EAST接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)建

會(huì)計(jì)學(xué)1EAST接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)建主要內(nèi)容ASIPPEAST接地系統(tǒng)接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)接地系統(tǒng)的構(gòu)建－－已完成工作現(xiàn)狀與問(wèn)題ITER與EAST接地設(shè)計(jì)的異同第1頁(yè)/共28頁(yè)接地設(shè)計(jì)的主要目的與基本內(nèi)容ASIPPEAST接地系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)按其功用和目的可分為二種類(lèi)型：其一為功能型接地，如工作接地；屏蔽接地；信號(hào)或邏輯接地（又稱(chēng)為低電平直流參照電位接地）。其二為保護(hù)型接地，如保安接地；防雷接地；防靜電接地及防腐蝕接地等等。第2頁(yè)/共28頁(yè)接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的與基本內(nèi)容ASIPPEAST接地系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)與依據(jù)：應(yīng)用接地設(shè)計(jì)的基本原理，參考建筑、電力、通訊等系統(tǒng)現(xiàn)有有關(guān)接地設(shè)計(jì)的技術(shù)規(guī)程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（GB國(guó)標(biāo)，及IEC標(biāo)準(zhǔn)等），根據(jù)接地設(shè)計(jì)的工程實(shí)踐及其最新進(jìn)展，根據(jù)托卡馬克裝置的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的特點(diǎn)，以及各分系統(tǒng)的具體要求，參照國(guó)內(nèi)外同類(lèi)裝置接地設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本所有關(guān)設(shè)施的歷史與現(xiàn)狀，合理地設(shè)計(jì)一個(gè)完整的接地系統(tǒng)，構(gòu)建一個(gè)公共接地平臺(tái)。以期實(shí)現(xiàn)：裝置所有分系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，保證設(shè)備和人身的安全，在各種可能的故障態(tài)下，防止故障的擴(kuò)大，減輕事故的損害，同時(shí)，減小并防止對(duì)弱電系統(tǒng)的電磁干擾和電磁脈沖的危害，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的電磁兼容。第3頁(yè)/共28頁(yè)ASIPPEAST接地系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)的目的和要求其一，防止并保護(hù)各種可能的（內(nèi)部或外部的、正常運(yùn)行或故障態(tài)的）過(guò)電壓和過(guò)電流對(duì)裝置與設(shè)備的危害，保證裝置的正常運(yùn)行以及設(shè)備和人身的安全。其二，防止并保護(hù)各種可能的（自身的或外界的）電磁脈沖和電磁干擾對(duì)電子設(shè)備和敏感部件的危害，在日趨嚴(yán)重的復(fù)雜電磁環(huán)境下實(shí)現(xiàn)測(cè)量、采集、診斷、控制系統(tǒng)的電磁兼容。第4頁(yè)/共28頁(yè)BDSGP系統(tǒng)ASIPPEAST接地系統(tǒng)BDSGP系統(tǒng)慨念等電位連接（Bounding）、分流（Dividing）、屏蔽（Shielding）、接地（Grounding）、保護(hù)（Protecting）,即所謂BDSGP系統(tǒng)，將接地設(shè)計(jì)與等電位連接、分流、屏蔽、保護(hù)設(shè)計(jì)統(tǒng)一進(jìn)行，是國(guó)內(nèi)外建筑、電力、電子、通訊系統(tǒng)多年來(lái)雷電防護(hù)與電磁兼容的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，亦是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的有效措施。第5頁(yè)/共28頁(yè)EAST接地設(shè)計(jì)的技術(shù)要求ASIPPEAST接地系統(tǒng)

1、使裝置的所有帶電工作部件運(yùn)行于一定的許用電壓之內(nèi)，（視部件的工作電壓和絕緣耐壓水平而定）。2、限制裝置的所有非帶電部件對(duì)地及其相互之間的電壓。3、為各種可能的故障態(tài)下的各種復(fù)雜的故障電流提供一個(gè)低阻通道，既要限制故障電流和接地電流的大小，又要防止可能出現(xiàn)的過(guò)電壓。4、

