本实用新型涉及高压直流输电技术领域，特别是涉及一种用于溶洞地质的垂直接地极安装结构。
背景技术：
与交流输电相比，高压直流输电因具备系统、电能等级和方向均能精确快速控制、且长距离输电更具经济性的特点，高压直流输电成为长距离输电的一种主流方式。远距离的高压直流输电采用大地回路，以提高运行可靠性并节省电能在线路上的损耗。接地极在系统运行期间起着极其重要的作用，如钳制电位、将系统电流导入大地等。
垂直接地极作为一种新型接地极方式，具有节约土地的优点，尤其是对于大中型城市而言，土地成本高昂，采用垂直接地极会大大降低施工成本。由于垂直接地极埋深很深，且垂直接地极选址需要地下覆盖基岩石为软岩，如页岩、石灰岩或泥岩等。页岩、石灰岩或泥岩的强度较低，与硬岩(如花岗岩，玄武岩)相比，成井难度低很多。但是，页岩、石灰岩或泥岩在遇到水和二氧化碳的侵蚀作用后会形成溶洞。这种溶洞会带来施工成本的增加，为了更稳健的进行垂直接地极施工，采取的办法是遇到大溶洞时利用石块、水泥和黏土等进行回填，从而形成填充体。然而，这种施工方式会导致回填量大、工期长的问题，且由于回填后无法保障填充体完全夯实，在后期的垂直接地极成孔过程中还可能存在塌孔、反复冲孔回填的风险。
技术实现要素：
基于此，有必要针对溶洞地貌的垂直接地极安装工期长、成本高的问题，提供一种用于溶洞地质的垂直接地极安装结构。
其技术方案如下：
一种用于溶洞地质的垂直接地极安装结构，包括固定装置，固定装置包括第一固定件，第一固定件的一端固设于溶洞内，第一固定件还设有第一安装空间，第一安装空间的开口朝向溶洞的洞口；接地极装置，接地极装置包括馈电棒和用于扩大馈电棒散流面积的散流层，馈电棒设于第一安装空间内，散流层设于馈电棒和第一固定件之间形成的间隙内。
上述用于溶洞地质的垂直接地极安装结构，通过第一固定件的设置，馈电棒和散流层均设于第一固定件的第一安装空间内，由于第一固定件的一端固定在溶洞内，使得馈电棒和散流层的安装无需填充溶洞即可进行安装，馈电棒的另一端通过第一安装空间伸至正常地质特性的井洞进行后续封井等操作，降低施工成本并缩短工期，散流层扩大了馈电棒的散流面积，减小接地电阻，延长垂直接地极的使用寿命。
下面进一步对技术方案进行说明：
在其中一个实施例中，固定装置还包括第二固定件，第一固定件套设于第二固定件内，第一固定件的外壁与第二固定件的内壁形成环状的第二安装空间，第二安装空间内设有防护件。第一固定件和第二固定件形成第二安装空间，防护件阻挡散流层长期作用于第一固定件并破坏第一固定件后掉入溶洞内，从而延长垂直接地极的使用寿命。
在其中一个实施例中，还包括用于使第一固定件和第二固定件定位的定位件，定位件设有多个、并设于第一固定件的外壁和第二固定件的内壁之间。定位件的设置使第一固定件和第二固定件之间定位固定，保障垂直接地极处于稳定的工作环境中。
在其中一个实施例中，定位件包括定位钢筋，定位钢筋的两端分别固设于第一固定件的外壁和第二固定件的内壁。定位钢筋固定连接方便，且成本低廉。
在其中一个实施例中，定位件呈环绕第一固定件的外壁固定设置。环绕设置提高定位固定连接的稳定性。
在其中一个实施例中，防护件包括设于第二安装空间内的防护层。防护层设置简单方便，铺设于第二安装空间内，施工方便，提高生产效率。
在其中一个实施例中，第一固定件和第二固定件均呈圆筒状或矩形筒状设置。圆筒状或矩形筒状结构简单，运输及制造方便。
在其中一个实施例中，第二安装空间沿第一固定件的长度方向深度大于溶洞的深度。为保证散流层不掉入溶洞内，以延长垂直接地极的使用寿命，使散流层和防护件的设置高度均高于溶洞高度。
在其中一个实施例中，还包括多个安装件，安装件的两端分别与馈电棒的外壁和第一固定件的内壁连接、并用于使馈电棒在第一安装空间内居中设置。
在其中一个实施例中，馈电棒为圆钢，散流层为石油焦炭层。圆钢和石油焦炭取用方便，成本低廉，且满足垂直接地极的功能需求，便于降低生产成本。
附图说明
图1为本实用新型的实施例示意图；
图2为图1的A-A截面结构示意图。
