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CRAFT高功率电源平台获重要进展:成功实现100 kA直流回路分断

文章来源:文:李华 图:胡星光 发布时间:2021-09-16

近日,等离子体所CRAFT项目电源团队首次研发成功100kA的单体真空开关并成功分断100kA直流回路,在世界高储能直流分断技术领域取得新的突破。

基于人工过零的直流回路分断技术承担着超导磁体失超保护的重任,是确保CRAFT项目磁体安全的重要防线。该项目直流回路电流达到100 kA(ITER最高69 kA),分断要求极为苛刻,需要满足高参数、高储能、高可靠性的“三高”要求。长期以来,相关技术由俄罗斯、欧盟等掌控,项目团队进行自主研制的难度和风险较大。

在课题组宋执权研究员和李华助理研究员的带领下,博士生仝玮、胡星光、徐猛等人历时2年,圆满完成了开关结构、人工过零回路、缓冲回路等一系列关键设计,并与中船集团第712研究所一起解决了多项工程技术难题,于今年3月份完成样机并持续开展试验。在试验中,项目团队采用了单体双断口串联结构,隔离电压可达20kV以上,同时开关采用电磁斥力操动机构,保证快速性和一致性。在开关分断的瞬间,由人工过零电路向其注入反向脉冲电流,使得开关触头的电流强迫过零,从而熄灭电弧,顺利完成了100kA峰值电流下的首次过零点关断,标志着我国在直流大电流开关领域和失超保护系统领域达到世界最高水平。项目团队将继续开展大电流下直流开关分断可靠性的研究,以满足未来超导磁体的安全防护需求。


开关分断试验波形


真空开关样机




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