防止任何可能的與裝置具有電磁耦合的金屬回路，避免與等離子體的耦合而感應(yīng)的渦流，及其在裝置和裝置周?chē)a(chǎn)生的雜散磁場(chǎng)的影響；防止在等離子體突然破裂時(shí)感應(yīng)的過(guò)電壓及其危害。EAST裝置周?chē)芫€密布，極向場(chǎng)電磁系統(tǒng)為空芯結(jié)構(gòu)，該項(xiàng)危害不能忽視。5、

減小并防止測(cè)量、控制、診斷及數(shù)據(jù)采集等弱電系統(tǒng)的外在干擾，及其相互之間的干擾。與隔離、屏蔽、濾波等技術(shù)配合使用，統(tǒng)一設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的電磁兼容。6、

防止并保護(hù)雷擊和各種故障時(shí)的反擊過(guò)電壓，特別要注意對(duì)外界電磁干擾極其敏感的、對(duì)雷電等電磁脈沖和過(guò)電壓耐受能力很低的電子設(shè)備的防護(hù)第6頁(yè)/共28頁(yè)EAST接地系統(tǒng)構(gòu)成ASIPPEAST接地系統(tǒng)接地裝置接地網(wǎng)接地端紐接地母線接地對(duì)象防雷裝置低壓配電第7頁(yè)/共28頁(yè)實(shí)驗(yàn)建筑地網(wǎng)平面圖ASIPPEAST接地系統(tǒng)第8頁(yè)/共28頁(yè)接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖ASIPPEAST接地系統(tǒng)第9頁(yè)/共28頁(yè)接地裝置與總接地網(wǎng)ASIPPEAST接地系統(tǒng)

（1）

以各實(shí)驗(yàn)大廳建筑物基礎(chǔ)中的鋼筋作為自然接地體，以及建筑物周?chē)笤O(shè)的補(bǔ)充接地體構(gòu)成各大廳的接地裝置。（2）

各實(shí)驗(yàn)大廳內(nèi)應(yīng)敷設(shè)均壓網(wǎng)。均壓網(wǎng)應(yīng)以最嚴(yán)重的接地故障態(tài)，按跨步電勢(shì)和接觸電勢(shì)進(jìn)行校核。均壓網(wǎng)與接地裝置相連，構(gòu)成各大廳的分接地網(wǎng)，并在適當(dāng)位置設(shè)立一個(gè)，也僅僅設(shè)立一個(gè)接地端紐。（3）

將裝置、電源、低溫、輔助加熱等有關(guān)實(shí)驗(yàn)大廳的接地網(wǎng)在各自的接地端紐（或地網(wǎng)邊緣）處，以連接干線聯(lián)成一體，構(gòu)成總接地網(wǎng)（一個(gè)統(tǒng)一的共用地網(wǎng)）及總接地端紐。連接干線可使用大截面鋼管或鋼帶，并按故障態(tài)下流經(jīng)的最大電流進(jìn)行電動(dòng)穩(wěn)定性和電熱穩(wěn)定性校核?？偨拥鼐W(wǎng)接地電阻應(yīng)不大于0.5歐（并非限定值）。由于實(shí)驗(yàn)建筑占地面積較大（約11000平方米），該數(shù)值一般不難滿足。（4）

總接地網(wǎng)下的各金屬構(gòu)件和管道，均作均壓連接。（5）鑒于極向場(chǎng)電磁系統(tǒng)為空芯結(jié)構(gòu)，等離子體快速變化時(shí)在裝置和裝置周?chē)a(chǎn)生的雜散磁場(chǎng)的影響不可忽視。裝置主機(jī)的基礎(chǔ)（14m14m）采用無(wú)磁鋼鋼筋，并作絕緣綁扎。以減小其中感生渦流的影響。

第10頁(yè)/共28頁(yè)接地母線ASIPPEAST接地系統(tǒng)