110、第一固定件，120、第二固定件，210、第一安装空间，220、第二安装空间，300、定位钢筋，400、素混凝土。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明：
需要说明的是，文中所称元件与另一个元件“固定”时，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是与另一个元件“连接”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1和图2所示的实施例中，提供一种用于溶洞地质的垂直接地极安装结构，包括固定装置，固定装置包括第一固定件110，第一固定件110的一端固设于溶洞内，第一固定件110还设有呈长条状设置的第一安装空间210，第一安装空间210的开口朝向溶洞的洞口；接地极装置，接地极装置包括馈电棒和用于扩大馈电棒散流面积的散流层，馈电棒设于第一安装空间210内，散流层设于馈电棒和第一固定件110之间形成的间隙内。
通过第一固定件110的设置，馈电棒和散流层均设于第一固定件110的第一安装空间210内，由于第一固定件110的一端固定在溶洞内，使得馈电棒和散流层的安装无需填充溶洞即可进行安装，馈电棒的另一端通过第一安装空间210伸至正常地质特性的井洞进行后续封井等操作，降低施工成本并缩短工期，散流层扩大了馈电棒的散流面积，减小接地电阻，延长垂直接地极的使用寿命。
进一步地，散流层为焦炭填充层，焦炭取用成本低廉，且施工时安装方便，当把馈电棒设置好后，将焦炭填充至第一安装空间内即可。
垂直接地极在施工安装时，在地面挖接地极井，当遇到溶洞时，获取溶洞的深度，并根据溶洞的深度制作第一固定件110、并将第一固定件110的一端固定设于溶洞底部，接着，将馈电棒和焦炭根据要求安装于第一固定件110的第一安装空间210内，馈电棒靠洞口的一端直接伸出至需要封井的位置，并进行后续的施工和封顶操作，相比传统的全部回填然后再打洞施工的方式，本申请提供的用于溶洞地质的垂直接地极安装结构不仅无需回填，而且还加快了施工进度，缩短了施工工期，提高了生产效率。
焦炭和馈电棒在图1和图2中未示出，其为本领域技术人员所知，这里不再赘述。馈电棒的作用是将电流导入大地，而焦炭填充在馈电棒周围的主要作用：一方面可以扩大馈电棒的散流面积，减小接地电阻，以减低馈电棒的表面密度，从而降低温升及其上升速度，避免发生电渗现象；另一方面，焦炭能够起到保护馈电棒的作用，减轻或避免馈电棒直接与外部接触，降低馈电棒的腐蚀速率，延长接地极的使用寿命，改善接地极发热特征，进而使垂直接地极能够正常运行。
根据需要，第一固定件110可以呈框架结构设置，馈电棒和焦炭设于框架结构第一固定件110的第一安装空间210内。
更进一步地，第一安装空间210的底部也铺设有焦炭，以进一步起到保护馈电棒的作用。
馈电棒顶部的埋深为5m，而垂直接地极的埋深很深，深度达40m。因此，第一固定件110的第一安装空间210深度要不仅大于溶洞的深度，还要考虑馈电棒埋深因素。
如图1所示的实施例中，第一固定件110的下端固设于溶洞底部。第一固定件110的下端可采取设置固定座与溶洞底部安装固定，也可根据溶洞底部的地形进行具体设置。
在上述任一个实施例的基础上，如图1和图2所示的实施例中，固定装置还包括第二固定件120，第一固定件110套设于第二固定件120内，第一固定件110的外壁与第二固定件120的内壁形成环状的第二安装空间220，第二安装空间220内设有防护件。第一固定件110和第二固定件120形成第二安装空间220，防护件以阻挡焦炭长期作用于第一固定件110并破坏第一固定件110后掉入溶洞内，延长垂直接地极的使用寿命。
由于第一固定件110设于溶洞中时，焦炭粒可能会掉入溶洞中，如此便无法起到对馈电棒的更好保护作用。因此，设置第二固定件120，第一固定件110套设于第二固定件120内，第一固定件110外壁和第二固定件120内壁之间形成环形的第二安装空间220，同时，在第二安装空间220内填充防护件，防护件保护焦炭、并避免焦炭掉入溶洞内，从而起到对馈电棒更好的保护作用，减小接地电阻，延长馈电棒的使用寿命。
