一种接地等电位箱

1.本实用新型涉及一种加速器接地技术领域，特别是关于一种接地等电位箱。


背景技术：

2.重离子加速器是一种通过人工方法将重离子加速，形成重离子束流，并用于开展重离子物理研究的装置。重离子加速器是认识物质深层结构的重要工具，在工农业、医疗、科研、国防等方面具有广泛应用。
3.接地系统在重离子加速器中的作用除了保障安全，对于装置的电磁兼容性也至关重要。重离子加速器装置的配电系统通常为tn-s制式，采用过流保护，安全性高。但因其pe线长，地线阻抗高，会导致地线串扰问题；重离子加速器装置中通常敷设专用地网，按照需求就近引出接地，称为“工艺接地”，其地线系统的结构符合tt制式。这种方案可以保障良好的接地性能，但发生设备接地故障时，因故障电流较小，不易及时发现。同时，两类接地系统之间存在产生危险电势差的风险；如果按照tn-s制式在负荷侧重复接地方式运行，尽管提高了安全性，但会导致地线干扰问题。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种接地等电位箱，其能实现重离子加速器装置的敏感工艺设备平时按照tt制式运行，当发生接地故障或者两类接地系统之间电势差超过安全阈值时，通过接地等电位箱迅速切换为tn-s重复接地方式或者实现等电位。
5.为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种接地等电位箱，其包括：箱体，其上设置有配电地端子和工艺地端子；开关组件，设置在所述箱体内，两端分别与所述配电地端子和所述工艺地端子连接，将配电地和工艺地隔离；微控制模块，设置在所述箱体内，其输出控制端与所述开关组件的信号控制端连接，所述微控制模块的第一输入端、第二输入端分别与所述配电地端子和所述工艺地端子连接，用于实时检测所述开关组件两端的电压，第三输入端与所述工艺配电柜连接，用于检测突变电流；所述微控制模块根据检测到的电压电流信号控制所述开关组件的工作状态，实现等电位。
6.进一步，所述开关组件包括并联的火花隙开关和接触开关；
7.所述火花隙开关的两端分别与所述配电地端子和所述工艺地端子连接；
8.所述接触开关的两端分别与所述配电地端子和所述工艺地端子连接；所述接触开关的控制端为所述开关组件的信号控制端，与所述微控制模块的输出控制端连接。
9.进一步，所述微控制模块包括微控制器、触发器、电流检测模块、电压检测模块和电流探头；
10.所述电流检测模块的输入端与所述电流探头的输出端连接，所述电流探头的输入端作为所述第三输入端与所述工艺配电柜连接，用于检测突变电流，并传输至所述微控制器；
11.所述电压检测模块的两端分别作为所述第一输入端和第二输入端，分别与所述配
电地端子和所述工艺地端子连接，将检测到的配电地与工艺地两地之间的瞬态过电压峰值及工频电压值，传输至所述微控制器；
12.所述微控制器的输入端分别与所述电流检测模块的输出端和所述电压检测模块的输出端连接，所述微控制器的输出端与所述触发器的输入端连接，根据接收到的电压及电流信号控制所述触发器通断；
13.所述触发器的输出端与所述开关组件的信号控制端连接，用于发送驱动信号实现配电地在工艺地侧重复接地。
14.进一步，所述电流探头包括信号线和电流传感器；所述电流传感器设置在所述工艺配电柜内的进线零线和工艺地线进线上，将检测到的突变电流经所述信号线传输至所述电流检测模块内。
15.进一步，所述电流探头设置为两组以上，以实现两组或多组不同地之间的隔离。
16.进一步，所述箱体上设置有控制屏；所述控制屏与所述微控制器连接进行信息交互，用于参数设置和接地等电位箱状态显示。
17.进一步，所述箱体上设置有通信接口；所述通信接口与所述微控制器的输出端连接，通过所述通信接口将所述微控制器内的数据上传至后台，实现远程控制。