工作接地G1，屏敝接地G2，測(cè)量、控制、診斷等弱電接地G3，以及保安接地與等電位連接G4（B）。各接地母線互相絕緣，各自獨(dú)立，不得混用，不得形成回路。唯一的例外是，保安接地與等電位連接G4，通過(guò)預(yù)埋的接地連接帶與接地網(wǎng)作多點(diǎn)連接（焊接）。形成一個(gè)與地網(wǎng)多點(diǎn)相連的環(huán)形等電位連接帶（網(wǎng)狀）。除保安接地與等電位連接G4外，各接地母線均引自各實(shí)驗(yàn)大廳內(nèi)分接地網(wǎng)的接地端紐，且只能有此一點(diǎn)與地網(wǎng)相連（一點(diǎn)接地原則）。各接地母線采用絕緣支承，互相絕緣并對(duì)墻壁絕緣，各自不構(gòu)成回路。接地母排上設(shè)置若干分接地端紐，以接地支線引向各接地對(duì)象－－其布局類(lèi)似于一樹(shù)形結(jié)構(gòu)，如圖三所示。在總接地端紐處適當(dāng)位置（G4

之外）設(shè)置接地電流監(jiān)測(cè)裝置，以監(jiān)測(cè)接地系統(tǒng)（G1,G2,G3)的狀態(tài)與故障。接地母線與接地支線均應(yīng)在其根部適當(dāng)位置設(shè)立斷接卡，以隨時(shí)監(jiān)測(cè)檢查局部接地回路的存在。第11頁(yè)/共28頁(yè)接地母線布局簡(jiǎn)化示意圖ASIPPEAST接地系統(tǒng)第12頁(yè)/共28頁(yè)接地母線位置示意圖ASIPPEAST接地系統(tǒng)第13頁(yè)/共28頁(yè)

接地對(duì)象ASIPPEAST接地系統(tǒng)EAST裝置接地系統(tǒng)的接地對(duì)象相應(yīng)可劃分為：（1）

工作接地G1裝置的所有電氣回路僅有一點(diǎn)直接與其相連或通過(guò)一定大小的電阻與其連接。例如，裝置超導(dǎo)磁體及其AC/DC變流電源（1.00~2.85KV/15KA，12組），采用中性點(diǎn)（或人工中性點(diǎn)）通過(guò)一限流電阻與其連接。中性點(diǎn)接地的目的，在于降低磁體和電源的對(duì)地絕緣電壓。接地電流一般限制在10安培量級(jí)，而接地故障電壓限制在其設(shè)計(jì)安全值之內(nèi)。對(duì)于超導(dǎo)磁體及其AC/DC變流電源，該值分別為10KV和5KV。裝置所有的結(jié)構(gòu)件，如基礎(chǔ)、支承、真空室、內(nèi)襯、線圈外殼、氮屏等，均通過(guò)適當(dāng)大小的電阻與其連接，如圖四所示。接地電阻的大小應(yīng)按盡量限制故障電流并使其對(duì)地電壓不超過(guò)設(shè)計(jì)安全值而定。考慮到與裝置本體相連的各種傳感器和電子設(shè)備的絕緣耐壓，該電壓值不可過(guò)高，可取為1KV（？）以下。第14頁(yè)/共28頁(yè)

接地對(duì)象ASIPPEAST接地系統(tǒng)（2）屏蔽接地G2所有電子儀器的屏蔽層，以及所有信號(hào)電纜的屏蔽層（發(fā)送信號(hào)者在其信號(hào)發(fā)送端均；接收信號(hào)者在其信號(hào)接收端）與其一點(diǎn)相連，注意不得構(gòu)成接地回路，屏蔽接地母線為截面不小于25mm2的銅線或銅排。

（3）直流電位參照地（或稱(chēng)邏輯地）G3所有測(cè)量、控制、診斷、數(shù)據(jù)采集等弱電系統(tǒng)的直流電位參照地，在接收端與其一點(diǎn)相連。以提供一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的參照電位。直流電位參照地亦為截面不小于25mm2的銅線或銅排。第15頁(yè)/共28頁(yè)

