本发明涉及电力和通讯设备技术领域，特别是指一种接地模块及其制备方法。
背景技术：
电力接地系统是保证电力设备安全可靠运行的重要设施。接地装置是接地体和接地线的总称，其作用是将闪电电流导入地下，防雷系统的保护在很大程度上与此有关。接地体又称接地极，是与土壤直接接触的金属导体或导体群，分为人工接地体与自然接地体。接地体作为与大地土壤密切接触并提供与大地之间电气连接的导体，安全散流雷能量使其泄入大地。
传统的接地体多为金属导体，最常见的有圆钢、角钢、钢管、铜棒、铜网等，以网状结构的形式构成接地网。金属接地体在酸性或碱性土壤中亲合力差、且易发生金属体表面锈蚀而使接地电阻变化，当土壤中有机物质过多时，容易形成金属体表面被油墨包裹的现象，此外传统的金属接地体还存在用料多，造价高，寿命短、稳定性差的问题，且不宜在高土壤电阻率地区使用，受季节影响大。
技术实现要素：
针对传统接地体多为金属导体、成本高，占地面积大，易腐蚀，阻值不稳定的缺点，本发明以非金属导电材料与金属极芯为原料，提供一种表面积大，重量轻，耐腐蚀，结构简单，性能可靠，经久耐用，阻值稳定，造价低廉的接地模块及其制备方法。
为达到上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种接地模块，包括金属极芯和包裹所述金属极芯的非金属导电材料，按质量百分含量计算，所述非金属导电材料由10-15％的人造石墨粉、45-60％的天然磷片石墨和30-40％的高标号水泥组成。
优选地，按质量百分含量计算，所述非金属导电材料由14-15％的人造石墨粉、45-50％的天然磷片石墨和35-40％的高标号水泥组成；更优选地，按质量百分含量计算，所述非金属导电材料由15％的人造石墨粉、50％的天然磷片石墨和35％的高标号水泥组成。
优选地，所述人造石墨粉的粒度小于0.5㎜，所述天然磷片石墨的规格是50目筛下物。
优选地，所述高标号水泥的标号是525#。
优选地，所述金属极芯为镀锌螺纹钢。
一种接地模块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)配料：按质量百分含量计算，称取10-15％的人造石墨粉，45-60％的天然磷片石墨以及30-40％的高标号水泥；
2)混捏：将配料中的人造石墨粉、天然磷片石墨放入混捏锅中，加一定量水，搅拌15-30分钟，再加入高标号水泥搅拌10-20分钟，使其充分混捏均匀；
3)挤压：将混捏好的原料倒入模具内，和金属极芯压制成型；
4)保压：成型产品在一定压力下保压8-15分钟；
5)脱模保养：将产品放在室温28±1℃、湿度大于80％的环境，保养2-5天，然后脱模，避光放置。
在上述挤压工序中，通过振动作用将模具内的空气充分排除，待原料填满模具腔体后，将原料中的部分水分挤压排出，再继续往模具内添加原料，振动排出空气，再次挤压排出水分，然后重复该过程多次，得到压制成型的产品。
在对成型产品进行保压时，优选在8-10MPa压力下进行保压，保压时间优选为10分钟。
在脱模保养步骤中，优选产品在湿度为90％的环境中放置，保养时间为3天。
对于本发明所述的接地模块，发明人经反复试验，最终确定其非金属导电材料的组成，即由10-15％的人造石墨粉，45-60％的天然磷片石墨以及30-40％的高标号水泥组成，优选地，当按照人造石墨粉为14-15％，天然磷片石墨为45-50％，高标号水泥为35-40％进行配比时，更优选地，当按照人造石墨粉为15％、天然磷片石墨为50％以及高标号水泥为35％进行配比时，制备得到的接地模块的综合性能更优，是由于这类非金属材料具有很强的吸湿性和保湿性，通过潮性作用，模块会向土壤结构层释放电解离子，起到降低接地电阻的作用，减少季节影响，使得阻值能长期保持稳定；此外石墨本身有很强的抗腐蚀性，且化学性质稳定，将金属极芯包裹其中，同时使得金属极芯的耐腐蚀性能加强、延长了使用寿命。
