技术领域
[0001] 本
发明属于电气设备领域，尤其涉及
接地电极绝缘屏蔽结构。
背景技术
[0002]
高压直流输电系统采用单极大地回线方式运行时，强大的直流
电流流入大地，可能对周边的环境产生不良影响。在我国高压、特高压直流输电迅速发展的形势下，如何优化接地极设计以及减少电极对周边环境的影响需要深入研究。直流输电接地极不同于交流接地网，它常工作在有源状态。当直流输电系统以单极大地回路运行，强大的直流电流持续地通过接地极注入大地时，将伴随着出现接地极
温度和大地电位升高、地面出现跨步
电压。
[0003] 当架空线路的一根带电
导线断落在地上时，落地点与带电导线的电势相同，电流就会从导线的落地点向大地流散，于是地面上以导线落地点为中心，形成了一个电势分布区域，离落地点越远，电流越分散，地面电势也越低。如果人或牲畜站在距离电线落地点8～10米以内。就可能发生触电跨步电压事故，这种触电叫做跨步电压触电。人受到跨步电压时，电流虽然是沿着人的下身，从脚经腿、胯部又到脚与大地形成通路，没有经过人体的重要器官，好像比较安全。但是实际并非如此！因为人受到较高的跨步电压作用时，双脚会抽筋，使身体倒在地上。这不仅使作用于身体上的电流增加，而且使电流经过人体的路径改变，完全可能流经人体重要器官，如从头到手或脚。经验证明，人倒地后电流在体内持续作用2秒钟，这种触电就会致命。
[0004] 一旦误入跨步电压区，应迈小步，双脚不要同时落地，最好一只脚跳走，朝接地点相反的地区走，逐步离开跨步电压区。人站在接地
短路回路上，两脚距离为0.8米，人身所承受的电压，称为跨步电压。
[0005] 目前我国的电
力行业不断发展，直流输电系统不断增加，接地的电极就越来越多了。找到合式的地址，用来放置接地电极越来越困难了。目前的现有的一些设计，其最大跨步电压全部超标，这是非常危险的，特别是现在的地址都是选在农田处的。目前这种方式，势必需要改变。
[0006] 目前已知的技术系下，解决接地电极跨步电压的方法有三种：一是在地表铺设高
电阻层；二是将接地电极的尺寸增加；三是将接地电极埋得更加深。
[0007] 目前接地电极的
位置大多选在农田处，在埋下电极之后，还需要将上层的土地归还农民继续种田的。如果采用方法一，这就会增加征地
费用，非常不经济。而如果增加接地电极的尺寸，不单需要占用更大的土地，增加征地费用，而且还增加了电极的材料费。另外，在某些特殊的地质环境下，可利用的面积非常有限，方法二并不通用。而将接地电极埋深，能够一定程度上减少最大跨步电压，但是效果并不是非常明显，要获得较为明显的效果，需要增加开挖的泥土重量过于巨大，此外，这方法也意味着需要挖更深的坑导致建设成本直线增加，因此这种方法不够明智。
[0008] 现有的技术下，降低最大跨步电压，都需要大幅增加建设费用或者增加征地费用，因此，我们急需一种经济、绿色的降低跨步电压的方案。
发明内容
[0009] 本发明针对
现有技术中的不足，提供了接地电极绝缘屏蔽结构，采用这种结构能够在不增加电极尺寸、占地面积的前提下，又最大程度上节省建设费用的条件下，最大化的降低了接地电极产生的最大跨步电压。
[0010] 为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：接地电极绝缘屏蔽结构，包括接地电极和
水泥浇铸而成的
外壳体，所述外壳体内设置有空腔，所述外壳体内的空腔中设置有所述电极，所述接地电极外包裹有一层海绵层，所述海绵层外设置有两层活性
碳层分别为外活性碳层和内活性碳层，所述外活性碳层和所述内活性碳层之间设置有生石灰层，所述生石灰层的底端设置有滤水部，所述滤水部和所述生石灰层之间设置具有细小透水孔的过滤层，所述滤水部连接有导水管，所述导水管端部设置有由金属材料制成的具有透水孔的上
挡板和下挡板，所述上挡板和所述下挡板之间设置有单向透水膜，所述单向透水膜的透水方向为从所述上挡板至所述下挡板的方向，所述接地电极通过导线和所述下挡板相连。
