一种踢轨系统的地线系统

本发明涉及粒子加速器电磁兼容及接地，尤其涉及一种踢轨系统的地线系统。

背景技术：

1、踢轨系统是粒子加速器束流引出的关键设备，用于束流轨道切换，主要由kicker电源(以下简称电源)、磁铁及真空设备等组成。其中，kicker电源用于为磁铁提供快脉冲励磁电流，具有高压、强流特点。以兰州重离子加速器(hirfl)主环踢轨系统为例，电源指标为80kv/2700a，整个踢轨系统包括六组电源，每组电源由高压充电电源、储能电缆、开关单元、传输电缆及相关组件构成，其中储能电缆和放电电缆采用同轴电缆，为了降低同轴电缆的电磁发射水平，增加了屏蔽层，采用双端接地方式，其中，屏蔽层在负载端与真空管道搭接后接地。此外，因高压充电电源工作需要，外导体在高压充电电源侧需接大地。

2、实际运行中，hirfl踢轨系统作为强电磁干扰源，不仅对周边敏感设备带来影响，还容易出现踢轨电源相互干扰，无法按照额定参数同时运行的问题。经分析，干扰机理为电源经同轴电缆外导体直接接地后，六组电源因共地导致相互干扰：1)电源之间通过外导体直接调制；2)电源通过地线对其控制系统进行干扰；3)电源与负载侧真空束运管壁存在地环流，从而对束线侧设备形成干扰；4)电源输出信号兼有脉冲(上升沿纳秒量级)、高压和强流特点，外导体直接接地后，除了干扰问题，还将导致安全问题。

3、综上所述，地线系统对于踢轨系统功能实现、电磁兼容性能以及安全等都至关重要，如何提供一种高兼容性、适用于踢轨系统强脉冲电磁干扰环境下的地线系统十分必要。

技术实现思路

1、为了解决上述提出的至少一个技术问题，本发明提供一种踢轨系统的地线系统，用于接入踢轨系统；所述地线系统包括接地网、通用地排以及多个地排；

2、其中，在所述多个地排中，踢轨系统中配电柜、第二电源和开关器的地排均接入所述通用地排；踢轨系统中控制机柜和第一电源的地排、踢轨系统敷设的真空管道的地排以及所述通用地排均接入所述接地网。

3、在该方面中，所述地线系统包括接地网、通用地排以及多个地排，使得踢轨系统能够差异化接地。其中，接地网敷设范围至少覆盖踢轨系统安装范围，该地线系统缓解了踢轨系统地线传导性干扰以及因分布电容导致的电缆间干扰问题，同时降低了踢轨系统通过地线对束运线设备的干扰。

4、在一种可能实现的方式中，所述踢轨系统包括第一变压器、第二变压器，所述配电柜、所述控制机柜、所述第一电源、所述第二电源、所述开关器、匹配电阻和磁铁；

5、所述第一变压器、所述第二变压器和所述第一电源均接入所述配电柜，所述第一电源通过储能电缆连接所述开关器，所述开关器通过传输电缆连接所述匹配电阻，所述匹配电阻连接所述磁铁；所述第二电源接入所述第一变压器，并连接所述开关器；所述控制机柜接入所述第二变压器，并连接所述第一电源和第二电源。

6、在一种可能实现的方式中，所述接地网上设置有多个引出点；其中，

7、所述控制机柜的地排、所述第一电源的地排、所述踢轨系统敷设的真空管道的地排以及所述通用地排分别通过独立的所述引出点接入所述接地网。

8、在该种可能实现的方式中，接地网上设置有多个引出点，且各个引出点相互独立。优选地，引出点独立并就近相关设备引出，至少为四组，分别用于控制机柜接地、第一电源接地、真空管道接地、通用地排接地。通过就近引出原则，能够降低电缆分布电容影响，同时降低电源与负载之间的环路阻抗。

9、在一种可能实现的方式中，所述地线系统还包括第一电源的屏蔽层，所述第一电源的屏蔽层连接所述第一电源的地排。

10、在一种可能实现的方式中，所述地线系统还包括多个高压电阻及多个滤波磁环；

11、所述第一电源的外导体依次通过所述高压电阻和所述滤波磁环连接所述第一电源的地排。

12、优选地，所述第一电源为高压充电电源，所述第二电源为辅助电源。

13、在该种可能实现的方式中，第一电源为高压充电电源，即高压充电电源的外导体通过高压电阻实现同轴电缆外导体隔离接地，一方面提供高压电源参考地，另一方面有效抑制了高压充电电源大电流接地导致的传导干扰和安全问题，同时，与“同轴电缆外导体”直接接地相比，缓解了电源与真空管壁内的负载之间的地环流干扰。