18.进一步，所述箱体上设置有电源端口；所述电源端口与所述微控制器模块连接，用于为所述微控制器模块供电。
19.本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
20.1、本实用新型可实现重离子加速器工艺接地与配电地在不同工况时，对于地线结构的切换功能，综合考虑了安全和性能。
21.2、本实用新型电压和电流阈值可调，只需更换火花隙开关或增减电流传感器数量就可实现对不同环境的使用需求，通用性好。
22.3、本实用新型可实现重离子加速器工艺接地系统与配电地系统之间工频和高频噪声在正常工况时的隔离功能，对于加速器电磁兼容性实现具有重要意义。
23.4、本实用新型为后台数据处理分析提供了地线参数测试基础平台。
附图说明
24.图1是本实用新型一实施例中接地等电位箱的整体结构示意图；
25.图2是本实用新型一实施例中工艺配电柜接地结构示意图；
26.图3是本实用新型一实施例中接地系统等电位箱连接示意图；
27.图4是本实用新型一实施例中接地模式切换示意图；
28.附图标记：
29.1-箱体；1.2-配电地端子；1.3-控制屏；1.4-通讯接口；1.5-工艺地端子；1.6电源端口；
30.2-开关组件；2.1-火花隙开关；2.2-接触开关；
31.3-微控制模块；3.1-微控制器；3.2-触发器；3.3-电流检测模块；3.4-电压检测模块； 3.5-电流探头；
32.4-工艺配电柜；4.1-机柜；4.2-零线(总)；4.3-零线排；4.4-pe线(总)；4.5-pe排； 4.6-工艺地排；4.7-工艺地线(总)；
33.5-工艺地网；
34.6-配电地网。
具体实施方式
35.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
37.在本实用新型的一个实施例中，提供一种接地等电位箱。本实施例中，如图1至图3所示，该接地等电位箱包括：
38.箱体1，其上设置有配电地端子1.2和工艺地端子1.5，通过配电地端子1.2和工艺地端子1.5分别连接至两类接地系统；
39.开关组件2，设置在箱体1内，两端分别与配电地端子1.2和工艺地端子1.5连接，将配电地网6和工艺地网5隔离；
40.微控制模块3，设置在箱体1内，其输出控制端与开关组件2的信号控制端连接，微控制模块3的第一输入端、第二输入端分别与配电地端子1.2和工艺地端子1.5连接，用于实时检测开关组件2两端的电压，第三输入端与工艺配电柜4连接，用于检测突变电流；
41.微控制模块3根据检测到的电压电流信号控制开关组件2的工作状态，实现等电位。
42.上述实施例中，开关组件2包括并联的火花隙开关2.1和接触开关2.2。火花隙开关2.1的两端分别与配电地端子1.2和工艺地端子1.5连接；接触开关2.2的两端分别与配电地端子1.2和工艺地端子1.5连接；接触开关2.2的控制端为开关组件2的信号控制端，与微控制模块3的输出控制端连接。
43.上述实施例中，微控制模块3包括微控制器3.1、触发器3.2、电流检测模块3.3、电压检测模块3.4和电流探头3.5。电流检测模块3.3的输入端与电流探头3.5的输出端连接，电流探头3.5的输入端作为第三输入端与工艺配电柜4连接，用于检测突变电流，并传输至微控制器3.1。电压检测模块3.4的两端分别作为第一输入端和第二输入端，分别与配电地端子1.2和工艺地端子1.5连接，将检测到的配电地与工艺地两地之间的瞬态过电压峰值及工频电压值，传输至微控制器3.1。微控制器3.1的输入端分别与电流检测模块3.3的输出端和电压检测模块3.4的输出端连接，微控制器3.1的输出端与触发器3.2的输入端连接，根据接收到的电压及电流信号控制触发器3.2通断。触发器3.2的输出端与开关组件2的信号控制端连接，用于发送驱动信号实现配电地在工艺地侧重复接地。