[0011] 上述技术方案中，优选地，所述外壳体的底部设置有缺口，所述缺口附近的外壳体上设置有三
角形的突出尖头。
[0012] 上述技术方案中，优选地，所述外活性碳层和所述外壳体的内壁之间设置有一层金属层，所述金属层连接有金属杆，所述金属杆端部逐渐收缩变小形成收缩部。
[0013] 上述技术方案中，优选地，所述导水管尾端逐渐收缩变小形成尖锐的收缩端头。
[0014] 上述技术方案中，优选地，所述收缩部和所述收缩端头从所述外壳体的底部的所述缺口处伸出所述外壳体之外。
[0015] 上述技术方案中，优选地，所述外壳体上方设置有承压平台。
[0016] 本发明中采用的单向透水膜，其制造方法来自于
专利《一种具有单向透水性能的复合
纤维膜及其制备方法》（授权公告号：CN 102691175 B）。接地电极接入地中能够导电，原因就是在于
土壤中还有水分，并且还具有很多杂质，这样土壤就能够导电了。如果是干燥的环境，则土地就不会导电。如果能够将接地电极附近的土壤变得干燥，就能够阻止电流流向浅层土壤，再将接地电极的电流导向深层的大地，从而就能够实现降低地表的跨步电压的目的。本方案中将电流导向大地，只需要导线即可实现，不需要过多的结构，从而实现了不增加接地电极的尺寸、不大量增加占地面积和建造经费较为节省的条件下，采用比较经济的结构降低最大跨步电压的功能。
[0017] 本发明结构简单便于大范围推广使用，采用本技术方案，能够在不增加电极尺寸、占地面积的前提下，又最大程度上节省建设费用的条件下，最大化的降低了接地电极产生的最大跨步电压。
附图说明
[0018] 图1是本发明结构示意图。
[0019] 图2是本发明上挡板和下挡板结构示意图。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：如图1至图2所示，接地电极绝缘屏蔽结构，包括接地电极2和
水泥浇铸而成的外壳体1，所述外壳体1内设置有空腔，所述外壳体1内的空腔中设置有所述电极2，所述接地电极2外包裹有一层海绵层21，所述海绵层21外设置有两层活性碳层分别为外活性碳层4和内活性碳层41，所述外活性碳层4和所述内活性碳层41之间设置有生石灰层42，所述生石灰层42的底端设置有滤水部61，所述滤水部61和所述生石灰层42之间设置具有细小透水孔的过滤层，所述滤水部
61连接有导水管6，所述导水管6端部设置有由金属材料制成的具有透水孔的上挡板51和下挡板52，所述上挡板51和所述下挡板52之间设置有单向透水膜7，所述单向透水膜7的透水方向为从所述上挡板51至所述下挡板52的方向，所述接地电极2通过导线5和所述下挡板52相连。本装置设置了海绵层21，是为了防止生石灰和接地电极2相
接触。而在生石灰层42侧边设置了外活性碳层4，是为了防止土壤中的一些杂志进入到生石灰层42中，影响其工作。
[0021] 所述外壳体1的底部设置有缺口，所述缺口附近的外壳体1上设置有三角形的突出尖头11。
[0022] 所述外活性碳层4和所述外壳体1的内壁之间设置有一层金属层3，所述金属层3连接有金属杆31，所述金属杆31端部逐渐收缩变小形成收缩部32。
[0023] 所述导水管6尾端逐渐收缩变小形成尖锐的收缩端头62。
[0024] 所述收缩部32和所述收缩端头62从所述外壳体1的底部的所述缺口处伸出所述外壳体1之外。
[0025] 所述外壳体1上方设置有承压平台12。
[0026] 本装置中的金属层3，其上方设置有若干个通孔，这些通孔对称于金属层3的中心。设置突出尖头11是为了方便将本装置安装到地下。而设置了缺口，不但能够为收缩部32和收缩端头62提供伸出外壳体1的空间，还能够和金属层3上的通孔相配合，方便外活性碳层4和生石灰层42从土壤中吸水。然后这些水会汇入滤水部61之中，再流入导水管
6，从收缩端头62开口排出。这样设置，能够使得位于内部的接地电极2保持干燥。而和接地电极2相连的导线5，在导水管6内部处于潮湿的状态，这能够提升导线5的
