體位於槽內的部分包裹，從而當雷電經過金屬導體後，進入導電凝膠，通過滲透到大地的空隙中的導電凝膠與大地充分接觸；相比於現有技術中只是通過埋入地下的固定形狀的非金屬塊將雷電洩放到大地中，而非金屬塊與大地的接觸面積有限，無法將雷電快速洩放掉，而本發明中採用導電溶液滲透到大地的空隙中的成型方法，使得導電溶液與大地的接觸面積得以增大，進而當雷電經過導電溶液凝固成的導電凝膠時，雷電所帶的電荷可以在短時間內接觸到較多的異性電荷，進而將雷電快速洩放掉，使得雷電洩放效果較好。為了更清楚地說明本發明實施例一提供的接地體的成型方法，下面給出該方法的一種優選實施方式，請參見實施例二。實施例二本發明實施例二提供了另一種接地體的成型方法，該方法中，地面上所挖出的槽的形狀可以為長方體、圓柱體、倒楔體、或者其他任意不規則形狀，並且金屬導體折成一個以上的間隔分布的弧形，當金屬導體鋪設在一個以上的槽上時，將每一個弧形部分位於槽內，這樣就可以形成一個以上的接地體，構成接地網；而且，凝膠材料可以由以下四種物質製成丙烯醯胺、亞甲基丙烯醯胺、過硫酸鉀和三乙醇胺；具體地，本實施例中以圓柱體的槽為例，參見圖2，該方法包括步驟201 :在地面上挖出圓柱體槽，將金屬導體折成弧形，並將金屬導體鋪設在圓柱體槽的槽口上，且弧形位置位於圓柱體槽內；其中，金屬導體可以為圓鋼或者鍍鋅扁鋼；採用本實施例提供的成型方法成型的接地體，在應用到接地網中，金屬導體作為接地網中的主接地線，金屬導體可形成一個以上的弧形，在地面上挖出一個以上的槽，金屬
5導體鋪設在所有槽上，使得弧形部分位於各個槽上，從而可形成一個以上的接地體，構成接地網；考慮到節省導電溶液的用量並且雷電洩放效果較好，可以將圓柱體槽挖的較深，但橫截面積較小；
一般情況下，對於普通地區的地理環境下應用的接地體，一般挖出長方體槽；對於要求接地體的埋入深度較大的特殊地理環境，一般挖出圓柱體槽；對於砂石環境或者巖石環境下應用的接地體，一般挖出倒楔體槽；步驟202 :將導電棒的一端與金屬導體的弧形位置連接，另一端插入挖好的槽內；其中，該導電板可以為金屬棒或者碳棒；當為金屬棒時，例如圓鋼或扁鋼，將圓鋼或扁鋼的一端與金屬導體焊接，另一端插入挖好的槽內；當為碳棒時，使用夾具將碳棒的一端夾在金屬導體上的弧形部分，另一端插入槽中；步驟203 :製備出凝膠材料，且以重量百分比計，所述丙烯醯胺為40%_50%，亞甲基丙烯醯胺為15%-30%，過硫酸鉀為8%-20%，三乙醇胺為12-%25% ；以丙烯醯胺為主要原材料製成的凝膠材料，不會腐蝕鍍鋅金屬，化學性質穩定；步驟204:製備出導電溶液，該導電溶液包括澱粉纖維素、高導碳粉、凝膠材料和水，且以重量百分比計，所述澱粉纖維素為O. 1%-0. 5%，所述高導碳粉為15%-24. 9%，所述凝膠材料為15%-24. 9%，水為60%-70% ；其中，先向水中加入澱粉纖維素，使得水變稠，方便高導碳粉的均勻溶解；再向液體中加入高導碳粉，使得懸浮狀態的高導碳粉充份均勻分布在液體中；再加入凝膠材料，進行充分混合，得到導電溶液；而且，由於加入了澱粉纖維素，使得導電溶液可曝露在空氣中三天內保持較好的穩定性；而且，高導碳粉中，碳原子呈鏈狀分布，導電性能較好；為了使得導電溶液的導電性能更佳，一般選用顆粒度大於1000目的高導碳粉，而且高導碳粉的含碳量大於95%更佳；步驟205 :向圓柱體槽內注入導電溶液，且該導電溶液的PH值為7-8 ；由於導電溶液的PH值為7-8，呈弱鹼性，可以在金屬表面形成一層鈍化膜，從而保障被包裹的金屬導體以及插入槽內的導電棒不被土壤腐蝕；而且，根據實驗數據可知，採用本發明提供的接地體的成型方法製成的接地體，在應用到各種地理環境中時，金屬導體的腐蝕率小於O. 