本发明所述的接地模块具有如下有益效果：
1、耐腐蚀、无毒害、使用寿命长、安装方便。
2、能吸湿保湿、接地电阻低。
3、能有效降低高电阻土壤的接地电阻。
4、接地电阻受季节影响小，能长期保持稳定。
5、耐大电流冲击，电阻值部增大。
另外，对于本发明所述的接地模块的制备方法，金属极芯与非金属材料一起挤压成型，使得产品结实耐用，且制备工艺简单，易于操作，成本低廉，适于大规模生产。
附图说明
图1是本发明的接地模块的制备工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。
实施例1
一种接地模块，由外部非金属导电材料包裹内置金属接极芯组成，以重量百分比计，外部非金属导电材料由15％的人造石墨粉，50％的天然磷片石墨和35％的高标号导电水泥组成，内置金属接地体为φ18镀锌螺纹钢。
该接地模块可以采用常规制备方法制得，例如包括如下步骤：
(一)配料：按重量配比进行称取，粒度小于0.5㎜的人造石墨粉：15％，过筛目数为50的天然磷片石墨：50％，525#高标号水泥：35％；
(二)混捏：将配料中的人造石墨粉、天然鳞片石墨及高标号水泥放入混捏锅中，加一定量水，搅拌40分钟，使其充分混捏均匀；
(三)成型：将混合料置于模具中压制成型，得到坯料，成型压力8MPa，保压5分钟，胚料常温常压下晾干得到产品。
用本方法得到的规格为￠150*800的接地模块，经检测重量为12kg，表面积为0.4m2，室温下的电阻率为0.26Ω.m；对接地模块试样施加10A工频电流5次，每次持续10s,每2次间隔30min，试验前后接地模块试样电阻变化率值为12％；对接地模块试样施加8/20μs，1KA冲击电流20次，每次间隔1min，试验前后接地模块试样电阻变化率值为9％；将接地模块试样进行机械强度测试时均未断裂及破损现象；耐腐蚀测试结果为耐腐蚀率为0.006mm/年。
实施例2
一种接地模块，由外部非金属导电材料包裹内置金属极芯组成，以重量百分比计，外部非金属导电材料由10％的人造石墨粉，60％的天然磷片石墨和40％的高标号导电水泥组成，内置金属接地体为φ18镀锌螺纹钢。
该接地模块可以采用常规制备方法制得，例如包括如下步骤：
(一)配料：按重量配比进行称取，粒度小于0.5㎜的人造石墨粉：10％，过筛目数为50的天然磷片石墨：60％，525#高标号水泥：40％；
(二)混捏：将配料中的人造石墨粉、天然鳞片石墨及高标号水泥放入混捏锅中，加一定量水，搅拌40分钟，使其充分混捏均匀；
(三)成型：将混合料置于模具中压制成型，得到坯料，成型压力10MPa，保压8分钟，胚料常温常压下晾干得到产品。
用本方法得到的规格为￠180*800的接地模块，经检测重量为20kg，表面积为0.5m2，室温下的电阻率为0.25Ω.m；对接地模块试样施加10A工频电流5次，每次持续10s,每2次间隔30min，试验前后接地模块试样电阻变化率值为13％；对接地模块试样施加8/20μs，1KA冲击电流20次，每次间隔1min，试验前后接地模块试样电阻变化率值为8.5％；将接地模块试样进行机械强度测试时均未断裂及破损现象；耐腐蚀测试结果为耐腐蚀率为0.005mm/年。
实施例3
本实施例与实施例1同样提供一种规格为￠150*800的接地模块，不同之处在于该接地模块是按照本发明所述的制备方法进行制备的，具体的制备方法包括如下步骤：