44.上述实施例中，电流探头3.5包括信号线和电流传感器。电流传感器设置在工艺配电柜4内的进线零线4.2和工艺地线进线4.7上，将检测到的突变电流经信号线传输至电流检测模块3.3内。
45.上述实施例中，如图3所示，电流探头3.5设置为两组以上，以实现两组或多组不同地之间的隔离。
46.上述实施例中，箱体1上设置有控制屏1.3。控制屏1.3与微控制器3.1连接进行信息交互，用于参数设置和接地等电位箱状态显示。
47.上述实施例中，箱体1上设置有通信接口1.4。通信接口1.4与微控制器3.1的输出端连接，通过通信接口1.4将微控制器3.1内的数据上传至后台，实现远程控制。
48.在本实施例中，通讯接口1.4可依据需要采用网口、usb等形式，为保障可靠性，本实施例优先采用光纤。
49.上述实施例中，箱体1上设置有电源端口1.6。电源端口1.6与微控制器模块3连接，用于为微控制器模块3供电。
50.综上，本实用新型的使用方法，如图4所示，包括以下步骤：
51.1)通过检测开关组件2两端的电压信号，获取需建立等电位场合的两个或多个电气之间的电压信号；
52.其中，工艺接地网5沿着工艺系统就近敷设，在工艺配电柜就近设置接地引出点；工艺配电柜由通用配电柜和增加与机柜4.1绝缘安装的工艺地排4.6组成，该地排作为工艺设备接地转接用途；工艺地排通过工艺地线(总)4.7连至工艺接地网5上的接地点；工艺配电柜4内零线排4.3和pe排4.5通过4.2-零线(总)和4.4-pe线(总) 与上级配电室动力柜连接；配电地端子1.2和工艺地端子1.5分别接至pe排4.5和工艺地排4.6；电流传感器采用两组，分别连至零线(总)4.2和工艺地线(总)4.7；电源端口1.6接交流供电；通讯接口1.4依据实际连接通讯线进行选取；
53.优选的，如图3所示，接地等电位箱也可用于实现独立敷设的接地网之间的联合和隔离接地；
54.2)通过在工艺配电柜4内的进线零线4.2和工艺地线进线4.7上安装电流传感器，发生接地故障时，电流传感器对流经零线或工艺地线的接地故障电流产生互感电流激励信号，获取需建立等电位场合的两个或多个电气之间的电流信号；
55.发生接地故障时，电流传感器对流经零线或工艺地线的接地故障电流产生互感电流激励信号；
56.3)正常工况时，工艺接地通过开关组件实现与配电地系统隔离接地；
57.4)当两地之间发生雷击浪涌，通过火花隙开关2.1实现等电位；当两地之间工频或直流电势差超过设定的安全阈值或者工艺接地系统的设备发生接地故障，导致监测电流超过设定的安全阈值时，微控制器3.1触发接触开关2.2快速闭合，实现配电地在工艺地侧重复接地，保护器件动作；
58.5)故障解除后，通过控制屏1.3或后台实现接地等电位箱手动或自动复位。
59.上述步骤4)中，安全阈值由控制屏1.3或后台进行设定。
60.上述实施例中，在步骤5)之前，还包括数据存储传输的步骤：接地等电位箱状态、监测的电压和电流参数通过通讯接口1.4上传至后台，用于数据分析和优化。
61.其中，通过控制屏1.3或后台设置工频和直流电压阈值、零线和工艺地线工频电流突变阈值，阈值的设定依据工程实际需要；高频瞬态电压阈值依据接地系统实际需求，在火花隙开关2.1选型时确定，后期可依据检测数据优化。
62.本实用新型的接地等电位箱，以实现重离子加速器装置的敏感工艺设备平时按照 tt制式运行，当发生接地故障或者两类接地系统之间电势差超过安全阈值时，通过接地等电位箱迅速切换为tn-s重复接地方式或者实现等电位，对保障重离子加速器安全和电磁兼容性能都十分重要。
63.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。