T∕CPSS 104.1-2026 磁约束聚变装置电压源型磁体电源系统通 用技术规范 第1部分：总则

磁约束聚变装置电压源型磁体电源系统通用技术规范第1部分：总则I Ⅲ 1 13术语和定义 14系统组成与功能 35技术要求 35.1额定容量 35.2额定输出电流 35.3额定输出电压 45.4直流母线电压 45.5额定输入电压 45.6失超保护动作允许最大时间 4 46.1环境条件 46.2电气条件 56.3负载特性 5 57.1结构、接口与安装要求 57.2电气性能要求 77.3控制、保护、监视、数据采集与存储要求 98试验要求 8.1一般要求 8.2试验项目 8.3规范性检查 8.4绝缘电阻测量 8.5水密封性试验 8.6控制系统功能性试验 8.7预充电试验 8.8空载电压试验 8.9电压响应试验 8.10轻载试验 8.11均流试验 Ⅱ8.12额定电流试验 8.13四象限运行能力试验 8.14触发旁通保护试验 Ⅲ本文件起草单位：中国科学院合肥物质科学研究院、聚变新能(安徽)有限公司、核工业西南物理本文件主要起草人：黄连生、陈晓娇、张秀青、何诗英、王泽京、黄懿赟、宋执权、王雅丽、张春光、吴一、杨建、宋冬然、董密、李传、鲁迎春、李生权、汤龙、陈元初、马振宇、周伟军、左英、李令鹏、王博。——第2部分：变流器。目的在于确立磁约束聚变装置电压源型磁体电源系统的核心组成部分变流——第3部分：控制系统。目的在于确立磁约束聚变装置电压源型磁体电源系统的核心组成部分控第1部分：总则下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T4960.9核科学技术术语第GB/T5959.1电热和电磁处理装置的安全第1部分：通用要求GB/T11022高压开关设备和控制设备标准的公用技术GB/T12325电能质量供电电压偏差GB/T13422半导体变流器电气试验方法GB/T14549电能质量公用电网谐波GB/T16935.1低压系统内设备的绝缘配合第1部分：原理、要求和试验GB50149电气装置安装工程母线装置施工及验收规范[来源：GB/T4960.9—2013,2.1.1,有修改]2为磁约束核聚变装置中的磁体提供可调节电能的装置，用于等离子体的产生、维持、加热以及位形控制。[来源：GB/T2900.33—2004,551-H桥变流器H-bridgeconverter由4个功率器件组成的形状类似于字母H的桥式电路，电压和电流输出均可实现正、负两个方向，磁体电源监视系统monitorsystemofmagnetpowersupply各串联功率器件承受的反向或断态重复峰值电压的算数平均值，与其中承受电压最大的功率器件所承受的反向或断态重复峰值电压的比值。在超导磁体系统中，为防止因磁体失超现象引发设备损坏或安全事故而采取的一系列联锁控制保护措施总称。[来源：GB/T2900.33—2004,551-磁约束聚变装置电压源型磁体电源系统(以下简称磁体电源)主要由前级整流单元、中间储能单元和后级输出单元组成，并配套直流隔离开关、控制保护系统、旁通回路以及电压、电流测量系统，如图1所示。前级整流前级整流中间储能后级输出交流变压器隔离开关控制保护系统开关网络单元H桥失超保护单元直流母线电压电流电压测量泄能装置超导负载旁通流器占空比，实现磁体电流对给定指令的快速、准确跟踪5.1额定容量——交流电网额定输入容量(单位：MVA);4系统接收到磁体失超信号后，应在不大于2s内完成失超保护动作，确保磁体负载安全运行。6.1环境条件对于安装在机箱或机柜内的组件，应考虑存在的箱壁热反射，其周围空气温度不宜超过45℃。根据不同情况，室内设备运行(包括空载期)时入口冷却介质的温度限值见表1。冷却介质℃℃空气0水525#变压器油日平均温度空气一空气一设备运行地的海拔宜不超过1000m。5——海拔1000m～2000m:额定容量降额3%～5%;——海拔2000m～3000m:额定容量降额6%～10%。