002年；不管是巖石或者普通的土壤，我們可稱之為介質，其內部均具有空隙，進而當導電溶液注入到圓柱體槽中時，導電溶液能夠沿著空隙滲透到大地中，我們可稱之為「樹根效應」，進而使得導電溶液與大地的接觸面積得以增大；當雷電經由金屬導體通過導電溶液凝固形成的導電凝膠時，由於導電凝膠遍布大地中的空隙中，使得雷電所帶的電荷可以在短時間內接觸到較多的大地中的異性電荷，進而將雷電所帶電荷快速中和掉，使得雷電洩放效果較好；而且，這種樹根效應可有效降低介質的接地電阻；步驟206 :當導電溶液凝固後，形成導電凝膠，該導電凝膠將所述金屬導體位於所述槽內的部分包裹，同時也將插入到圓柱體槽內的導電棒包裹，形成接地體；其中，導電凝膠將金屬導體包裹的厚度大於2公分；而且，採用本實施例中提供的原材料製成的導電凝膠具有較強的吸水性，可保持含水量大於50%，進一步保證了導電凝膠的良好的導電性能。本實施例提供的接地體的成型方法，導電溶液在注入到圓柱體槽中後，由於「樹根效應」，使得導電溶液沿著介質中的空隙滲透到周圍的大地中，增大了導電溶液與周圍大地的接觸面積，當雷電經過金屬導體後，通過滲透到介質的空隙中的導電凝膠與大地充分接觸；相比於現有技術中只是通過埋入地下的固定形狀的非金屬塊將雷電洩放到大地中，而非金屬塊與大地的接觸面積有限，無法將雷電快速洩放掉，而本發明中採用導電溶液滲透到大地的空隙中的成型方法，使得導電溶液與大地的接觸面積得以增大，進而當雷電經過導電溶液凝固成的導電凝膠時，雷電所帶的電荷可以在短時間內接觸到較多的異性電荷，進而將雷電快速洩放掉，使得雷電洩放效果較好；並且降低了巖石地區的接地電阻率；而且，導電溶液的PH值為7-8，呈弱鹼性，可以在金屬表面形成一層鈍化膜，從而保障被包裹的金屬導體以及插入槽內的導電棒不被土壤腐蝕；而且，根據實驗數據可知，採用本發明提供的接地體的成型方法製成的接地體，在應用到各種地理環境中時，金屬導體的腐蝕率小於O. 002年；同時，導電溶液中包含有澱粉纖維素，預先使得水變稠，方便高導碳粉的均勻溶解懸浮，防止高導碳粉在加入到水中後沉澱，無法均勻分布在溶液中而影響導電性能，從而澱粉纖維素的加入進一步保證導電溶液具有良好的導電性能。實施例三針對上述接地體的成型方法，本發明實施例三提供了一種接地體的成型系統，參見圖3，該系統包括挖掘裝置31，用於在地面上挖出槽；其中，槽的形狀可以為長方體、圓柱體、倒楔體或者其他不規則體；鋪設裝置32，用於將金屬導體鋪設在所述槽上；溶液製備裝置33，用於製備出導電溶液；優選地，導電溶液包括澱粉纖維素、高導碳粉、凝膠材料和水，且以重量百分比計，所述澱粉纖維素為O. 1%-0. 5%，所述高導碳粉為15%-24. 9%，所述凝膠材料為15%_24. 9%，水為 60%-70% ；進一步地，以丙烯醯胺為主要原材料製成的凝膠材料為佳，不會腐蝕鍍鋅金屬，化學性質穩定；具體地，該凝膠材料包括丙烯醯胺、亞甲基丙烯醯胺、過硫酸鉀和三乙醇胺，且以重量百分比計，所述丙烯醯胺為40%-50%，亞甲基丙烯醯胺為15%-30%，過硫酸鉀為8%-20%，三乙醇胺為12-%25%;灌注成型裝置34，用於向所述槽內注入所述導電溶液，當導電溶液凝固後，形成導電凝膠，該導電凝膠將所述金屬導體位於所述槽內的部分包裹，形成接地體；具體地，圖4為採用上述成型系統形成的接地體的結構；其中，該接地體包括金屬導體I和導電凝膠2 ;金屬導體I穿過導電凝膠2 ；當接地體應用在接地網中時，金屬導體I作為接地網的主接地線，平鋪在大地的表層，導電凝膠2埋入大地中；
此外，為了使得金屬導體可以充分被導電凝膠層包裹，金屬導體上具有弧形部分，該弧形部分位於挖出的槽內，進而當向槽內注入導電溶液時，導電溶液可將金屬導體上弧形部分充分包裹；為了達到更好的導電效果，該系統進一步包括導電棒，該導電棒的一端與所述金屬導體連接，另一端插入所述槽中；當形成所述導電凝膠時，所述導電棒被所述導電凝膠包裹;而且，所述導電凝膠包裹所述金屬導體的厚度大於2公分；其中，所述導電棒可以為金屬棒或者碳棒；而且，當導電棒為金屬棒時，可以為圓鋼或扁鋼，並將圓鋼或扁鋼的一端焊接在金屬導體I上的弧形部分，另一端插入導電凝膠2中；當為碳棒時，使用夾具將碳棒的一端夾在金屬導體I上的弧形部分，另一端插入導電凝膠2中；下面列舉出三種採用上述包括導電棒的成型系統成型的接地體的結構圖5為圓柱體成型的接地體的結構，該接地體包括金屬導體I、導電凝膠2和導電棒3 ;其中，金屬導體I上具有弧形部分，金屬導體I穿過導電凝膠2，且金屬導體I上的弧形部分位於導電凝膠2中；而且，導電凝膠2將金屬導體I上弧形部分完全包裹；導電棒3的一端與所述金屬導體I連接，另一端插入所述導電凝膠2中；而且，考慮到節省原材料並且雷電洩放效果較好，圓柱體形的導電凝膠的高度可以設置的較高，但橫截面積較小；圖6為長方體成型的接地體的結構；長方體成型的接地體，一般應用在普通環境下，這種環境下對接地體的電阻率要求較低，因此考慮到節約器材的目的，無需在金屬導體上連接導電棒；也就是說，此時的接地體一般只包括金屬導體和導電凝膠；圖7為倒楔體成型的接地體的結構；倒楔體成型的接地體，一般應用在砂石環境中，為了節省導電凝膠的原材料，故將導電凝膠的形狀設置成倒楔體；倒楔體成型的接地體，一般也只包括金屬導體和導電凝膠，無需在金屬導體上連接導電棒。此外，採用本發明提供的接地體的成型系統形成的接地體在應用到接地網中時，在地面上挖出一個以上的間隔分布的槽，而且金屬導體形成一個以上的間隔分布的弧形，將金屬導體鋪設在各個槽上，且金屬導體上的每個弧形部分都位於一個槽中，從而構成接地網。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。
權利要求
1.接地體的成型方法，其特徵在於，包括 在地面上挖出槽，並將金屬導體鋪設在所述槽上； 製備出導電溶液，該導電溶液包括澱粉纖維素、高導碳粉、凝膠材料和水，且以重量百分比計，所述澱粉纖維素為O. 1%-0. 5%，所述高導碳粉為15%-24. 9%，所述凝膠材料為15%-24. 9%，水為 60%-70% ； 向所述槽內注入所述導電溶液，當導電溶液凝固後，形成導電凝膠，該導電凝膠將所述金屬導體位於所述槽內的部分包裹，形成接地體。
2.如權利要求I所述的接地體的成型方法，其特徵在於，所述槽的形狀為長方體、圓柱體或者倒楔體。
3.如權利要求I或2所述的接地體的成型方法，其特徵在於，所述導電溶液的PH值為7-8。
4.如權利要求I或2所述的接地體的成型方法，其特徵在於，所述凝膠材料包括丙烯醯胺、亞甲基丙烯醯胺、過硫酸鉀和三乙醇胺； 且以重量百分比計，所述丙烯醯胺為40%-50%，亞甲基丙烯醯胺為15%-30%，過硫酸鉀為8%-20%，三乙醇胺為12-%25%。
5.如權利要求I或2所述的接地體的成型方法，其特徵在於，所述高導碳粉的顆粒度大於1000目。
6.如權利要求I或2所述的接地體的成型方法，其特徵在於，所述高導碳粉的含碳量大於 95%。
7.接地體的成型系統，其特徵在於，包括 挖掘裝置，用於在地面上挖出槽； 鋪設裝置，用於將金屬導體鋪設在所述槽上； 溶液製備裝直，用於製備出導電溶液； 灌注成型裝置，用於向所述槽內注入所述導電溶液，當導電溶液凝固後，形成導電凝膠，該導電凝膠將所述金屬導體位於所述槽內的部分包裹，形成接地體。
8.如權利要求7所述的接地體的成型系統，其特徵在於，所述導電凝膠包裹所述金屬導體的厚度大於2公分。
9.如權利要求7所述的接地體的成型系統，其特徵在於，進一步包括導電棒，該導電棒的一端與所述金屬導體連接，另一端插入所述槽中；當形成所述導電凝膠時，所述導電棒被所述導電凝膠包裹。
10.如權利要求9所述的接地體的成型系統，其特徵在於，所述導電棒為金屬棒或者碳棒。
全文摘要
本發明屬於防雷技術領域，具體為接地體的成型方法及系統，能夠使得雷電洩放效果較好。接地體的成型方法包括在地面上挖出槽，並將金屬導體鋪設在所述槽上；製備出導電溶液，該導電溶液包括澱粉纖維素、高導碳粉、凝膠材料和水，且以重量百分比計，所述澱粉纖維素為0.1%-0.5%，所述高導碳粉為15%-24.9%，所述凝膠材料為15%-24.9%，水為60%-70%；向所述槽內注入所述導電溶液，當導電溶液凝固後，形成導電凝膠，該導電凝膠將所述金屬導體位於所述槽內的部分包裹。接地體的成型系統包括挖掘裝置，鋪設裝置，溶液製備裝置，灌注成型裝置。
文檔編號H01R43/00GK102983421SQ201210548308
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月17日 優先權日2012年12月17日
發明者徐健, 徐博塵, 陳曉濱 申請人:徐健