國網(wǎng)浙江省電力有限公司溫州市洞頭區(qū)供電公司 吳隆東 秦 波 鄭舒克

洞頭地處海島，傳統(tǒng)接地裝置絕大多數(shù)采用銅包鋼結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的接地裝置的導(dǎo)電性能、機(jī)械強(qiáng)度和抗腐蝕性能較差[1]，并且還存在施工安裝時(shí)不夠便捷、效率較低、使用壽命較低等問題。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，筆者將開展一種新型多層合金石墨烯復(fù)合接地系統(tǒng)的研制，旨在解決石墨烯復(fù)合接地裝置安裝不夠便捷和易腐蝕的問題。而且新型石墨烯復(fù)合接地系統(tǒng)采用垂直深接地技術(shù)，無需大面積破土，施工便捷高效，具有免開挖特點(diǎn)，確保石墨烯接地極接觸到土壤電阻率更低的深層土壤，可以有效降低接地電阻[2]。

1 技術(shù)方案

通過新型多層合金石墨烯復(fù)合接地系統(tǒng)的研制及應(yīng)用，以解決上述背景技術(shù)中，提出的現(xiàn)有石墨烯復(fù)合接地系統(tǒng)中的石墨烯防護(hù)結(jié)構(gòu)，基本上固定安裝在芯棒上，即當(dāng)芯棒或石墨烯防護(hù)結(jié)構(gòu)損壞時(shí)，則需要對其進(jìn)行整體換新，從而使得經(jīng)濟(jì)成本較高，另一方面現(xiàn)有的石墨烯復(fù)合接地系統(tǒng)大多為地埋式且不具備驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，即其需要借助外部驅(qū)動(dòng)設(shè)備將芯棒砸入地面，從而使得安裝拆卸過程較為麻煩，且拆卸效率較低的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本課題組主要提出如下技術(shù)方案：一種新型多層合金石墨烯復(fù)合接地系統(tǒng)及其應(yīng)用，包括防護(hù)外殼和延伸板，所述防護(hù)外殼的兩側(cè)對稱設(shè)置有底座，且底座內(nèi)安裝有電動(dòng)伸縮桿，同時(shí)電動(dòng)伸縮桿的分別與第一鎖定塊和第二鎖定塊連接，所述第一鎖定塊和第二鎖定塊通過傳動(dòng)架分別與第一刷板和第二刷板連接，且第一刷板和第二刷板設(shè)置在防護(hù)外殼的內(nèi)部，所述防護(hù)外殼的內(nèi)部設(shè)置有合金鉆頭，且合金鉆頭連接在第一芯棒的底部，且第一芯棒的頂部通過插接件與第二芯棒連接，同時(shí)第二芯棒和第一芯棒的外側(cè)均設(shè)置有合金組件。

所述延伸板通過連接件與第一芯棒外側(cè)的合金組件連接，且延伸板的外壁上設(shè)置有齒條，同時(shí)齒條與齒輪嚙合連接，所述齒輪安裝在轉(zhuǎn)桿上，且轉(zhuǎn)桿與電機(jī)的輸出端連接，同時(shí)電機(jī)安裝在滑動(dòng)座的內(nèi)部，所述電機(jī)設(shè)置在防護(hù)外殼的外部，且電機(jī)和滑動(dòng)座均設(shè)置在絕緣罩的內(nèi)側(cè)，同時(shí)滑動(dòng)座的底部等間距設(shè)置有球體。

所述底座的底部對稱設(shè)置有安裝架，且安裝架通過螺釘與地面連接。所述第一鎖定塊和第二鎖定塊卡合在防護(hù)外殼的外壁上，且第一鎖定塊和第二鎖定塊均滑動(dòng)連接在底座的內(nèi)部。所述第一刷板和第二刷板合圍呈圓環(huán)狀，且第一刷板和第二刷板上的刷毛與第一芯棒外側(cè)的合金組件的外壁接觸，同時(shí)第一刷板和第二刷板均滑動(dòng)連接在防護(hù)外殼的內(nèi)部。新型多層合金石墨烯復(fù)合接地系統(tǒng)的應(yīng)用方式包括以下步驟。