导电性能。
因此，接地电极2的
电能够通过直径较小的导线5传输至下方的下挡板52处，再传输给下方深处的大地。这样设置，接地电极2实际和大地接触的位置，位于较深的大地下方，这就能够大大的降低了地表的跨步电压。
[0027] 本装置使用的时候，需要在承压平台12上施加压力，从而能够将本装置压入大地下。承压平台的作用就是方便安装本装置。本装置下方设置了突出尖头11、收缩端头62和收缩部32，能够方便本装置插入地下。然后再在承压平台12上施加压力，在这样配合之下就能够非常方便的将本装置安装到下了。为了能够安装到理想的位置，需要先挖一个坑，然后将本装置放置于坑上，在将本装置砸入地下即可。这样设置，就会有部分土壤从收缩端头62的开口处，进入到收缩端头62之中，并和下挡板52相接触。这样，接地电极2就和此处的土地相连接，这就实现了接地电极2埋深的方式，并且，本方案所采用的方式，不用挖大量的泥土，就能够实现。并且，本装置中，接地电极2实际和土地接触的位置，上方还具有了外壳体1这一非常厚的绝缘屏蔽层，因此，采用本技术方案，其地表的跨步电压远远低于目前市场上现有的接地电极绝缘屏蔽结构。
[0028] 接地电极2的电压较高，在其中的电流流通的时候会产生较强
磁场。这个磁场会对外壳体1之外的土壤产生影响，具体为，磁场会对土壤之中带电粒子产生作用。如果电流为交流的时候，就会使得这些带电粒子运动。当众多此类的带电粒子运动的时候，从宏观的角度来看，就是形成了电流了。这就会在外壳体1之外形成了电压，这样依旧使得大地的跨步电压增高。因此，需要消除这种影响。所以，本装置中设置了金属层3，利用静电屏蔽的原理，将这种影响降到最低。
[0029] 静电屏蔽：为了避免外界
电场对仪器设备的影响，或者为了避免电器设备的电场对外界的影响，用一个空腔导体把外电场遮住，使其内部不受影响，也不使电器设备对外界产生影响，这就叫做静电屏蔽。空腔导体不接地的屏蔽为外屏蔽，空腔导体接地的屏蔽为内屏蔽。静电屏蔽有两方面的意义，其一是实际意义：屏蔽使金属导体壳内的仪器或工作环境不受外部电场影响，也不对外部电场产生影响。本装置中的金属层3就是空腔导体，并且金属层3还连接了金属杆31，金属杆31伸出外壳体1之外，和大地直接接触，所以本装置可以视为内屏蔽。这样金属层3上因为接地电极2高电压的影响而产生的带电粒子，就会聚集在金属杆31的尖端，也即收缩部32上，而收缩部32外壳体1之外，和地平面非常远，因此其对地表的跨步电压构成的影响微乎其微，在电学上基本忽略不计。
[0030] 本发明中采用的单向透水膜，其制造方法来自于专利《一种具有单向透水性能的复合纤维膜及其制备方法》（授权公告号：CN 102691175 B）。本技术方案中采用单向透水膜，其作用就是将导水管6中的水排出本装置到，而禁止外界的水分通过导水管6进入本装置内部。
[0031] 接地电极接入地中能够导电，原因就是在于土壤中还有水分，并且还具有很多杂质，这样土壤就能够导电了。如果是干燥的环境，则土地就不会导电。如果能够将接地电极附近的土壤变得干燥，就能够阻止电流流向浅层土壤，再将接地电极的电流导向深层的大地，从而就能够实现降低地表的跨步电压的目的。本方案中将电流导向大地，只需要导线即可实现，不需要过多的结构，从而实现了不增加接地电极的尺寸、不大量增加占地面积和建造经费较为节省的条件下，采用比较经济的结构降低最大跨步电压的功能。
[0032] 本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以
权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、
变形、改进均落入本发明的保护范围。
[0033] 本发明结构简单便于大范围推广使用，采用本技术方案，能够在不增加电极尺寸、占地面积的前提下，又最大程度上节省建设费用的条件下，最大化的降低了接地电极产生的最大跨步电压。