(一)配料：按重量配比进行称取，粒度小于0.5㎜的人造石墨粉：15％，过筛目数为50的天然磷片石墨：50％，525#高标号水泥：35％。
(二)混捏：将配好料的人造石墨粉和天然鳞片石墨放入混捏锅中，加一定量水，搅拌25分钟；再加入配料中的高标号水泥搅拌20分钟，使其充分混捏均匀。
(三)挤压：以φ18镀锌螺纹钢镀作金属极芯，将混捏的原料放入模具内，在振动频率200HZ、振幅1.35㎜条件下振动5分钟，让模具内的空气充分排出；待原料填满模具腔体后，将原料中的部分水分挤压出。再继续给桶内添加原料，振动排出空气，然后再挤压除水，反复重复填料挤压，得到成型产品。
(四)保压：将挤压成型的产品在8MPa压力下保压8分钟。
(五)脱模保养：将保压后的产品放在室温28±1℃、湿度90％的环境，保养3天，然后拆掉模具，用塑料薄膜覆盖，放入库房，避开高温、阳光直射的地方。
用本方法得到的规格为￠150*800的接地模块，经检测重量为12kg，表面积为0.4m2，室温下的电阻率为0.23Ω.m；对接地模块试样施加10A工频电流5次，每次持续10s,每2次间隔30min，试验前后接地模块试样电阻变化率值为10％；对接地模块试样施加8/20μs，1KA冲击电流20次，每次间隔1min，试验前后接地模块试样电阻变化率值为8％；将接地模块试样进行机械强度测试时均未断裂及破损现象；耐腐蚀测试结果为耐腐蚀率为0.005mm/年。
实施例4
本实施例与实施例2同样提供一种规格为￠180*800的接地模块，不同之处在于该接地模块是按照本发明所述的制备方法进行制备的，具体的制备方法包括如下步骤：
(一)配料：按重量配比进行称取，粒度小于0.5㎜的人造石墨粉：10％，过筛目数为50的天然磷片石墨：60％，525#高标号水泥：40％。
(二)混捏：将配好料的人造石墨粉和天然鳞片石墨放入混捏锅中，加一定量水，搅拌20分钟；再加入配料中的高标号水泥搅拌15分钟，使其充分混捏均匀。
(三)挤压：以φ18镀锌螺纹钢镀作金属极芯，将混捏的原料放入模具内，在振动频率200HZ、振幅1.35㎜条件下振动5分钟，让模具内的空气充分排出；待原料填满模具腔体后，将原料中的部分水分挤压出。再继续给桶内添加原料，振动排出空气，然后再挤压除水，反复重复填料挤压，得到成型产品。
(四)保压：将挤压成型的产品在10MPa压力下保压10分钟。
(五)脱模保养：将保压后的产品放在室温28±1℃、湿度90％的环境，保养3天，然后拆掉模具，用塑料薄膜覆盖，放入库房，避开高温、阳光直射的地方。
用本方法得到的规格为￠180*800的接地模块，经检测重量为20kg，表面积为0.5m2，室温下的电阻率为0.24Ω.m；对接地模块试样施加10A工频电流5次，每次持续10s,每2次间隔30min，试验前后接地模块试样电阻变化率值为11％；对接地模块试样施加8/20μs，1KA冲击电流20次，每次间隔1min，试验前后接地模块试样电阻变化率值为8％；将接地模块试样进行机械强度测试时均未断裂及破损现象；耐腐蚀测试结果为耐腐蚀率为0.005mm/年。
对实施例1～4接地模块的性能测试方法均参照标准《GB/T 21698-2008复合接地体技术条件》，且检测结果也符合该标准。
以上实施例表明，按本发明原料配比制得的接地模块导电性好、抗腐蚀性强，使用寿命长；并且原材料廉价，生产简单、使用方便，可广泛地应用于通讯行业、电力系统、建筑系统等行业领域的设备地、交、直流工作地、安全保护地，社会经济效果显著。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。