[发明专利]一种用于回旋加速器偏转引出的高压打火主动保护回路

说明书

本发明提出一种用于回旋加速器偏转引出的高压打火主动保护回路，包括用于给该保护回路供电的直流高压电源、用于给该保护回路滤波的高压薄膜电容器、用于给该保护回路高压打火储能的高压薄膜电容器和玻璃釉高压无感电阻、用于给该保护回路负载馈入高压的高压馈入装置、用于连接该保护回路各个元器件连接的高压传输线缆、用于包裹该高压传输线缆的绝缘层部件；高压薄膜电容器与所述直流高压电源并联，玻璃釉高压无感电阻串联在该保护回路中，其一端连接所述高压薄膜电容器、另一端连接所述高压馈入装置，高压馈入装置远离该玻璃釉高压无感电阻的一端连接负载。本发明解决了回旋加速器领域人们一直渴望解决但始终未能获得成功的高压打火的技术难题。

技术领域

本发明属于回旋加速器领域，具体涉及一种用于回旋加速器偏转引出的高压打火主动保护回路。

背景技术

230MeV超导回旋加速器静电引出偏转板实验装置高压试验过程中，需要设计高压输入回路。在束流引出过程中，需要在引出区放置两个静电偏转板，由于加速器结构紧凑，留给偏转板的空间十分狭小，因此，静电偏转板的高压打火在回旋加速器中变得十分临界。

回旋加速器领域静电偏转引出方式中的高压馈入产生的打火反应不同于380V三相交流供配电回路中的打火现象。通常意义电路环境是：进电为380V或220V交流电供电环境，电流一般为数十安培，当回路中因并联负载功率过大导致产生的电流超过额定保护电流值时，供电回路会自动切断，切断方式为保险丝烧断或断路器跳闸，这种方式的保护称之为被动保护。在回旋加速器领域环境则完全不同：回旋加速器领域的高压馈电输入为100kv直流电，电流根据高压电源的额定参数而定，一般为几个毫安，静电偏转板馈电回路中产生打火的点主要发生在以下几处：一是负载处，该处的打火主要是因为负载抛光工艺不满足高压环境需求，在100kv高压环境下产生的尖端放电效应导致的打火，其作用类似于电抛光工艺；二是回路中某个连接点，主要原因是接触不良或连接处有尖端产生放电，也有可能是累计电荷未能及时释放消化导致的电荷瞬间释放引起的打火。根据实验观测，打火反应产生时，产生的脉冲式尖端放电最高为500uA，正常运行状态下100kv馈电时，对地的漏电流稳定在30-40uA内。

现有技术对于大高压和微弱电流环境的打火问题，一般采用三种方法：或者忽略不计、或者采用芯片级别的高压集成电路保护装置、或者采用被动式保护方法。如果采用第二种，其电路结构非常复杂，因为作为一个通用电路要把各种各样的风险考虑进去，这就需要在电路中设计很多种回路、很多种开关、很多种频率；如果采用第一种，则因为打火时产生的500微安脉冲电流会将负载工艺元件表面的氧化层打掉、氧化层被破坏电场则不均匀，电场不均匀则整个试验结果将废掉。如果采用第三种方法，高压回路出现打火时将电路断开、然后试着将电压降下来再升上去直到不再出现打火现象为止，此种方法升压过程非常缓慢。因为以上原因，国内外同类加速器静电偏转引出的高压馈电回路设计均存在一定缺陷：高压输入回路系统设计中，并未考虑到高压打火时储能效应，仅采用小阻值电阻作为限流用途。

发明内容

本发明针对现有高压回路存在设计缺陷的情况，提供一种用于回旋加速器偏转引出的高压打火主动保护回路，实现在高压环境下能够有效控制临界打火的现象。

本发明为解决其技术问题提出以下技术方案

一种用于回旋加速器偏转引出的高压打火主动保护回路，包括用于给该保护回路供电的直流高压电源、用于给该保护回路滤波的高压薄膜电容器、用于给该保护回路高压打火储能的高压薄膜电容器和玻璃釉高压无感电阻、用于给该保护回路负载馈入高压的高压馈入装置、用于连接该保护回路各个元器件连接的高压传输线缆、用于包裹该高压传输线缆的绝缘层部件；所述高压薄膜电容器与所述直流高压电源并联，所述玻璃釉高压无感电阻串联在该保护回路中，其一端连接所述高压薄膜电容器、另一端连接所述高压馈入装置，所述高压馈入装置远离该玻璃釉高压无感电阻的一端连接负载。