圖1 主視剖面結(jié)構(gòu)示意圖

一是利用螺釘將安裝架與地面進(jìn)行連接，接著控制電機(jī)通過轉(zhuǎn)桿驅(qū)動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪旋轉(zhuǎn)的過程中，將推動(dòng)齒條通過合金組件帶動(dòng)第一芯棒及其底部的合金鉆頭，下移插入地面直至下移至合適高度。

二是接著工作人員可根據(jù)實(shí)際情況，利用插接件將第二芯棒插接在第一芯棒的頂部，將裝置延長至合適高度，同時(shí)工作人員可控制兩側(cè)的電動(dòng)伸縮桿拉動(dòng)第一鎖定塊和第二鎖定塊內(nèi)移至底座的內(nèi)部與防護(hù)外殼的外壁分離。

三是第一鎖定塊和第二鎖定塊內(nèi)移的過程中將通過傳動(dòng)架拉動(dòng)第一刷板、第二刷板以及滑動(dòng)座移動(dòng)，從而即可使滑動(dòng)座頂部的電機(jī)內(nèi)移收納至絕緣罩的內(nèi)部進(jìn)行防護(hù)，電機(jī)內(nèi)移時(shí)將拉動(dòng)齒輪與齒條分離，從而即可使電機(jī)與接地系統(tǒng)的主體分離。

四是當(dāng)裝置需要拆除時(shí)，工作人員可控制電動(dòng)伸縮桿推動(dòng)第一刷板、第二刷板以及電機(jī)展出復(fù)位，電機(jī)將驅(qū)動(dòng)齒輪配合齒條將插入地底的第一芯棒以及合金鉆頭向上拔出，第一刷板和第二刷板可在第一芯棒上移的過程中將黏附在其表面的污染物刮下來。

2 主要研究課題

一是新型多層合金石墨烯復(fù)合接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案研究。為了在土壤電阻率高、地形復(fù)雜、雷雨季較長的區(qū)域保障電力設(shè)備有效安全地運(yùn)行，提出多層復(fù)合材料石墨烯接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，有效地牽引雷擊電流，降低電力設(shè)備被雷擊損壞頻率，降低雷擊傷害事故。

二是利用動(dòng)態(tài)四探針方法消除接觸電阻，研究測定氧化還原石墨烯粉體的電導(dǎo)率。將石墨烯粉體填裝至樣品槽中，通過對加壓板逐步施加壓強(qiáng)，使樣品槽內(nèi)石墨烯粉體與含四探針探頭的上電極接觸并逐漸被壓緊，在探針間施加電流后產(chǎn)生電位差。通過四探針法，動(dòng)態(tài)測試不同壓強(qiáng)下的方塊電阻，然后計(jì)算石墨烯粉末的電阻率和電導(dǎo)率，測量過程中樣品不松散，可以通過動(dòng)態(tài)四探針方法消除接觸電阻，研究石墨烯粉體電導(dǎo)率的測定。

三是采用垂直深接地技術(shù)，實(shí)現(xiàn)新型石墨烯復(fù)合快速接地裝置研制。采用石墨烯復(fù)合接地棒，根據(jù)降阻需要烯六角合金夾頭，石墨烯復(fù)合接地極和石墨烯合金連接導(dǎo)線之間采用石墨烯合金十字連接器連接或放熱焊接方式連接。

3 裝置具體實(shí)施方式

首先利用螺釘將安裝架與地面進(jìn)行連接，接著控制電機(jī)通過轉(zhuǎn)桿驅(qū)動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪旋轉(zhuǎn)的過程中將推動(dòng)齒條通過合金組件帶動(dòng)第一芯棒及其底部的合金鉆頭下移插入地面直至下移至合適高度，接著可根據(jù)實(shí)際情況利用插接件將第二芯棒插接在第一芯棒的頂部，從而即可對裝置的高度進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)。