接地對(duì)象ASIPPEAST接地系統(tǒng)（4）保安接地與等電位連接G4所有電氣設(shè)備的金屬外殼、裝置平臺(tái)、裝置的冷卻管道均應(yīng)與其相連。所有進(jìn)入建筑物的外來(lái)導(dǎo)電物（如水、氣、電等金屬管道，電力電纜、信號(hào)線纜鎧裝等），在其進(jìn)入地點(diǎn)，就近連到等電位連接帶，或直接連到環(huán)形接地體或建筑的鋼筋上。低壓交流系統(tǒng)的接地型式，采用TN-S系統(tǒng)：中性線與保護(hù)線是分開(kāi)的(三相五線制）。即低壓交流系統(tǒng)（AC380V）的中性點(diǎn)，以專(zhuān)用絕緣導(dǎo)線與保安接地與等電位連接G4相連。以保證低壓電氣裝置外殼的對(duì)地故障電壓不大于50V（交流有效值）。并設(shè)保安繼電器，使對(duì)地故障電流可被立即檢測(cè)而動(dòng)作于電源開(kāi)關(guān)跳閘。保安接地與等電位連接，以采用截面不小于50×5mm2的銅排為宜。其與地網(wǎng)相連的接地連接帶，可采用50×5mm2鍍鋅扁鋼，每間距4～5米一根，與地網(wǎng)多點(diǎn)連接（焊接）。第16頁(yè)/共28頁(yè)接地對(duì)象連接示意圖－－據(jù)05年10月決議修訂ASIPPEAST接地系統(tǒng)第17頁(yè)/共28頁(yè)關(guān)于低壓配電的接地方式的建議

ASIPPEAST接地系統(tǒng)設(shè)置一相對(duì)獨(dú)立的“干凈”的低壓配電變壓器（T1），專(zhuān)門(mén)供給系統(tǒng)中的敏感負(fù)載（如微機(jī)、控制系統(tǒng)、電子儀器等對(duì)電源波形、電壓等要求較高的負(fù)載），與動(dòng)力用電低壓配電變壓器分開(kāi)設(shè)置。第18頁(yè)/共28頁(yè)

關(guān)于低壓配電的接地方式的建議

ASIPPEAST接地系統(tǒng)其接地方式，建議按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和《HT－7U接地系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)》中的有關(guān)內(nèi)容實(shí)行，采用TN-S系統(tǒng)。控制用的配電變壓器T1

建議按下圖所示接地方式進(jìn)行：第19頁(yè)/共28頁(yè)防雷設(shè)計(jì)ASIPPEAST接地系統(tǒng)根據(jù)全國(guó)年平均雷暴日數(shù)分布圖可知，合肥地區(qū)的年平均雷暴日數(shù)約30，尚不屬于多雷地區(qū)（年平均雷暴日數(shù)大于40），但也不屬于少雷地區(qū)（年平均雷暴日數(shù)小于15）對(duì)于位置分離的實(shí)驗(yàn)建筑，以各大廳頂部四周的避雷帶為接閃器，以大廳周邊砼柱內(nèi)的鋼筋作為引下線（或以各大廳四周均勻分布的每面不少于二根的鍍鋅鋼帶為引下線），以大廳的接地裝置作為接地體，構(gòu)成各自的防雷系統(tǒng)。對(duì)于位置緊密聯(lián)成一體的相鄰建筑，應(yīng)按一座建筑物處理，構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的防雷系統(tǒng)。其相鄰墻面原有的引下線應(yīng)予拆除。建筑物的鋼筋在施工過(guò)程中作適當(dāng)連接（多點(diǎn)焊接）使其形成一個(gè)稀疏的“法拉第籠”，具有一定的屏蔽作用。實(shí)驗(yàn)大廳內(nèi)部應(yīng)按各分系統(tǒng)的不同位置以及對(duì)電磁兼容的要求，對(duì)本系統(tǒng)所處區(qū)域的電磁脈沖防護(hù)作統(tǒng)一考慮。各分系統(tǒng)不同區(qū)域之間的介面處，設(shè)置均壓連接帶，所有進(jìn)出介面處的金屬管線均作等電位連接，并設(shè)浪涌保護(hù)器。（測(cè)量、診斷、控制各有關(guān)分系統(tǒng)應(yīng)予以重視）同時(shí)使本系統(tǒng)的電子設(shè)備與外墻或避雷引下線不可相距太近（大于1～2米），并要注意加強(qiáng)自身的屏蔽措施與過(guò)電壓保護(hù)，以防雷擊時(shí)的電磁脈沖及反擊過(guò)電壓的危害。第20頁(yè)/共28頁(yè)小結(jié)－－EAST接地設(shè)計(jì)的基本原則ASIPPEAST接地系統(tǒng)共用地網(wǎng)（統(tǒng)一接地平臺(tái)）分類(lèi)接地母線（G1,G2,G3,G4-B)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)與一點(diǎn)接地（G1,G2,G3）網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與多點(diǎn)接地（G4-B)