14、进一步地，在利用高压电阻接地时，还采用了滤波磁环进行滤波，可以对高频噪声进行吸收，抑制信号线、电源线上的高频干扰和尖峰干扰。

15、在一种可能实现的方式中，所述控制机柜的地排通过所述滤波磁环接入所述接地网。

16、在该种可能实现的方式中，控制机柜的地排用于在超隔离变压器的隔离作用之后通过滤波磁环接入接地网，可实现隔离高压的同时，对共模噪声进行抑制。

17、在一种可能实现的方式中，所述配电柜的地排中设有配电柜pe，所述通过配电柜pe通过所述滤波磁环接入所述通用地排。

18、在该种可能实现的方式中，通用地排接地主要实现踢轨系统内部等电位，其中踢轨系统中配电柜pe线缆通过通用地排重复接地，接入通用地排时安装滤波磁环，用于高频噪声吸收，对工频信号无影响。因此实现了“高频隔离，工频重复接地”，在保障安全前提下，抑制地线上传导噪声的效果。

19、在一种可能实现的方式中，所述接地网采用工艺地网或明敷等电位网格。

20、在该种可能实现的方式中，优先采用工艺地网进行铺设，并沿着踢轨系统的电源间至负载侧的真空管道连续敷设。然而考虑到在实施时可能存在无法满足接地网连续敷设和独立引出条件的情况，因此还采用明敷等电位网格替代，并至少应保证一处接真实大地，且四类接地只在接真实大地处一点接地。

21、在一种可能实现的方式中，所述第一变压器与所述第二变压器均为超隔离变压器。

22、在该种可能实现的方式中，第一变压器与第二变压器均采用超隔离变压器，使得第一电源和第二电源在超隔离变压器的作用之后接地，因此能够在实现隔离高压的同时，对共模噪声进行抑制。

23、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。

技术特征：

1.一种踢轨系统的地线系统，用于接入踢轨系统，其特征在于：所述地线系统包括接地网、通用地排以及多个地排；

2.根据权利要求1所述的踢轨系统的地线系统，其特征在于，所述踢轨系统包括第一变压器、第二变压器，所述配电柜、所述控制机柜、所述第一电源、所述第二电源、所述开关器、匹配电阻和磁铁；

3.根据权利要求1所述的踢轨系统的地线系统，其特征在于，所述接地网上设置有多个引出点；其中，

4.根据权利要求1所述的踢轨系统的地线系统，其特征在于，所述地线系统还包括第一电源的屏蔽层，所述第一电源的屏蔽层连接所述第一电源的地排。

5.根据权利要求1所述的踢轨系统的地线系统，其特征在于，所述地线系统还包括多个高压电阻及多个滤波磁环；

6.根据权利要求5所述的踢轨系统的地线系统，其特征在于，所述控制机柜的地排通过所述滤波磁环接入所述接地网。

7.根据权利要求5所述的踢轨系统的地线系统，其特征在于，所述配电柜的地排中设有配电柜pe，所述通过配电柜pe通过所述滤波磁环接入所述通用地排。

8.根据权利要求1所述的踢轨系统的地线系统，其特征在于，所述接地网采用工艺地网或明敷。

9.根据权利要求1所述的踢轨系统的地线系统，其特征在于，所述第一变压器与所述第二变压器均为超隔离变压器。

10.根据权利要求1所述的踢轨系统的地线系统，其特征在于，所述第一电源为高压充电电源，所述第二电源为辅助电源。

技术总结
本发明公开了一种踢轨系统的地线系统，用于接入踢轨系统，所述地线系统包括接地网、通用地排以及多个地排；其中，在所述多个地排中，踢轨系统中配电柜、第二电源和开关器的地排均接入所述通用地排；踢轨系统中控制机柜和第一电源的地排、踢轨系统敷设的真空管道的地排以及所述通用地排均接入所述接地网。本发明提供的地线系统，通过使踢轨系统差异化接地，缓解了踢轨系统运行时内部的各种干扰，提高了踢轨系统运行的性能。

技术研发人员：封安辉,刘晔,申国栋,张润祖,高杰,刘鹏飞,冒立军,杨建成,周忠祖,张永搏,阮爽
受保护的技术使用者：中国科学院近代物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13