其次，還可控制兩側(cè)的電動(dòng)伸縮桿拉動(dòng)第一鎖定塊和第二鎖定塊收納至底座的內(nèi)部與防護(hù)外殼的外壁分離，第一鎖定塊和第二鎖定塊內(nèi)移的過程中將通過傳動(dòng)架拉動(dòng)第一刷板、第二刷板以及滑動(dòng)座移動(dòng)，從而即可使滑動(dòng)座頂部的電機(jī)內(nèi)移收納至絕緣罩的內(nèi)部進(jìn)行防護(hù)，電機(jī)內(nèi)移時(shí)將拉動(dòng)齒輪與齒條分離，并以此避免電機(jī)被電擊損壞。

當(dāng)裝置需要拆除時(shí)，還可控制電動(dòng)伸縮桿推動(dòng)第一刷板、第二刷板以及電機(jī)展出復(fù)位，電機(jī)將驅(qū)動(dòng)齒輪配合齒條將插入地底的第一芯棒以及合金鉆頭向上拔出，第一刷板和第二刷板可在第一芯棒上移的過程中將黏附在其表面的污染物刮下來，即達(dá)到自動(dòng)清潔設(shè)備的目的。

圖2 主視結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 第一刷板、第二刷板、合金組件與第一芯棒的位置關(guān)系俯視剖面結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 主視剖面結(jié)構(gòu)示意圖中A 處放大結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 主視剖面結(jié)構(gòu)示意圖中B 處放大結(jié)構(gòu)示意圖

圖6 豎槽和橫槽在合金組件上的位置分布主視剖面立體結(jié)構(gòu)示意圖

4 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

一是多層復(fù)合石墨烯接地裝置不含腐蝕性離子，主要依靠石墨烯表層導(dǎo)電機(jī)理，導(dǎo)電性能優(yōu)越，能很好的適用于高土壤電阻率山區(qū)。

二是多層復(fù)合石墨烯接地裝置是由石墨烯、銀、銅、鎳、鋁等多種金屬材料制成，材料性能穩(wěn)定，自身電阻率低，耐高、低溫，耐酸、堿腐蝕，耐大沖擊電流，材料性質(zhì)不會(huì)發(fā)生變化，在高土壤電阻率接地工程中能夠很好的達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

三是多層復(fù)合石墨烯接地裝置的降低接地電阻效果優(yōu)于其他傳統(tǒng)接地極，大大節(jié)約開挖土方量，減少施工強(qiáng)度，縮減施工時(shí)間。

四是特別在交通不便的山區(qū)和海島，新型多層合金石墨烯復(fù)合接地裝置不需要再搬運(yùn)焊接機(jī)等笨重設(shè)備，安裝流程簡化，搭接即可，有效縮短安裝施工時(shí)間，性價(jià)比非常高。

五是新型接地裝置通過合金組件、合金鉆頭、第一芯棒、插接件和第二芯棒的配合使用可有效解決現(xiàn)有的石墨烯復(fù)合接地系統(tǒng)不可拆卸結(jié)構(gòu)問題。

六是新型接地裝置通過電動(dòng)伸縮桿、第一鎖定塊、第二鎖定塊、第一刷板和第二刷板的配合使用，可有效解決現(xiàn)有的石墨烯復(fù)合接地系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)設(shè)備易被污染的問題。

七是新型接地裝置通過電機(jī)、齒條、轉(zhuǎn)桿和齒輪的配合使用可有效解決現(xiàn)有的石墨烯復(fù)合接地系統(tǒng)大多為地埋式且不具備驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)問題。

5 結(jié)語

綜上所述，通過本課題成果的應(yīng)用，因新材料的導(dǎo)電性能優(yōu)良，將會(huì)解決某供電公司所轄配變臺區(qū)接地電阻偏高問題，迫使線路故障現(xiàn)象明顯減少，繼而因雷擊等造成的用戶大面積的停電事故頻率將會(huì)明顯降低，進(jìn)而大幅度提高了某供電公司所轄配變臺區(qū)線路供電的可靠性，減少對用戶的影響。