根据需要，在满足要求的情况下，防护件可以是能够阻挡焦炭进入溶洞的任何颗粒或防护层。
在上述任一个实施例的基础上，如图1和图2所示的实施例中，还包括用于使第一固定件110和第二固定件120定位的定位件，定位件设有多个、并设于第一固定件110的外壁和第二固定件120的内壁之间。定位件的设置使第一固定件110和第二固定件120之间定位固定，保障垂直接地极处于稳定的工作环境中。
在上述任一个实施例的基础上，如图1和图2所示的实施例中，定位件包括定位钢筋300，定位钢筋300的两端分别固设于第一固定件110的外壁和第二固定件120的内壁。定位钢筋300固定连接方便，且成本低廉。
在上述任一个实施例的基础上，如图1和图2所示的实施例中，定位件呈环绕第一固定件110的外壁固定设置。环绕设置提高定位固定连接的稳定性，提高第一固定件110和第二固定件120之间的位置稳定。
进一步地，定位件在第一固定件110外壁的不同高度上均环绕设置进行定位固定。
具体的，第一固定件110和第二固定件120之间每隔1.5m高度即环绕第一固定件110和第二固定件120开设六个固定孔，然后取六个直径16mm的定位钢筋300进行焊接固定。
在上述任一个实施例的基础上，如图1和图2所示的实施例中，防护件包括填充设于第二安装空间220内的防护层。防护层设置简单方便，铺设于第二安装空间内，施工方便，提高生产效率。
进一步地，防护层由素混凝土400填充而成，素混凝土400取用方便，成本低廉。这里，素混凝土400由无筋或不配置受力钢筋的混凝土制成。
在上述任一个实施例的基础上，如图1和图2所示的实施例中，第一固定件110和第二固定件120均呈圆筒状或矩形筒状设置。圆筒状或矩形筒状结构简单，运输及制造方便。
如图1所示的实施例中，第一固定件110和第二固定件120可分别为内筒和外筒，内筒套设于外筒内，内筒和外筒之间使用定位钢筋300进而定位固定，馈电棒和焦炭设于内筒内，内筒和外筒之间填充素混凝土400。这里，内筒和外筒相当于保护壁的作用，内筒保护焦炭向外逸散至溶洞内，外筒承载素混凝土400。
进一步地，内筒直径和外筒直径相差0.6m，内筒和外筒可选用钢材进行制造。
需要说明的是，焦炭在工作过程中可能会腐蚀内筒筒壁，因此，为防止焦炭腐蚀内筒的筒壁后进入溶洞，在内筒和外筒之间填充素混凝土400起到进一步的防护作用。
在上述任一个实施例的基础上，第二安装空间220沿第一固定件110的长度方向深度大于溶洞的深度。为保证焦炭不掉入溶洞内，以延长垂直接地极的使用寿命，使焦炭和防护件的填充高度均高于溶洞高度。
具体的，在施工时，使第一固定件110和第二固定件120的深度均高于溶洞深度1m，以起到更好的安装效果。也即使内筒和外筒的设置高度或素混凝土400的设置高度都高于溶洞深度至少1m。
在上述任一个实施例的基础上，还包括多个安装件，安装件的两端分别与馈电棒的外壁和第一固定件110的内壁连接、并用于使馈电棒在第一安装空间210内居中设置。
在上述任一个实施例的基础上，馈电棒为圆钢，防护层为石油焦炭层。圆钢和石油焦炭取用方便，成本低廉，且满足垂直接地极的功能需求，便于降低生产成本。
具体的，馈电棒选用直径为70mm的圆钢，当第一固定件110为圆筒状时，第一固定件110底部铺设的石油焦炭截面直径为1m。
施工时，若遇到大溶洞14口，以大溶洞直径5m计算，如果采用传统回填并打洞的方式进行施工安装，则至少需要填充物1750立方米，溶洞处理工程造价至少87.5万元。而采用本申请的用于溶洞地质的垂直接地极安装结构进行施工，仅需混凝土100.8立方米，钢护壁21.5吨，工程造价约28.5万元，节省造价成本59万元；同时，回填及冲孔完成约需20天，而利用本申请仅需10天时间，施工时间仅为传统回填方式的一半，从而大大缩短了工期。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。