EMC與BDSGP電磁脈沖防護(hù)第21頁(yè)/共28頁(yè)說(shuō)明ASIPPEAST接地系統(tǒng)本項(xiàng)工作的任務(wù)，主要是根據(jù)EAST裝置的特點(diǎn)與要求，提供一個(gè)接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，建設(shè)一個(gè)可供各分系統(tǒng)共同使用的接地平臺(tái)，以保證裝置的安全運(yùn)行與電磁兼容。

該接地系統(tǒng)（平臺(tái)）具有一個(gè)經(jīng)各分系統(tǒng)討論認(rèn)可的接地設(shè)計(jì)思想與實(shí)施原則。只有按此統(tǒng)一實(shí)行，才可能實(shí)現(xiàn)其功能與目標(biāo)；否則，該接地平臺(tái)將遭到破壞而不復(fù)存在。各分系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)自身的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、性能要求與運(yùn)行方式，完成本系統(tǒng)的接地設(shè)計(jì)，并按此接地設(shè)計(jì)原則自行實(shí)施。其中，與接地有關(guān)的故障態(tài)的分析、計(jì)算與保護(hù)，不可或缺。該接地設(shè)計(jì)與實(shí)施原則，如被認(rèn)可并批準(zhǔn)執(zhí)行，應(yīng)由項(xiàng)目辦統(tǒng)一管理，監(jiān)督實(shí)行。如某分系統(tǒng)需要獨(dú)立的接地系統(tǒng)，可由項(xiàng)目辦批準(zhǔn)實(shí)行。但該獨(dú)立接地系統(tǒng)必須與共用接地平臺(tái)徹底分離，防止任何可能的相互耦合與干擾，并設(shè)有相互間的電位均衡與保護(hù)措施。（如診斷與控制，高壓變電所）由于缺乏系統(tǒng)深入的研究與工程經(jīng)驗(yàn)的限制，該接地設(shè)計(jì)遠(yuǎn)非完美無(wú)缺。一個(gè)理想而完善的接地設(shè)計(jì)，有待所有方面的高度重視與共同努力。如對(duì)上述接地設(shè)計(jì)有任何意見(jiàn)或建議，請(qǐng)盡快提出。由項(xiàng)目辦討論決策，以便修改完善。亡羊補(bǔ)牢，猶未為晚。第22頁(yè)/共28頁(yè)迄今已完成的工作

ASIPPEAST接地系統(tǒng)接地系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)接地網(wǎng)的工藝要求低壓配電接地的建議配合項(xiàng)目辦，征集EAST各分系統(tǒng)關(guān)于接地設(shè)計(jì)的技術(shù)要求配合項(xiàng)目辦，完成土建設(shè)計(jì)單位（省建筑設(shè)計(jì)院）有關(guān)接地系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)與工程圖紙的校核配合項(xiàng)目辦與土建，完成實(shí)驗(yàn)大廳新建部分接地網(wǎng)與接地母線的施工配合項(xiàng)目辦與土建，對(duì)實(shí)驗(yàn)大廳新建部分接地網(wǎng)與接地母線的施工記錄進(jìn)行了檢查，提出意見(jiàn)對(duì)各分系統(tǒng)提出的有關(guān)接地設(shè)計(jì)的