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EAST极向场电源 课题负责人:黄连生
2018-06-13 浏览次数:731

EAST极向场电源系统

EAST极向场电源系统是托卡马克主要的子系统之一,对于物理实验的成败与效率、装置运行的性能与安全,有着至关重要的作用:

a) 极向场电源为等离子体的产生、约束、维持、加热,以及等离子体电流、位置、形状、分布和破裂的控制,提供必要的工程基础和控制手段。

b) 极向场失超保护系统提供快速直流开关及后备保护爆炸开关保证在50ms时间内有效断开主回路,将极向场超导磁体内储能快速转移到大功率耗能电阻,保护极向场超导磁体安全。

EAST超导托卡马克装置上均匀分布着14个极向场线圈,根据等离子体双零运行条件和极向场参数,可以将其等效为12对线圈,因此极向场电源系统由12套电源组成。极向场电源采用经典三相晶闸管相控整流桥为基本单元,四个三相晶闸管相控整流桥通过直流电抗器进行并联及反并联组合,构成可控环流运行的四象限整流器。

EAST极向场电源系统每套电源由10KV交流电网及真空开关网路、整流变压器、可控整流器、SNU系统、失超保护系统、直流开关网络、直流母排,以及相应的控制、测量、保护、控制驱动等组成。极向场电源设备包括:15个10kV高压开关柜,14台干式整流变压器,12套输出电流±15kA四象限整流柜,12套旁通柜,12套开关网络系统,12套极向场失超保护系统,36台直流隔离开关,及极向场控制、测量、保护系统。

系统设备安装在等离子体物理研究所8-1电源大楼,根据功能及回路布局要求分布在6个楼层。

EAST装置上极向场电源系统的工作过程可以分为如下几个阶段:

a) 预磁阶段:变流器处于正向整流状态,向极向场超导磁体充磁,使磁体电流慢速上升到设定值,该设定值根据放电条件确定;

b) 等离子体电流产生阶段:磁体电流达到预定值后,SNU系统晶闸管快速开关关断,回路电流由SNU晶闸管开关回路转移至耗能电阻上,磁体两端产生2400V电压,使真空室中的气体击穿产生等离子体, 这段时间大约为 60 ms ;

c) 等离子态电流慢上升段:SNU晶闸管开关再次导通。这时等离子态电流由变流系统驱动慢慢上升到预设的平顶段,其时间大约数秒左右。

d) 等离子体平顶阶段:电源系统处于对等离子态电流、等离子体位置、及形状进行反馈调节阶段。电源系统根据不同线圈要求可能处于逆变状态,或整流状态;其电流可能处于正电流方向,也可能处于负电流方向。这段时间将可能持续1000秒左右。

e) 等离子体电流下降阶段:当磁体电流达到预定值和预定放电时间后,电源驱动超导线圈电流慢慢到零,使磁体退磁,系统退出运行。



EAST极向场控制与测量系统   



EAST极向场电源变流系统



EAST极向场14台干式整流变压器 


 


EAST极向场12 20KA\10KV 失超保护系统