6.1.5其他条件2023,4.6.2的污染等级I;b)室外设备运行条件：室外油浸式变压器应满足GB/T1094.1—2013,4.2规定；幅值允差7.1.1一般要求PWM整流器、储能电容单元、H桥变流器、直流隔离开关、外旁通回路及控制保护系统等设备的7.1.2对外接口要求6控制保护系统应预留与上层控制系统、等离子体控制系统、失超检测与保护系统、设备层控制器、联锁控制器、测量系统和数据采集系统的通信及硬接线接口。设备应设置检修、调试和试验接口，接口布置应便于现场维护、绝缘试验、回路检查、信号测试和故障定位。足接触电阻和温升要求的导电镀层。非连接区母排搭接面载流能力宜按表3规定的电流密度进行设计，并应通过温升校核电流等级A电流密度铜铝采用弹簧垫圈、碟形弹簧垫圈、双螺母、防松7材质K裸铜铜铝87.2.4电压波动磁体电源应按磁体负载要求确定额定及最大输出电压、电流和允许过载能力。在额定工况下，电源应能连续稳定输出额定电流，且各项指标应符合设计规定。串联功率器件的数量电压均衡度功率器件的电流均衡度246或8功率器件的电流均衡度12及以上等离子体控制系统聚变装置中央控制系统失超检测系统(如有)失超保护系统(如有)对外主控制层主控制层联锁控制器设备控制层设备层联锁控制器设备状态巡检磁约束聚变装置电压源型磁体电源主控制层运行控制器设备层运行控制器控制保护系统电源设备数据存储数据采集e)支持本地控制、远程控制、调试控制和维护控制等运行方式；磁体电源保护功能和故障分级宜按表7执行。保护动作应与系统运行方式、负载状态和上层控制要求相协调。保护系统应具备但不限于下列保护功能：网侧过压/欠压保护、直流母线过压/欠压保护、交流侧过流保护、直流侧过流保护、快熔故障保护、功率器件故障保护、过温保护、冷却系统异常保护、控制电源异常保护、接地故障保护、失超联锁保护和急停保护：d)二级过流保护：电流超过1.4倍额定值时，应执行二级过流保护动作，动作延时20ms;g)二级快熔故障保护：除交流侧外的其他快速熔断器故障时，应执行保护动作；i)功率器件模块故障保护：功率器件模块自检或状态反馈异常时，应执行保护动作；k)冷却系统异常保护：冷却系统流量、压力或温度超出设定安全范围时，应执行保护动作；故障类型I级路器和软启动回路，触发旁通及泄能装置、、并向上层控制发送故障信号。母线过压/欠压故障、锁相故障、支路不均流故障、控制运算超时PWM整流器稳压，H桥变流器以一定速率降电流，当电流下降到设定值时，封锁PWM整流器和H桥变发生直流过压故障时，应按规定触发泄能装网侧过压/欠压、三级过流、二级快熔故障、其他检测点过温、控制电源异常、冷却系统异常、外部故障PWM整流器稳压，H桥变流器以一定速率降电流，当电流下降到设定值时，封锁H桥变流器脉冲，并向上层控制发送故障信号。e)交、直流母排报警信号；g)控制器运行状态、通信状态、同步状态和故障录波状态。a)状态量和告警量采集周期宜不大于100ms,参与联锁保护的关键信号采集周期宜不大于10ms;b)开关量状态变化的识别时间宜不大于20ms,状态变化应能正确显示、记录和上传；d)事件记录时间分辨率宜不大于1ms。b)直流母线电压、电流；8.1一般要求接部位应可靠紧固，并便于检查和维护。试验项目章条号123456空载电压试验7电压响应试验89四象限运行能力试验规范性检查应采用目测法检查和必要的辅助检查相结合的方式进行。检查内容应包括但不限于：设备完整性、安装牢固性、标识完整性，以及电气、控制、冷却系统等接口连接的正确性与可靠性。试验过程中，应检查冷却管路、接头、阀门等水冷部件在规定试验压力和持续时间内是否发生渗漏及影响正常运行的异常现象。轻载试验用于验证电压源型磁体电源系统在轻载工况下的运均流试验用于验证并联功率器件或并联H桥变流器在额定运行条件下的电流分配均衡能力。包装箱外部应标明产品名称、型号规格、箱号、质量、外形尺寸、重心位置、吊装位置、储运方向、防潮、防雨、防振、防倾倒和“小心轻放”等标志。包装储运图示标志应符合GB/T191的规定。的6.8和6.9的规定。经包装的设备应存放在通风良好、无腐蚀性气体、无明显振侧放或堆压；相对湿度不宜超过90%。长期贮存时，应定期检查包装状态、防潮状态和设备外观。设备可根据结构尺寸、质量、运输条件和现场安装要求进行整体运输或分解运输。采用分解运输时，应符合下列要求：b)拆卸前应做好部件、线缆、接口及连接